Включение блоков ИБП в расчет тепловой нагрузки ЦОД
Tech Blog / Источник бесперебойного питания (ИБП) / Включить ИБП в расчет тепловой нагрузки центра обработки данных
Многие ИТ-менеджеры рассматривают только тепловую нагрузку серверов при определении потребностей в охлаждении своих центров обработки данных. Однако есть много других компонентов, влияющих на расчет тепла. Сетевое оборудование, устройства хранения и другое ИТ-оборудование выделяют тепло, которое можно рассчитать на основе количества потребляемой энергии.
Освещение в помещении добавляет тепла, в зависимости от типа светильников, мощности и часов использования. Персонал в центре обработки данных также вырабатывает тепло в размере около 550 БТЕ на человека в час.
Источники бесперебойного питания (ИБП) обычно игнорируются как источники тепла. Однако ИБП иногда выделяет больше тепла, чем сервер, который он поддерживает.
Это может существенно повлиять на тепловую нагрузку, особенно в небольшом центре обработки данных.
В типичном центре обработки данных относительный вклад различных компонентов в общую тепловую мощность выглядит примерно так:
- ИТ-оборудование — 71 процент
- ИБП — 13 процентов
- Освещение — 10 процентов
- Распределение питания — 4 процента
- Персонал — 2 процента
Общие сведения о рассеивании тепла ИБП
ИБП выделяют тепло, даже если они не поддерживают ИТ-нагрузку. Тепло выделяется из-за потери мощности в электрических цепях внутри ИБП.
Тепловая мощность ИБП включает как фиксированные потери, так и потери, пропорциональные его рабочей мощности. Вычисление выглядит примерно так, если принять за единицу 9КПД 5 процентов:
(0,05 x номинальная мощность энергосистемы) + (0,05 x общая мощность ИТ-нагрузки) = тепловая нагрузка в ваттах
ИТ нагрузка. Обратите внимание, что блоки ИБП наиболее эффективны, когда они работают на 100% (или почти на 100 процентов) своей номинальной мощности.
Поэтому в спецификациях может быть указан диапазон оценок эффективности в зависимости от нагрузки ИТ-оборудования. Эффективность может упасть до 90 процентов, если ИБП работает на 25 процентов мощности.
Тепловая нагрузка литий-ионных ИБП
Литий-ионные батареи более эффективны, чем свинцово-кислотные батареи с клапанным регулированием (VRLA). Блоки ИБП, в которых используются литий-ионные батареи, работают с эффективностью 95 процентов или выше, что означает, что они рассеивают меньше тепла.
Режим «ЭКО» по сравнению с линейно-интерактивным
Некоторые производители заявляют, что эффективность их ИБП составляет 99 %, поскольку они обеспечивают «ЭКО» или «зеленый» режим работы. В режиме ECO инвертор остается в автономном режиме до тех пор, пока он не понадобится, экономя электроэнергию и, следовательно, уменьшая тепловыделение.
Проблема заключается в том, что ИБП требуется время, чтобы обнаружить сбой питания, включить инвертор и подать чистое питание на ИТ-оборудование.
Этот процесс может занять до 16 миллисекунд. Хотя на обычный сервер это может не повлиять, эта задержка может негативно сказаться на другом ИТ-оборудовании и компонентах в центре обработки данных.
Линейно-интерактивные ИБП обеспечивают КПД до 98% без рисков, связанных с режимом ECO. Поскольку инвертор остается в сети, время переключения нагрузки составляет менее четырех миллисекунд.
Enconnex AC6000
Enconnex AC6000 — это линейно-интерактивный литий-ионный ИБП, обладающий высокой эффективностью и сводящий к минимуму влияние на тепловую нагрузку вашего центра обработки данных. Он обеспечивает мощность до 6 кВт с шестиминутным временем работы при полной нагрузке и временем переключения от 2 до 4 миллисекунд при потере входной мощности. Узнайте больше о преимуществах этого компактного и легкого устройства здесь.
Сообщение от
Команда Enconnex, 3 ноября 2020 г.
