Climatización en centros de datosnuevos diseños hacia sistemas más sostenibles
Beatriz Palacios
COGITI 17th feb
Confidential Property of Schneider Electric |
Contenido:
• Tendencias del mercado
• Nuevas normativas
• Tipos de sistemas
• Soluciones y herramientas Schneider Electric
• Q&A
Version 1.0Confidential Property of Schneider Electric |
IOT75.4 B connected
thingsby 2025
Edge Computing
75% of enterprise data will be created
and processed at the Edge by 2025
Page 4Confidential Property of Schneider Electric |
• Transformación digital – Tendencias
Tráficodigital
79,4 Zbytes of data volume generated by
2025
Page 4Confidential Property of Schneider Electric | CentralRegional
Local
Transformación digital – Demanda Edge
IoT+5G+AI: más cercanos al punto de uso
Page 5Confidential Property of Schneider Electric | Page 3Confidential Property of Schneider Electric |
REGIONAL EDGEAlmacenamiento distribuido
Soluciones para arquitectura cloud
Confidential Property of Schneider Electric |
CENTRALIZADOCpds remotos centralizados
NecesidadesReducir OPEX
Reducir CAPEX , incrementareficiencia
Cyberseguridad
Fiabilidad y continuidad. Mejorar y simplificar
Mantenimiento, alargar vida útil
CENTRALIZADO (CoLo and IG)
Refrigeración por agua y economizadores
(Regional Edge)
Refrigeración por agua y expansion directa
Year AVG kW/rack*
2011 2.4
2017 5.6
2020 8.4
Nuevas alternativas de refrigerantesUn paso crucial contra el cambioclimático
R134a
R1234ze
R513A
R515B
R410A
R454B
R452B
R32
R407C
NH3
Propano
CO2Protocolo kiotoProtocolo montreal
R1234yf
Acuerdo kigaliF-gas
Evolución de la tecnología
Page 8Confidential Property of Schneider Electric |
R22 R407C
R134a
R1234yf
R513A
R1234ze
R410A
R32
R452B
R454B
1430
2088
7
631* GWP (Global Warming Potential)
675
470
676
417741810
Temperature glide
2002 (EU) 2005 2017
Until 2030 Ok Beyond 2030
Un tipo de refrigerante para cada aplicaciónConsiderations when selecting refrigerants
Mid-pressure R134a R513A R1234ze R1234yfFlammability A1 A1 A2L A2LToxicity Lower (A) Lower (A) Lower (A) Lower (A)Efficiency 8.47 8.28 8.45 8.17Capacity change baseline 0% ~25% loss ~5% lossGWP 1430 631 7 4Athmosferic life 13.4 years 5.9 years 16 days 11 days
Deep dive on flammability classes from ASHRAE
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High pressure R410A R452B R454B R32Flammability A1 A2L A2L A2LToxicity Lower (A) Lower (A) Lower (A) Lower (A)Efficiency 7.99 8.14 8.15 8.22Capacity change baseline ~2% loss ~3% loss ~9% gainGWP 2088 698 466 675Athmosferic life 17 years 5.5 years 3.6 years 5.2 years
ESTÁNDARES DE EFICIENCIA, una tendencia globalEnergy standards are required globally
Ecodesign DIRECTIVA EUROPEA 2016/2281• TIER I Enero 2018• TIER II Enero 2021
Compliance with Department of Energy requirements (Certification Report to DOE)
MEPS regulation• AS/NZS 4965 – 1/2 for CRACs• AS/NZS 4776 for Chillers > 350 kW
Standard GB 19577-2015• Minimum allowable values of energy
efficiency and energy efficiency grades for water chillers
anualRequerimientos mínimos de eficiencia basados en estudios anuales
CapacidadDependiendo de la potencia de las unds
aplicaciónDiferentes requerimientos por aplicación
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Page 13Confidential Property of Schneider Electric |
Minimoespacioen salablanca
Mínimainfraestru
cturaeléctrica
Circuitode agua
Diseñomodular y escalable
