Climatización en centros de datos nuevos diseños hacia sistemas más sostenibles - COGITI 17th feb
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Climatización en centros de datos nuevos diseños hacia sistemas más sostenibles COGITI 17th feb Beatriz Palacios Confidential Property of Schneider Electric |
Contenido:
• Tendencias del mercado
• Nuevas normativas
• Tipos de sistemas
• Soluciones y
herramientas Schneider
Electric
• Q&A
Confidential Property of Schneider Electric | Version 1.0
• Transformación digital – Tendencias
IOT Tráfico Edge
75.4 B connected
digital Computing
things 75% of enterprise
by 2025 79,4 Zbytes of data will be created
data volume
and processed at the
generated by
2025
Edge by 2025
Confidential Property of Schneider Electric | Page 4
Transformación digital – Demanda Edge
IoT+5G+AI: más cercanos al punto de uso
Local
Confidential Property of Schneider Electric | Page 4
Central
Soluciones para arquitectura cloud
CENTRALIZADO (CoLo and IG)
Necesidades
CENTRALIZADO
Cpds remotos centralizados Reducir OPEX
Reducir CAPEX , incrementar
eficiencia Refrigeración por agua y
economizadores
Cyberseguridad
Fiabilidad y continuidad.
Mejorar y simplificar
Mantenimiento, alargar vida útil
Year AVG
kW/rack* Refrigeración por agua y
REGIONAL EDGE expansion directa
Almacenamiento distribuido
2011 2.4
(Regional Edge)
Confidential Property of Schneider Electric | Page 5
3
2017 5.6
2020 8.4
1
2
3
4
5
Nuevos refrigerantes
Nuevas alternativas de
R134a
refrigerantes
R513A
R32 Un paso crucial contra el cambio
climático
R407C
R410A
R1234yf
R454B
R515B
Protocolo montreal
NH3 Protocolo kioto
CO2 Acuerdo kigali
F-gas
R452B Propano R1234ze
Evolución de la tecnología
R32 675
R410A R454B 470
2088
R452B 676
Temperature glide
R22 R407C
1810 1774
1430
R1234yf 4
R134a R1234ze 7
* GWP (Global Warming Potential) R513A 631
2002 (EU) 2005 2017
Ok Beyond
Until 2030 2030
Confidential Property of Schneider Electric | Page 8
Un tipo de refrigerante para cada aplicación Considerations when selecting refrigerants Mid-pressure R134a R513A R1234ze R1234yf Deep dive on flammability classes from Flammability A1 A1 A2L A2L ASHRAE Toxicity Lower (A) Lower (A) Lower (A) Lower (A) Efficiency 8.47 8.28 8.45 8.17 Capacity change baseline 0% ~25% loss ~5% loss GWP 1430 631 7 4 Athmosferic life 13.4 years 5.9 years 16 days 11 days High pressure R410A R452B R454B R32 Flammability A1 A2L A2L A2L Toxicity Lower (A) Lower (A) Lower (A) Lower (A) Efficiency 7.99 8.14 8.15 8.22 Capacity change baseline ~2% loss ~3% loss ~9% gain GWP 2088 698 466 675 Athmosferic life 17 years 5.5 years 3.6 years 5.2 years Confidential Property of Schneider Electric | Page 9
1
2
3
4
Mínimos rendimientos
requeridos
Nuevos refrigerantesESTÁNDARES DE EFICIENCIA, una tendencia global
Energy standards are required globally
Ecodesign DIRECTIVA EUROPEA 2016/2281
• TIER I Enero 2018
• TIER II Enero 2021
anual
Compliance with Department of Energy Requerimientos mínimos de eficiencia
requirements (Certification Report to DOE) basados en estudios anuales
Capacidad
Dependiendo de la potencia de las unds
MEPS regulation
aplicación
• AS/NZS 4965 – 1/2 for CRACs
Diferentes requerimientos por aplicación
• AS/NZS 4776 for Chillers > 350 kW
Standard GB 19577-2015
• Minimum allowable values of energy
efficiency and energy efficiency grades for
water chillers
Confidential Property of Schneider Electric | Page 111
2
3
Diseño a 360º
Mínimos rendimientos
requeridos
Nuevos refrigerantesMinimo
espacio
en sala
blanca
Mínima
Diseño
infraestru
modular y
ctura
escalable
eléctrica
Circuito
de agua
Confidential Property of Schneider Electric | Page 13Cómo cumplir los estándares
Condiciones Tecnologías Diseño fiable
• Temperaturas de aire • Ventiladores EC • Unidades redundantes