Особенности песочной батареи
Основы песочных батарей Песчаная батарея — это просто накопитель тепла, который принимает и отводит тепло. Хотя в настоящее время он используется в основном для обогрева, его также можно использовать для охлаждения. Диоксид кремния (песок) термически стабилен примерно до 1000 ° C и обладает высокой теплоемкостью. Целью является экономически эффективный метод хранения энергии. При правильно изолированном защитном кожухе тепловая энергия может храниться в течение нескольких месяцев. Базовая установка представляет собой изолированный контейнер с песком с расположением трубопроводов (труб), заглубленных в песок. Так просто. Коммерческий прототип в Финляндии предполагает инвестиционные затраты менее 10 евро за кВтч емкости хранения. Концепция песчаной батареи аналогична использованию геотермального охлаждения (прокладке трубопровода для жидкости, включая жидкость или газ в землю), но в этом случае вместо земли используется песок. Центр обработки данных Densitas AG, воркующий из озера Валензее Песочная батарея |
Окупаемость Решение для большинства домовладельцев сводится к окупаемости (инвестиционные затраты по сравнению с экономией средств). Финансовое решение наряду с меньшей зависимостью от сети (коммунальных услуг) может стать наилучшей причиной для рассмотрения. Текущий значительный рост стоимости газа и электроэнергии в Великобритании требует альтернативных соображений. Доход IT10 основан на валовых продажах или сбережениях в энергосистеме, не включая затраты на получение потока отработанного тепла или насосов. Доход от IT10 (24 часа x 365 дней в году x 10 кВтч = 87 600 кВтч в год): при 0,20 доллара США за кВтч = 17 520 долларов США в год при 0,40 доллара США за кВтч = 35 040 долларов США в год при 0,80 доллара США за кВтч = 70 080 долларов США в годIT50 Доход основан на валовых продажах или сбережениях, не включая стоимость получение потока отработанного тепла или насосов. Доход от IT50 (24 часа x 365 дней в году x 50 кВтч = 438 000 кВтч в год): при 0,20 доллара за кВтч = 87 600 долларов США в год при 0,50 доллара за кВтч = 219 долларов000 долларов США в год по цене 1,00 доллара США за кВтч = 438 000 долларов США в год Доход IT250 основан на валовых продажах или сбережениях, не включая затраты на приобретение потока отходящего тепла или насосов. Планирование солнечной тепловой энергии |
Как зарядить песочную батарею Песчаная батарея может быть термически заряжена многими различными способами, включая некоторые из самых популярных: – электричество для нагревательного элемента – индукционный нагрев с помощью магнитов – жидкостная тепловая энергия от солнечной энергии, тепла дерева, электрического нагревательного элемента или теплового насоса. |
По сравнению с банком литий-ионных аккумуляторов Чтобы понять преимущества термальной песочной батареи, мы можем сравнить ее с литий-ионной батареей. В то время как задняя электрохимическая батарея имеет небольшую площадь и многоцелевое использование, она требует огромных финансовых вложений и ограниченного срока службы. Вопрос доступности может сводиться к окупаемости. То есть инвестиции против экономии затрат. Быстрая окупаемость песочной батареи (для обогрева дома) является важным фактором. |
Дровяная песчаная батарея Для тех, у кого есть водогрейные котлы, работающие на дровах, интересной альтернативой может быть заполненный песком сосуд с использованием дровяной горелки. Для извлечения тепловой энергии для использования можно использовать змеевик с горячей водой или воздухом. |
Лучшие тепловые накопители Песок является одним из лучших сред для хранения тепла. Песок имеет низкий коэффициент теплопередачи 0,06 Вт на квадратный метр по Цельсию. Это означает, что он может удерживать тепло в течение очень длительного периода времени, и это объясняет, почему песок на пляже в жаркой стране остается теплым даже после захода солнца. 1-килограммовый контейнер с песком остынет с 104 градусов по Фаренгейту до 68 градусов по Фаренгейту за 5 часов 30 минут. |
Как рассчитать тепловыделение Для расчета количества теплоты, выделяющейся при химической реакции, используют уравнение Q = mc ∆T, где Q — переданная тепловая энергия (в джоулях), m — масса нагреваемой жидкости (в килограммах), c — удельная теплоемкость жидкости (джоуль на килограмм градусов Цельсия), а ΔT — изменение температуры жидкости (градусы Цельсия). мера тепловой энергии, содержащейся в объекте, измеряемая в джоулях. Тепловая энергия может храниться в материале в виде явного тепла путем повышения его температуры. Накопление тепла или энергии можно рассчитать как q = V ρ cp dt = m cp dt Примечание: 1 кДж/(кг·К) = 0,2389БТЕ/(фунт·градус Фаренгейта), где q = теплота, накопленная в материале (Дж, БТЕ) V = объем вещества (м3, фут3)ρ = плотность вещества (кг/м3, фунт/фут3)m = масса вещества ( кг, фунт)cp = удельная теплоемкость вещества (Дж/кг C, БТЕ/фунт F)dt = изменение температуры ( C, F)Удельная теплоемкость показывает, сколько тепловой энергии необходимо для повышения температуры вещества. Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость. Это означает, что ему нужно поглотить много энергии, прежде чем его температура изменится. Песок и асфальт, напротив, имеют более низкую удельную теплоемкость. Удельная теплоемкость песка, кварца, составляет 830 Дж/кг. градус CТеплопроводность воды 0,25 Вт/(м·К). Удельная теплоемкость воды 4182 Дж/кг град. Теплопроводность воды 0,598 Вт/(м·К). Удельная теплоемкость СО2 составляет 840 Дж/г·К. Теплопроводность углекислого газа составляет 0,0166 Вт/(м·К).Сохранение тепла в материалах Плотность материалов |
Преимущества песка Песок дешев, широко доступен и его легко хранить. Он также может быть нагрет до более высоких температур, чем другие аккумуляторные среды, такие как вода — с правильной изоляцией он может достигать более 9 градусов.80 градусов по Цельсию (1800 градусов по Фаренгейту). Батареи из песка можно строить практически где угодно, и их даже можно строить под землей, чтобы сэкономить землю. Инвестиционные затраты оцениваются менее чем в 10 евро за кВтч. Поскольку в нем нет опасных материалов (только песок), он имеет преимущества для здоровья и безопасности. Не имеет выбросов, минимальные эксплуатационные расходы (откачка), не требует расходных материалов и полностью автоматизирован. |
Что насчет воды Вода является еще одним фантастическим средством хранения, но имеет некоторые ограничения. Во-первых, ограничение по температуре, так как вода кипит при 100 ° C. Хотя это делает ее идеальной для домашнего использования (горячее водоснабжение, отопление помещений и горячее водоснабжение), это становится проблематичным. для коммерческого хранения энергии для коммунального хранения энергии. Хотя вода доступна, в большинстве имеющихся в продаже воды есть химические вещества, которые делают ее пригодной для питья (например, хлор или фториды). В воде могут развиваться водоросли и другие наросты, которые могут загрязнять трубы и клапаны. Вода окисляется и в зависимости от pH и типов металлических клапанов или трубопроводов может окислять фитинги труб посредством электролиза. Существует фактор обслуживания, связанный с использованием воды в качестве термического метода хранения. Герметичные прокладки и гидроизоляция гарантируют, что вода удерживается и не протекает. |
По сравнению с традиционной системой горячего водоснабжения с аккумулированием солнечной энергии Батарея с термальным песком дешевле, чем солнечная тепловая система, которая приобретается на коммерческой основе (поскольку большая часть стоимости составляет прибыль в системе). Если вы строите собственную солнечную систему горячего водоснабжения, затраты могут быть сопоставимы. Это то, к чему мы обратимся в приложении для экономии тепловых затрат, которое скоро будет доступно от Infinity Turbine. Средняя цена имеющегося в продаже теплового коллектора составляет от 2000 до 4000 долларов. Добавьте к этому резервуар для солнечного водонагревателя для хранения, который будет стоить еще от 1500 до 2 долларов. ,900. Добавьте к этому трубопроводы, насосы, установку и другие предметы, которые в сумме составят более 1000 долларов. Чтобы оценить окупаемость, сравните ваши текущие расходы на горячую воду с использованием газа или электричества с использованием солнечной энергии. Если срок окупаемости превышает 10 лет, возможно, не стоит устанавливать солнечную тепловую систему. необходимость. Установка гелиотермальной системы позволяет избежать скачков тарифов на коммунальные услуги и неопределенности.Сколько будет стоить ваш солнечный водонагреватель |
Сезонное хранение тепловой энергии с тепловыми насосами и низкими температурами в строительных проектах Тепловые насосы представляют собой энергосберегающую и энергоэффективную технологию для удовлетворения потребностей как в отоплении, так и в охлаждении [48,49]. Тепловые насосы обычно производят больше полезной энергии, чем требуется для их работы [50]. В режиме обогрева источник тепла теплового насоса обычно использует возобновляемую энергию, хранящуюся в земле, грунтовых водах, окружающем воздухе или вытяжном воздухе. В тепловых насосах эта энергия низкого качества преобразуется в энергию высокого качества путем выполнения необходимого объема работы, например, за счет электрической энергии. В режиме охлаждения этот цикл меняется на противоположный, и воздух в помещении действует как испаритель для теплового насоса. Эффективность теплового насоса в режиме обогрева определяется коэффициентом полезного действия (КПД). COP теплового насоса показывает отношение произведенной энергии к используемой энергии. В настоящее время средний КПД эффективного теплового насоса может достигать 4.
Сезонное хранение тепловой энергии с тепловыми насосами |