Cómo cumplir los estándares
Condiciones • Temperaturas de aire
• Sistemas de agua
• Altas temperaturas de agua
Tecnologías• Ventiladores EC
• Compresores tándem
• Bombas inverter
• VSD compressors
Diseño fiable• Unidades redundantes
• Circuitos de agua duplicados
• Dobles alimentaciones eléctricas
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Alta temperatura de aguaOPEX Y CAPEX
*Paris climate conditions, constant thermal load 1MW, data refer to chiller only
• Las temperaturas tradicionales no optimizan el uso de economizadores
• Más ahorro a 20 de impulsión que a 7
Altas temperaturas de agua… • …mandatorias para cumplir con los estándares de ASHRAE
• …mejoramos OPEX y tenemos más horas de economizadores
• ….reducimos CAPEX y tamaño de plantas
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-40%
Annu
alen
ergy
cons
umpt
ion
(kW
h)
El impacto de las temperaturas de ASHRAE en las unds interiores de aguaTraditional approach on water delta T: up to 8°C on indoor units
• Rangos optimizados para altas temperaturas de agua y de descarga de aire
• Mayores capacidades en las mismas tallas
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301S 301H
+60%
Coo
ling
Cap
acity
0
1
2
3
4
5
6
7
8
2900AS 4600AS 5300AS
-30%
Not Optimizedfor High DT
Optimized forHigh DT
Pow
er C
onsu
mpt
ion
[kW
]
Diseño del clima para altas Tªs de agua
CPDs de > densidad y < tamaño
Mínimos rendimientosrequeridos
Diseño a 360º
Nuevos refrigerantes
Data Center New trends – 18°C to 27°C
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Typical Application: Traditional DC with Return Control and High Precision on HumidityHardware: All ServersTemperature & Humidity: 20°C – 25°C, 40% – 55% RH
Typical Application: Current DC with Return or Supply Control and Humidity ControlHardware: All ServersTemperature & Humidity: 18°C – 27°C, 5,5DP – 60% RH&15DP
Typical Application: DC with focus on Energy Savings and larger limits on humidityHardware: Enterprise servers, storage productsTemperature & Humidity: 15° – 32°C, 20% – 80% RH
Typical Application: Information and Technology Space or OfficeHardware: Volume servers, storage products, pc, workstationsTemperature & Humidity: 10°C – 35°C, 20% – 80% RH
ASHRAE Recommended Envelope
ASHRAE Allowable Envelope
How to maximize efficency based on increased temperatures
Combination between ASHRAE guidelines and latest technologies must be the new
best practices in Datacenter design
HT chillers and CRAC/H need to be designed and optimized in order to
leverage as much as possible on new temperatures
New operating envelope allows maximization of air and water
economization systems
ASHRAE guidelines allow operation at high operating temperatures (18°C to 27°C)
Delta operaciónChilled water plan optimization
Cambio
6°C deltaT 10°C
Mejora CAPEX ahorro en el Sistema hidráulico
• Reducción de pérdida de carga a 80kpa
Ahorro OPEX
• Ahorro consumo bombas: -20%
• Extensión de horas de economizador: +6°C
• Reducción consumo ventiladores : -25%•Site: Paris•Unit: BREF2812A + HDCV5500HT•Unit Capacity: 1000kW•Design water temperature: 20°C
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water
Diseño basado en economizadores
Diseño del clima para altas Tªs de agua
CPDs de > densidad y < tamaño
Mínimos rendimientosrequeridos
Diseño a 360º
Nuevos refrigerantes
ECONOMIZADORESUN NUEVO RETO
USO DE AGUA
• PUE Vs WUE,?
