공조 시스템의 에너지 절약형 개발 방법

에너지 절약형 공조 시스템 개발 방법

지난 세기 중반 컴퓨터의 출현과 함께 데이터 센터도 등장했습니다. 데이터센터에 있어 에어컨은 항상 필수적이고 중요한 장비였습니다. 다음은 제가 여러분을 위해 정리한 에너지 절약형 에어컨 시스템 개발 방법입니다. 읽어보시고 살펴보시기 바랍니다.

1. 데이터센터 공조기술 발전에 대한 고찰

지난 세기 중반 컴퓨터의 등장과 함께 데이터센터도 등장했다. . 데이터센터에 있어 에어컨은 항상 필수적이고 중요한 장비였습니다. 데이터센터의 지속적인 발전과 함께 지원하는 데이터센터 공조기술도 급속도로 발전하고 있으며, 그 발전은 크게 다음 세 시기로 나눌 수 있다.

초기 데이터센터 공조시스템(1950~1970)

초기 컴퓨터실은 특정 컴퓨터(대형, 중형, 소형 컴퓨터) 전용으로 통일된 기준이 없었고 시행착오를 거쳐 완벽하게 구축됐다. 전산실에는 특별한 공조설비가 없기 때문에 전산실의 공조는 일반 민간공조를 사용하거나 중앙집중식 냉방을 위해 건물의 공조시스템을 이용하는 쾌적공조를 사용합니다. -컨디셔닝은 사람이 요구하는 환경조건에 맞춰 설계한 것이지, 자료처리 전산실의 열부하가 집중되어 열부하로만 구성되어 있으며, 냉각기능만 있고, 정밀한 온도조절은 없고, 습도조절 기능도 없고, 엄격하지도 않습니다. 먼지 제거 조치 및 테스트 표시기가 없습니다. 컴퓨터실에서 쾌적 에어컨을 사용할 때 다음과 같은 문제가 발생합니다.

(1) 쾌적 에어컨은 컴퓨터실의 온도를 일정하게 유지할 수 없어 전자 부품의 수명을 크게 단축시킬 수 있습니다.

(2) 전산실의 온도를 일정하게 유지할 수 없으며, 주변 환경이 과열되기 쉬우므로 전산실의 전자 장비가 갑자기 정지됩니다.

(3) 컴퓨터실의 습도는 제어할 수 없습니다. 컴퓨터실의 습도가 너무 높으면 결로 현상이 발생하여 습도가 낮아지면 마이크로 회로에 국지적 단락이 발생할 수 있습니다. 컴퓨터실의 온도가 너무 낮으면 파괴적인 정전기가 발생하여 장비가 비정상적으로 작동할 수 있습니다.

(4) 컴퓨터실의 공기량이 부족하고 필터 효과가 낮으며 경제적 청결도가 충분하지 않으면 먼지가 쌓여 전자 장비의 열 방출이 어려워지고 과열 및 부식이 발생하기 쉽습니다.

(5) 가정용 에어컨의 설계 및 재료 선택은 신뢰성이 낮기 때문에 에어컨 유지 관리가 과중하고 수명이 짧습니다.

개발기(1970~2000)의 데이터센터 공조 시스템

단일 컴퓨터 시스템을 위해 특별히 설계된 전산실이 등장하고 전용 캐비닛(대형, 중형, 소형 캐비닛)이 있음 ), 전산실 위치 및 면적을 포함한 표준을 점차적으로 공식화하기 시작했습니다. 컴퓨터실 냉동도 일반 민간용 에어컨 및 중앙 집중식 냉각에서 온도와 습도가 일정한 컴퓨터실 전용 정밀 에어컨 사용으로 전환되었습니다. 컴퓨터실 먼지 제거, 신선한 공기 시스템 및 양압 먼지 방지 측면에서 말이죠. 컴퓨터실은 데이터 센터의 온도와 습도를 일정하게 유지하는 데 사용되며, 공기 청정도와 원격 모니터링이 필요합니다. 컴퓨터실용 정밀 에어컨의 설계는 기존의 쾌적 에어컨과 매우 다르며 이는 다음과 같은 측면에 반영됩니다.

(1) 풍량은 크고 엔탈피 차이는 작습니다.

(2 ) 연중 냉장 운전

(3) 항온항습 제어

(4) 다양한 공기 공급 및 환류 방식

(5) 높음 신뢰성

혁신기(2000~현재)의 데이터센터 공조시스템

인터넷의 발달과 정보화의 도래로 데이터센터에 대한 수요가 점차 증가하고 있으며, 증가했습니다. 데이터센터는 점차 다양한 산업에 진출하고 있으며, 데이터센터에 대한 모든 사람의 이해와 요구사항도 달라졌습니다. 일반 기업은 데이터 센터를 비용 센터로 생각하고, 데이터 센터 임대 회사는 데이터 센터를 수익 센터로 생각하고, 금융 업계는 데이터 센터 신뢰성에 대한 엄격한 요구 사항을 갖고 있으며, 제조 데이터 센터는 사용 편의성과 비용에 대한 높은 요구 사항을 갖고 있습니다. 다양한 요구 사항으로 인해 데이터 센터 산업의 급속한 발전과 혁신적인 솔루션 창출이 촉진되었습니다.

