Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- topics:13:traditional_methods [2025/11/08 08:00] – [Климатические ориентиры для оценки потенциала free cooling] admin
+++ topics:13:traditional_methods [2025/11/09 15:04] (текущий) – [Выводы] admin
@@ Строка 9: / Строка 9: @@
 <WRAP info>
 На выбор системы охлаждения влияют:
-  * климат площадки (расчётная температура наружного воздуха и влажность);
+  * климат площадки (среднегодовая и экстремальная температура воздуха, влажность);
-  * доступность воды и качество воздушной среды;
+  * доступность воды;
-  * допустимая температура в холодном коридоре (обычно 22–27 °C);
+  * допустимая температура воздуха в холодном коридоре;
-  * требуемая надёжность и резервирование;
+  * требуемая надёжность и резервирование охлаждения;
-  * стоимость электроэнергии и воды.
+  * стоимость электроэнергии.
 </WRAP>
-В регионах с умеренным и холодным климатом естественное охлаждение покрывает до **90–98 %** годовой потребности в холоде.
+В городах с умеренным или сухим климатом естественное охлаждение обеспечивает до 90–98 % годовой потребности в холоде.
-В южных и влажных районах его доля снижается, однако даже там экономайзеры обеспечивают значительную часть годовой работы без компрессоров.
+В тёплых и влажных регионах его доля уменьшается, но даже в таких условиях (например, Майами) экономайзеры способны покрывать более половины годовой нагрузки.
 ===== Методика сравнения систем =====
 <WRAP box>
 Сравнение выполняется по двум критериям:
-  * **Доля естественного охлаждения** — процент годовой тепловой нагрузки, снимаемой без компрессоров.
+  * **Доля естественного охлаждения** — процент годовой нагрузки, который покрывается без компрессоров.
-  * **Потребность в механическом холоде (Trim Cooling)** — дополнительная мощность, необходимая при превышении уставки температуры наружного воздуха.
+  * **Потребность в механическом холоде (Trim Cooling)** — мощность дополнительного охлаждения, необходимая при высоких температурах наружного воздуха.
 </WRAP>
-Для анализа используются данные **Росгидромета** и **СП 131.13330.2020** (температура наружного воздуха для тёплого периода при обеспеченности 0,4 %).
+Для анализа используются климатические данные TMY3 (Typical Meteorological Year) и экстремальные температуры за 50 лет наблюдений.
-Рассматриваются четыре типовые схемы:
+Расчёт выполняется по стандартам ASHRAE и включает четыре базовые схемы:
-. **IASE** — косвенная схема с теплообменником воздух–воздух;
+. IASE с теплообменником воздух–воздух.
-. **IASE + DEC** — та же схема с адиабатическим охлаждением наружного воздуха;
+. IASE с теплообменником и адиабатическим охлаждением DEC.
-. **IEXC** — интегральный косвенный испарительный теплообменник;
+. IEXC — интегральный косвенный испарительный теплообменник.
-. **DASE + DEC** — прямая схема с испарительным охлаждением и фильтрацией.
+. DASE с адиабатическим охлаждением (DEC).
-===== Климатические ориентиры для оценки потенциала free cooling =====
+===== Пример климатического сравнения =====
 <WRAP box round>
-**Расчётные температуры наружного воздуха (СП 131.13330.2025, обеспеченность 0,4 %)**
+**Типовые условия по данным ASHRAE (50-летний максимум и среднегодовой максимум)**
-^ Город ^ tс, °C (сухой термометр) ^ tв, °C (влажный термометр, прибл.) ^ Климатическая оценка ^ Рекомендуемые схемы ^
+^ Город ^ tс, °C (50-летний экстремум) ^ tв, °C (50-летний экстремум) ^ tс, °C (TMY3) ^ tв, °C (TMY3) ^
-| Москва | 28 | 20 | Умеренно-континентальный | IASE, IEXC |
+| Атланта | 40.6 | 28.0 | 36.7 | 25.1 |
-| Санкт-Петербург | 26 | 19 | Морской, высокая влажность | IASE, IEXC |
+| Пекин | 42.7 | 31.0 | 37.4 | 28.4 |
-| Екатеринбург | 27 | 18 | Континентальный, низкая влажность | IASE + DEC, IEXC |
+| Чикаго | 40.9 | 28.5 | 35.0 | 26.9 |
-| Новосибирск | 27 | 17 | Сухой континентальный | IASE, IEXC |
+| Даллас | 45.4 | 28.3 | 40.0 | 28.3 |
-| Нижний Новгород | 28 | 20 | Умеренно-влажный | IASE + DEC |
+| Денвер | 40.4 | 20.7 | 40.0 | 20.3 |
-| Казань | 28 | 20 | Умеренно-континентальный | IASE + DEC |
+| Лас-Вегас | 47.6 | 27.4 | 44.4 | 23.4 |
-| Красноярск | 28 | 18 | Континентальный, холодный | IASE, IEXC |
+| Майами | 37.4 | 29.3 | 35.6 | 26.5 |
-| Владивосток | 25 | 22 | Морской, влажный | IEXC, IASE + DEC |
+| Париж | 39.6 | 26.0 | 30.0 | 22.9 |
-| Симферополь | 30 | 24 | Тёплый, сухой | DASE + DEC, IASE + DEC |
+| Портленд | 42.3 | 26.0 | 37.0 | 26.3 |
-| Ростов-на-Дону | 31 | 23 | Тёплый, полувлажный | DASE + DEC |
+| Сан-Хосе | 42.1 | 26.0 | 35.6 | 21.2 |
-| Краснодар | 31 | 24 | Тёплый, влажный | DASE + DEC, IASE + DEC |
+| Вашингтон | 41.1 | 28.9 | 37.2 | 26.8 |
 </WRAP>
 ===== Интерпретация результатов =====
 <WRAP info>
-* В Центральной России и на Урале (Москва, Екатеринбург, Нижний Новгород) системы IASE и IEXC обеспечивают **95–98 %** годовой работы без компрессоров.
