‫מגמות וחידושים בתכנון מערכות‬
‫מיזוג אוויר למקצועני ‪DATACENTER‬‬
‫מרצה‪ :‬מהנדס רפי אהרוני‬
‫אסא אהרוני מהנדסים יועצים בע”מ‬
‫‪04-8577777 , [email protected]‬‬
‫נושאי ההרצאה‬
‫‪.1‬‬
‫‪.2‬‬
‫‪.3‬‬
‫‪.4‬‬
‫יסודות מערכות מיזוג אוויר‬
‫מדחסים ושיטת העיבוי אויר‪/‬מים = אנרגיה‬
‫מגמות חדשות בתחום מערכות האנרגיה‬
‫המלצות להתייעלות אנרגטית‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫עקרונות מערכת מיזוג אוויר‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫תכנון המערכת מתחיל בהגדרת תנאי הפנים הנדרשים‪ .‬תנאים‬
‫אלו נקבעים בעיקר ע”י הטמפרטורה‪ ,‬הלחות וכן ספיקת‬
‫ומהירות זרימת האוויר ‪.‬‬
‫ברוב המערכות החלל ממוזג ע”י הזרמת אוויר קר במחזור סגור‬
‫ האוויר נשאב בחזרה למערכת מיזוג האוויר לקירור מחדש‪.‬‬‫באיזורים ובזמנים בהם תנאי החוץ נוחים‪ ,‬ניתן לנצלם לחיסכון‬
‫אנרגטי‪.‬‬
‫על מנת לשמור על איכות האוויר ולהגן על הציוד והאנשים‬
‫מערכות מיזוג אוויר כוללות מסננים וכן תוספת של אוויר צח‬
‫)חיצוני( למחזור המביא גם על‪-‬לחץ בחלל‪.‬‬
‫מיזוג אוויר )קירור( מבוסס על שאיבת החום מהחלל והעברתו‬
‫באמצעים שונים אל מחוץ למבנה על כן היחידה הפנימית‬
‫מחוברת בצנרת )קרר או מים(‪.‬‬
‫‪3‬‬
‫אהרוני ‪2010‬‬
‫© רפי‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫שיטות שונות למיזוג אוויר‬
‫המקובלות בחדרי מחשב‬
‫• מערכות בהתפשטות ישירה )של גז הקירור(‪-‬‬
‫מזגנים מפוצלים‪ ,‬מיני מרכזיים‪ ,‬מוכללים ‪ -‬פק'ג‪,‬‬
‫יחידות ‪CRAC DX‬‬
‫• מערכות מרכזיות עם נוזל מתווך )בד”כ מים(‬
‫עיבוי אוויר או עיבוי מים )צילרים(‬
‫‪ CRAC‬קירור שורה‪ ,‬ארון‪ ,‬דלת או רכיב‪.‬‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪4‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫עקרונות מערכות מיזוג אוויר‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪5‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫יצור אנר מדחסי קירור עם מיסבים מגנטים‬
‫)‪6-20 COP - (Magnetic Bearing Chillers‬‬
‫טכנולוגיה חסכונית במיוחד המבוססת על שימוש במיסבים‬
‫מגנטים וללא שמן‪ .‬בבסיסה ציר המרחף בתוך שדה מגנטי‬
‫ונמנע מחיכוך ומגע עם התושבת‪ ,‬כך תנועתו הופכת קלה‬
‫ומהירה ונטולת שימוש בחומרי סיכה ושמנים למיניהם‪ .‬חוסר‬
‫המגע מאפשר את הפעלתו על ידי שימוש באנרגיה מועטה‬
‫וקבלת נצילות גבוהה במיוחד‪.‬‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪6‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫השוואת מדחס בורגי למדחס צנטרפוגלי מגנטי‬
‫חלופה א' – יחידות מים קרים עם מדחסים בורגיים )יעילות גבוהה(‪.‬‬
‫עלות רכש – ‪ 55,000‬יורו‬
‫נצילות בעומס מכסימלי – ‪4.67=COP‬‬
‫נצילות ממוצעת – ‪6.5=IPLV ,ESEER=6.41‬‬
‫חלופה ב' – יחידות עיבוי מים עם מדחסי טורבוקור‪.‬‬
‫עלות רכש – ‪ 90,000‬יורו‬
‫נצילות בעומס מכסימלי – ‪4.63=COP‬‬
‫נצילות ממוצעת – ‪9.17=IPLV ,ESEER= 8.7‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫• הפרש הנצילויות משמעותו חיסכון של כ‪ KW35 -‬לשעת פעולה‬
‫ממוצעת‪ .‬בהנחה כי מערכת המים הקרים פועלת כ‪ 4,320-‬ש"ע‪,‬‬
‫החיסכון הינו כ‪ 12,000-‬יורו לשנה ליחידה‪ .‬הפרש ההשקעה הוא כ‪-‬‬
‫‪ 35,000‬יורו ליחידה‪ .‬מכאן שהחזר ההשקעה הינו שלוש‪-‬ארבע שנים‪.‬‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪7‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫בחינת ‪ PUE‬אפשרי למתקן של ‪MW1‬‬