예를 들어, 하향식 공기 공급부터 열원에 가까운 열간 공조 장비에 이르기까지 공기 공급 방법의 혁신, 자연 냉원의 적용이 점차 대중화되고 있습니다. 건설 모델의 혁신, 모듈형 솔루션, 산업 혁신, 대규모 데이터 센터는 산업화된 건설 개념을 도입합니다. 다양한 공조 장비의 혁신, 현재 장비의 에너지 효율성, 성능, 제어 등은 10년 전과 다릅니다.

2. 데이터센터 공조시스템 설계 개발 동향

21세기에 들어서면서 데이터센터는 저탄소화, 가상화, 모듈화가 급속한 발전 추세를 보이고 있습니다. 데이터 센터 개발의 핵심입니다. 데이터 센터의 급속한 발전과 함께 필연적인 요구 사항은 고가용성 보장을 기반으로 데이터 센터 에어컨 시스템 설계가 유용하고 친환경적이며 에너지 절약적이며 동적 냉각 및 높은 효율성을 제공합니다. 밀도 냉동은 미래 개발 동향입니다.

1. 가용성

데이터 센터의 가용성 요구 사항은 일반 상업용 건물보다 훨씬 높으며 에어컨 시스템도 마찬가지입니다. 현재 가용성 요구사항은 일반적으로 레벨 A 또는 레벨 B로, 공조 시스템에 대한 이중화 설계와 장애 발생 시 비상 계획이 필요합니다.

기존의 분산형 에어컨 시스템은 상대적으로 가용성이 높습니다. 이중화를 설정한 후에는 단일 장치가 데이터 센터의 정상적인 작동에 영향을 미치지 않습니다. 대규모 데이터 센터에서 사용되는 중앙 집중식 냉난방 시스템은 여러 노드가 필요하므로 가용성에 더 많은 문제를 가져옵니다. 백업을 가능하게 하는 중복 솔루션을 설계합니다.

2. 그린 에너지 절약

그린 데이터센터의 개념이 점점 대중화되면서 에너지 절약 및 환경 보호 특성을 갖춘 그린 데이터센터 구축이 데이터센터의 우선순위가 되었습니다. 건축업자, 사용자 및 장비 공급업체. ***지식. 저탄소 추세에 따라 데이터 센터는 시급히 변화를 만들어내야 합니다. 냉동 시스템은 전체 시스템 에너지 소비의 약 30~45%를 차지하는 데이터센터의 주요 전력 소비원입니다. 공기 공급 방법 최적화, 열기 및 냉기 통로 배치, 열기 및 냉기 통로 격리, 지능형 그룹 제어, 실외 자연 냉원 활용과 같은 솔루션이 번성하는 현상을 보여주었습니다. 열회수 장치를 사용해 생활용, 목욕용, 수영장용 온수를 생성하는 데이터센터도 있어 전체 시스템의 탄소 소비를 줄인다.

온습도 설정 측면에서 ASHRAE가 2011년 버전에서 권장하는 온도 범위는 18℃~27℃이며, 권장 습도 범위는 이슬점 온도 5.5℃ 이상인 상대습도입니다. 즉, 상대습도가 60% 미만이고 이슬점 온도가 15°C입니다. 완화된 요구 사항은 컴퓨터실 장비의 정상적인 작동을 보장하는 동시에 컴퓨터실의 냉방, 난방, 가습 및 제습에 대한 에너지 소비를 줄이고, 컴퓨터실 에어컨 시스템의 에너지 소비를 줄이고, 에너지 효율성을 향상시킬 수 있습니다.

에너지 절약형 전산실 공조 장비 측면에서는 가변 용량 압축기, 고효율 EC 팬, 에너지 절약형 지능형 제어, 자연 냉원 이용 등의 기술을 적용하고 있다. 컴퓨터실 에어컨 장치를 점점 더 에너지 효율적이고 적응력 있게 만들었습니다.

물에 대한 관심도 점차 모든 사람의 시야로 들어가고 있으며, 물 소비와 재활용 수 활용, 빗물의 활용도 데이터 센터 설계에 중요하게 여겨지고 있습니다.

3. 동적

새로운 데이터 센터의 건설 및 적용에서 "주문형 냉각" 또는 "동적 냉각"도 데이터 센터 냉각의 매우 중요한 부분이 되었습니다. 솔루션 평가 기준. 소위 "주문형 냉각"은 데이터 센터 에어컨의 냉각 출력이 IT 열 부하의 변화에 ​​따라 변경되며 동적으로 조정 가능한 출력임을 의미합니다. 데이터 센터의 열 밀도가 지속적으로 증가하고 데이터 센터 에어컨이 안정적이고 신뢰할 수 있는 친환경 냉각을 제공함에 따라 로컬 핫스팟 발생을 방지하는 방법도 냉각 솔루션의 핵심 요구 사항 중 하나가 되었습니다.