• Sistemas de agua • Compresores tándem • Circuitos de agua duplicados
• Altas temperaturas de agua • Bombas inverter • Dobles alimentaciones eléctricas
• VSD compressors
Confidential Property of Schneider Electric | Page 14CPDs de > densidad y < tamaño
Diseño a 360º
Mínimos rendimientos
requeridos
Nuevos refrigerantesAlta temperatura de agua
OPEX Y CAPEX
• Las temperaturas tradicionales no optimizan el uso de
economizadores
-40%
• Más ahorro a 20 de impulsión que a 7
Altas temperaturas de agua…
Annual energy consumption
• …mandatorias para cumplir con los estándares de ASHRAE
• …mejoramos OPEX y tenemos más horas de economizadores
(kWh)
• ….reducimos CAPEX y tamaño de plantas
*Paris climate conditions, constant thermal load 1MW, data refer to chiller only
Confidential Property of Schneider Electric | Page 16El impacto de las temperaturas de ASHRAE en las unds interiores de agua
Traditional 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
8 -30%
Power Consumption [kW]
7
6
+60% 5
Cooling Capacity
4
3
2
1
0
2900AS 4600AS 5300AS
301S 301H Optimized for Not Optimized
High DT for High DT
Confidential Property of Schneider Electric | Page 17Diseño del clima para altas Tªs de agua
CPDs de > densidad y < tamaño
Diseño a 360º
Mínimos rendimientos
requeridos
Nuevos refrigerantesData Center New trends – 18°C to 27°C
How to maximize efficency based on increased temperatures
ASHRAE ASHRAE ASHRAE guidelines allow operation at high
Recommended Envelope operating temperatures (18°C to 27°C)
Allowable Envelope
Typical Application: Typical Application:
Traditional DC with Return Information and Technology
Control and High Precision on Space or Office New operating envelope allows
Humidity Hardware: Volume servers, maximization of air and water
Hardware: All Servers storage products, pc, economization systems
Temperature & Humidity: workstations
20°C – 25°C, 40% – 55% RH Temperature & Humidity: 10°C
– 35°C, 20% – 80% RH
HT chillers and CRAC/H need to be
Typical Application: designed and optimized in order to
Current DC with Return or leverage as much as possible on new
Supply Control and Humidity Typical Application: DC temperatures
Control with focus on Energy Savings and
Hardware: All Servers larger limits on humidity
Temperature & Humidity: Hardware: Enterprise servers,
18°C – 27°C, 5,5DP – 60% storage products
RH&15DP Temperature & Humidity:
Combination between ASHRAE guidelines
15° – 32°C, 20% – 80% RH
and latest technologies must be the new
best practices in Datacenter design
Confidential Property of Schneider Electric | Page 19Delta operación water
Chilled 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
•Site: Paris
• Reducción consumo ventiladores : -25% •Unit: BREF2812A + HDCV5500HT
•Unit Capacity: 1000kW
•Design water temperature: 20°C
Confidential Property of Schneider Electric | Page 20Diseño basado en economizadores
Diseño del clima para altas Tªs de agua
CPDs de > densidad y < tamaño
Diseño a 360º
Mínimos rendimientos
requeridos
Nuevos refrigerantesECONOMIZADORES
UN NUEVO RETO
USO DE AGUA FREE COOLING REDUNDANCIA
• PUE Vs WUE,? • Diseño basado en free cooling
dependiendo de la localización • Necesidad de sistemas modulantes
• La disponibilidad de agua
• Altas temperaturas de retorno en • Adiabáticos y evaporativos
• Soluciones evaporativas con sala necesarias
recirculación • Junto con las altas temperaturas de
• Cerramiento de pasillo caliente para agua
optimizer
No adiabatic More Less power
250
Absorbed power
economization consumtion
pPUE
WUE
50
[kW]
-7 -3 1 5 9 13172125293337
-150
Outdoor temperature [°C]
w/o adiabatic w/ adiabatic
Confidential Property of Schneider Electric | Page 22TIPOS DE SISTEMAS Confidential Property of Schneider Electric | Page 23