• La disponibilidad de agua
• Soluciones evaporativas con recirculación
FREE COOLING
• Diseño basado en free cooling dependiendo de la localización
• Altas temperaturas de retorno ensala necesarias
• Cerramiento de pasillo caliente para optimizer
REDUNDANCIA
• Necesidad de sistemas modulantes
• Adiabáticos y evaporativos
• Junto con las altas temperaturas de agua
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WU
E
pPUE
-150
50
250
-7 -3 1 5 9 13172125293337
Abso
rbed
pow
er
[kW
]
Outdoor temperature [°C]
w/o adiabatic w/ adiabatic
No adiabatic More economization
Less power consumtion
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Cerramiento frío o caliente
Refrigeraciónliquida
Row / AisleContainment
InRowCooling
Direct to Chip / Cold Plate
Modo perimetral sin cerramiento
Immersion
0 5kW / rack 0 40kW / rack 0 100kW / rack
Refrigerar cerca de los equipos IT mejoran eficiencia y permiten aumentar densidad/rack
Uniflair Flooring
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Schneider : una solución para cada arquitectura
Uniflair Room Cooling Uniflair InRow cooling
Uniflair Chillers
Flexible design for new and existing infrastructures
Liquid cooling and heat rejection
Schneider Electric solutions for IT Rooms
FanWall - CoolWall SolutionLocated in Technical corridors
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Front Discharge SolutionLocated in white space or corridor
FWCV
Radial fans
FWCV
Axial fans
Traditional w/ raised floorLocated in White space
HXCV
FXCV
(corridor & white space)
MegaCRAH
LDCV
How it’s made – trim cooling section
Page 33Confidential Property of Schneider Electric |
DSAF1226A model
Electrical board and user interface• 7inch. IT Touch screen display interface• Native connected to EcoStruxureTM via SNMP
Condenser• Brazed plate condenser• Water flows in the condenser only
when the system is operating in mixed mode or mechanical mode
Source side pumps• VSD pumps placed onboard without increasing unit
dimensions• Redundant pump is an option
Pump inverter/s• IP68 inverter for source side pumps
(standard)• IP68 inverter for user side pumps (optional)
Evaporator• Brazed plate evaporator• Water flows in the evaporator only
when the system is operating in mixed mode or mechanical mode
Compressors• 6 fixed-speed scroll compressors in trio configuration• Two independent refrigerant circuits• Compressor size configurable according to operating
conditions
User-side pumps (optional)• fixed-speed or VSD pumps placed onboard
without increasing unit dimensions.• Redundant pump is an option
Uniflair Chillers rangeA complete solution from 6 kW to 1700 kW
Page 34Confidential Property of Schneider Electric |
6 40 100 400 1400 1700 kW
Air-
cool
edFr
ee-c
oolin
gW
ater
-coo
led
Schneider Electric tools to support Data Center DESIGN and OPERATIONFOCUSING ON COOLING
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Design Portal with ISX Designer
2 EcoStream (quick CFD)
3 Unical
1
4 EcoStruxure IT Advisor
Page 36Confidential Property of Schneider Electric |
• E-TC Pod design
• 25kW/rack
• Total 150kW
• N+1 cooling
ISX DesignerHeat Density
Page 37Confidential Property of Schneider Electric |
• L-TC Pod design
• 10kW/rack
• Total 160kW
• N+1 cooling
EcoStreamCooling Simulation
3D
Temperatures @ 1.5m
CFD analysis on demandAir Velocity @ 1.5m
Offline Fan Units Shown in BLACK
Simulation of a Fan Wall cooling setup
1. Temperature @1.5 m units 2 and 7 not working2. Temperature @1.5 m units 1 and 2 not working3. Air velocity @1.5 m units 3 and 5 not working4. Air velocity @1.5 m all units working
It’s been possible to validate the data hall design and avoidhot spots as well us pressure drop or air velocity
1
2
3
4
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EcoStruxure IT AdvisorMARKET LEADING DCIM SOFTWARE SUITE
Sotfware cálculo UNICAL, selección de equipos y comparativas
Page 40Confidential Property of Schneider Electric |
COMPARATIVA ENFRIADORA 400 KW TORNILLO MADRID CON Y SIN FREE COOLING CON ADIABÁTICO INCORPORADO
CONDICIONES 7/12 AGUA SIN FREE COOLING 20% GLICOL 40ºC EXTERIORES
CONDICIONES 15/20 AGUA CON FREE COOLING 20% GLICOL 40ºC EXT
EER ANNUAL HASTA 14!
COMPARATIVA ENFRIADORA 1000 KW TORNILLO VS TURBOCOR CONDENSACIÓN POR AIRE CON FREE COOLING
CONDICIONES 20/30 AGUA CON FREE COOLING 20% GLICOL 35ºC EXTERIORES EER ANNUAL HASTA 28
CON TURBOCOR!