‫• יח' מים קרים סטנדרטית בעיבוי אוויר – ‪3.5=SEER‬‬
‫• צריכת החשמל של מתקן מזוג אוויר תהיה כ‪ KW400-‬לפחות‬
‫)צילרים ומשאבות‪ ,‬ללא יח' פנימיות‪ ,‬ללא חדרי עזר ואויר צח(‬
‫• ‪ PUE‬סביר למתקן כזה הוא ‪.2-2.5‬‬
‫• יח' מים קרים יעילות גבוהה בעיבוי מים – ‪8=SEER‬‬
‫• צריכת החשמל של מתקן מזוג אוויר תהיה כ‪ KW250-‬לפחות‬
‫)צילרים ומשאבות‪ ,‬ללא יח' פנימיות‪ ,‬ללא חדרי עזר ואויר צח(‬
‫• ‪ PUE‬סביר למתקן כזה הוא ‪.1.5-2‬‬
‫• הפער משמעותו – ‪ = KW160‬למעלה מ‪ 0.7 -‬מיליון שח לשנה!‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪8‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫המלצות ‪ASHRAE‬‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪9‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫‪9‬‬
‫נתוני ‪ ASHRAE‬למגמת עומס סגולי למ"ר‬
‫• ‪ 3%‬מצריכת החשמל של ארה"ב מיועדת למרכזי‬
‫מחשוב‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪10‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫מגבלות הטמפרטורה לרכיבי שרת‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪11‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫תיעול זרימות האוויר‬
‫תיעול‪ ,‬סגירת חורים ופתחים יכול לחסוך למעלה מ ‪20%‬‬
‫מהאנרגיה לקירור החלל‪.‬‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪12‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫עלות תכנון למול עלות תפעול‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫עלות תכנון מערכת מיזוג אוויר למבנה של ‪ MW1‬היא כ‪₪ 250,000-‬‬
‫עלות צריכת החשמל למיזוג אוויר לשנה היא כשני מיליון ‪.₪‬‬
‫עלות הקמת מערכת מיזוג אוויר היא כ‪-‬ארבע מיליון ‪ ₪‬לפחות‪.‬‬
‫חיסכון תפעולי של ‪ 12.5%‬מהצריכה השנתית שווה לעלות התכנון‪.‬‬
‫חיסכון תפעולי של ‪ 30%‬מהצריכה השנתית = ‪ 0.2‬מעלות ההקמה‪.‬‬
‫)החזר השקעה ‪ 5‬שנים לשידרוג מתקן קיים(‪.‬‬
‫מסקנה – עלות המתכנן זניחה לחלוטין בהשוואה לעלות הוצאות‬
‫האנרגיה‪.‬‬
‫בחירת המתכנן צריכה להתבצע לפי השוואת טיב הפיתרון ותוצאות‬
‫קודמות מוכחות‪.‬‬
‫כדאי לבחון החלפת מערכות קיימות במתקן קיים להתיעלות אנרגטית‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫המלצות מקובלות להתייעלות אנרגטית‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫שימוש במערכת מרכזיות ולא יח' בדידות‬
‫מעבר לקירור נוזלים )חדר‪ ,‬שורה‪ ,‬ארון‪ ,‬רכיב(‬
‫שימוש בוסתי מהירות למפוחים‪ ,‬משאבות‪ ,‬צילרים‬
‫ומגדלי קירור‬
‫שימוש באקונומיזר )לאויר חיצוני( – אויר או מים‬
‫הגדלת טווח הטמפרטורה והלחות המותר‪.‬‬
‫הקטנת עומסי ‪ – IT‬וירטואליזיציה וקונסולידציה )עד‬
‫‪ 80%‬הקטנה(‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪14‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫המלצות להתיעלות אנרגטית )המשך(‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫יישום פרוזדורים קרים וחמים ואטום מעברים‬
‫העלאת טמפרטורת אספקת האוויר‬
‫העלאת טמפרטורת המים במתקן‬
‫שימוש בחום השיורי של מרכז המחשוב‬
‫התקנת ציוד חשמלי יעיל – אלפסק‪ ,‬ספקי כח‬
‫שימוש במרכזי אנרגיה סופר יעילים )קירור מים( עם‬
‫מקדמי יעילות ‪ COP=7-‬במקום ‪ 3=COP‬באוויר‪.‬‬
‫© רפי אהרוני ‪2010‬‬
‫‪15‬‬
‫‪© Zuken 2004‬‬
‫תודה רבה‬
‫שאלות ?‬
‫מהנדס רפי אהרוני‬
‫אסא אהרוני מהנדסים יועצים בע"מ‬
‫‪04-8577777‬‬
‫‪[email protected]‬‬
‫‪16‬‬