Refrigerar cerca de los equipos IT mejoran eficiencia y permiten aumentar densidad/rack
Direct to Chip /
Cold Plate
Row / Aisle
Containment
Immersion
InRow
Cooling
Modo perimetral Refrigeración
Cerramiento frío o
sin cerramiento liquida
caliente
0 5kW / rack 0 40kW / rack 0 100kW / rack
Confidential Property of Schneider Electric | Page 24Expansión directa por aire o por agua?? Schneider Electric - Uniflair chillers - May 2014 25
Air cooled twin cool Water cooled twin cool Schneider Electric - Uniflair chillers - May 2014 26
Energy saving Schneider Electric - Uniflair chillers - May 2014 27
Sistemas de agua Schneider Electric - Uniflair chillers - May 2014 28
Schneider : una solución para cada arquitectura
Uniflair Room Cooling Uniflair InRow cooling Liquid cooling and heat rejection
Uniflair Flooring Uniflair Chillers
Flexible design for new and existing infrastructures
Confidential Property of Schneider Electric | Page 29Schneider Electric solutions for IT Rooms
Traditional w/ raised floor FanWall - CoolWall Solution Front Discharge Solution
Located in White space Located in Technical corridors Located in white space or corridor
MegaCRAH
FWCV
Radial fans
HXCV
FXCV
(corridor & white
FWCV
space)
Axial fans
LDCV
Confidential Property of Schneider Electric | Page 31Uniflair DSAF
How it’s made – trim cooling section
DSAF1226A model
Electrical board and user interface
• 7inch. IT Touch screen display interface
• Native connected to EcoStruxureTM via SNMP Compressors
• 6 fixed-speed scroll compressors in trio configuration
• Two independent refrigerant circuits
• Compressor size configurable according to operating
conditions
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
Condenser
• Brazed plate condenser
• Water flows in the condenser only User-side pumps (optional) Source side pumps
when the system is operating in • fixed-speed or VSD pumps placed onboard • VSD pumps placed onboard without increasing unit
mixed mode or mechanical mode without increasing unit dimensions. dimensions
• Redundant pump is an option • Redundant pump is an option
Confidential Property of Schneider Electric | Page 33Uniflair Chillers range
A complete solution from 6 kW to 1700 kW
6 40 100 400 1400 1700 kW
Air-cooled
Free-cooling
Water-cooled
Confidential Property of Schneider Electric | Page 34Schneider Electric tools to 1 Design Portal with ISX Designer
support Data Center DESIGN 2 EcoStream (quick CFD)
and OPERATION
3 Unical
FOCUSING ON COOLING
4 EcoStruxure IT Advisor
Confidential Property of Schneider Electric | Page 35ISX Designer Heat Density • E-TC Pod design • 25kW/rack • Total 150kW • N+1 cooling Confidential Property of Schneider Electric | Page 36
EcoStream Cooling Simulation 3D • L-TC Pod design • 10kW/rack • Total 160kW • N+1 cooling Confidential Property of Schneider Electric | Page 37
Offline Fan Units Shown in BLACK
CFD analysis on demand
Temperatures @ 1.5m Air Velocity @ 1.5m
1 3
Simulation of a Fan Wall cooling setup
1. Temperature @1.5 m units 2 and 7 not working
2. Temperature @1.5 m units 1 and 2 not working
2 4 3. Air velocity @1.5 m units 3 and 5 not working
4. Air velocity @1.5 m all units working
It’s been possible to validate the data hall design and avoid
hot spots as well us pressure drop or air velocityEcoStruxure IT Advisor
MARKET LEADING DCIM SOFTWARE SUITE
Confidential Property
Page 39of Schneider Electric |Sotfware cálculo UNICAL, selección de equipos y comparativas Confidential Property of Schneider Electric | Page 40
COMPARATIVA ENFRIADORA 400 KW TORNILLO MADRID CON Y SIN FREE COOLING
CON ADIABÁTICO INCORPORADO
CONDICIONES 7/12 AGUA SIN FREE COOLING CONDICIONES 15/20 AGUA CON FREE
20% GLICOL 40ºC EXTERIORES 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!Thank you
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