데이터센터 가상화의 발달로 인해 시간과 공간의 변화 등 서버 및 기타 장비에서 발생하는 열의 변동폭이 커졌습니다. 컴퓨터실의 IT 장비마다 냉각 온도가 다르며, 동일한 유형의 장비라도 세대가 다르면 냉각 온도가 다릅니다. 따라서 냉동 시스템은 이러한 추세에 적응하고 다양한 시간과 공간의 요구를 충족할 수 있는 역동적인 냉동 솔루션을 제공해야 합니다. 따라서 동적 냉각은 가상화 요구 사항에 더 적합합니다.

현재 동적 냉동에 사용되는 주요 기술로는 지능형 풍량 조절 기술(온도 제어 또는 정압 제어), 가변 용량 압축기 기술, 지능형 제어 시스템 등이 있습니다. 동적 지능형 냉각 기술을 채택하는 목적은 데이터 센터 컴퓨터실에 있는 다양한 장비의 냉각 요구 사항을 다르게 처리하는 것입니다. 동적 지능형 냉각 기술은 여러 센서 그룹을 구축하여 온도를 모니터링하고 열 방출 요구에 따라 냉각 공기 흐름을 동적으로 공급하여 에너지 절약을 위해 필요에 따라 언제든지 공기량을 조정할 수 있습니다.

콜드 소스의 활용률을 높이는 것도 데이터센터의 냉각 효율성을 높이는 또 다른 중요한 방법으로 업계에서 높이 평가되어 왔습니다. 기류 조직 최적화 측면에서 넓은 공간의 초기 자연 공기 공급 방식은 바닥 공기 공급 및 덕트 공기 공급과 같은 일부 광범위한 조직적 공기 공급 방식으로 점차 업그레이드되었으며 이후 현재 캐비닛 공기 공급 또는 폐쇄 채널로 업그레이드되었습니다. 냉각 방식의 작동에는 캐비닛, 칩 및 방열 부품에 대한 보다 최첨단 고정점 냉각 방식도 적용됩니다.

4. 고밀도

데이터센터의 단위 전력 소비가 지속적으로 증가함에 따라 전산실에서 발생하는 열이 점점 높아지고 있으며, 전력 밀도가 높은 랙입니다. 서버, 블레이드 서버 및 기타 고열 고밀도 장비의 적용으로 인해 컴퓨터실의 단일 캐비닛의 전력 소비가 지속적으로 증가하고 단위 면적당 열이 급격히 증가하여 일부 문제가 발생했습니다. - 열밀도 컴퓨터실이 점차 등장하고 있습니다.

수많은 실험적 검증을 거쳐 단일 캐비닛(서버)의 열부하가 너무 높을 때 여전히 기존의 컴퓨터실용 에어컨을 사용하여 문제를 해결하는 것으로 나타났습니다. 문제가 발생하면 다음과 같은 문제가 발생합니다. 1) 컴퓨터실의 주변 온도 제어가 이상적이지 않으면 국지적인 핫스팟이 발생합니다. 2) 장비가 많은 양의 순환 공기를 통해 많은 열을 빼앗아야 하기 때문입니다. , 기존 컴퓨터실 에어컨 시스템을 사용하면 컴퓨터실 공간을 많이 차지하게 됩니다. 상부 공기 공급 장치에 필요한 공기 덕트의 단면적은 매우 크고, 하부 공기 공급 장치의 이중 바닥 높이도 많이 증가해야 하므로 이미 운영 중인 컴퓨터실이 많이 발생하게 됩니다. 계속 사용할 수 없게 됩니다.

따라서 전산실 공조 및 냉동 시스템도 이에 맞춰 개선되어야 한다. 높은 열밀도 냉동 시스템은 컴퓨터실의 국지적 과열을 해결하는 데 있어서 컴퓨터실 냉동 시스템의 중요한 부분이 되었습니다. 현재 고밀도 냉동 측면에서 보다 성숙한 기술에는 주로 폐쇄형 열기 및 냉기 통로, 컬럼 간 냉동이 포함되며, 백플레인 냉각 및 칩 냉각과 같은 신기술은 미래 개발 방향입니다.

또한 일부 높은 열유속 밀도 응용 분야에서는 전통적인 대류 방열 방법을 버리고 마이크로 채널 냉각 기술 적용 및 사용과 같은 열전도 방열 방법을 채택합니다. 콜드플레이트(Cold Plate) 방열기술 등을 보유하고 있습니다.

종합적으로 Free-Cooling 애플리케이션, 정밀 공기 공급, 고정점 냉각 등 요소와 관련된 애플리케이션은 현재 데이터센터 냉각 기술의 핫스팟이자 개발 방향이 되었습니다.

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