+* В условиях Далласа (tс = 35 °C, tг = 23,9 °C) IASE покрывает ~76 % годовой нагрузки, остальное — механика.
-* В Сибири (Новосибирск, Красноярск) из-за сухого климата доля свободного охлаждения достигает **98–99 %**.
+* При добавлении DEC (IASE+DEC) — до 90 % естественного охлаждения.
-* В южных регионах (Краснодар, Симферополь, Ростов-на-Дону) прямые и комбинированные схемы DASE + DEC покрывают **60–75 %** годового времени.
+* В Вашингтоне система IEXC обеспечивает 98–99 % годового охлаждения, оставляя менее 2 % для DX/чиллера.
-* На побережьях с высокой влажностью (Владивосток) предпочтительны косвенные испарительные системы IEXC.
+* Даже в Майами (tв = 29 °C) возможна работа экономайзеров 50–60 % времени года.
 </WRAP>
 <WRAP box round>
-**Диапазон энергоэффективности схем в климате РФ**
+**Диапазон эффективности по схемам (по данным TMY3)**
-^ Схема ^ Среднегодовая доля естественного охлаждения ^ Доля механического охлаждения ^ Оценочный PUE (только охлаждение) ^
+^ Схема ^ Среднегодовая доля естественного охлаждения ^ Доля механического охлаждения ^ Эффективность (PUE мех.) ^
-| DASE + DEC | 60 – 80 % | 20 – 40 % | ≈ 1.30 |
+| DASE + DEC | 60–85 % | 15–40 % | ~1.3 |
-| IASE | 75 – 90 % | 10 – 25 % | ≈ 1.25 |
+| IASE | 70–90 % | 10–30 % | ~1.25 |
-| IASE + DEC | 85 – 95 % | 5 – 15 % | ≈ 1.20 |
+| IASE + DEC | 85–95 % | 5–15 % | ~1.2 |
-| IEXC | 95 – 99 % | 1 – 5 % | ≈ 1.10 |
+| IEXC | 95–99 % | 1–5 % | ~1.1 |
 </WRAP>
 ===== Экономический эффект =====
 <WRAP box>
-Для оценки используется частичный показатель PUE:
+Для оценки используется показатель частичного PUE (pPUE), отражающий отношение:
+$$ pPUE = \frac{P_\text{ИТ} + P_\text{охлаждение}}{P_\text{ИТ}} $$
-<WRAP center>
+Для экономайзеров значение pPUE находится в диапазоне **1.07–1.3**,
-$$pPUE=\frac{P_{\text{ИТ}}+P_{\text{охлаждение}}}{P_{\text{ИТ}}}$$
+в то время как для традиционных систем с компрессорами — **1.8–2.5**.
-</WRAP>
-Для экономайзеров — **1.07–1.30**,
-для традиционных DX/чиллер-систем — **1.8–2.5**.
 </WRAP>
 <WRAP info>
-**Пример расчёта:**
+Пример:
-ЦОД мощностью 5 МВт при тарифе 6 ₽/кВт·ч тратит на ИТ-нагрузку около **263 млн ₽/год**.
+ЦОД с нагрузкой 5 МВт и стоимостью электроэнергии $0,10/кВт·ч потребляет на ИТ-оборудование $4,38 млн/год.
-При pPUE = 1.8 общее энергопотребление — 474 млн ₽/год.
+При классическом механическом охлаждении (pPUE = 1.8) суммарное потребление составит ~$7,9 млн/год.
-Переход на экономайзер с pPUE = 1.13 снижает расходы до **297 млн ₽**,
+Переход на экономайзер с pPUE = 1.13 уменьшит затраты на электроэнергию до ~$4,95 млн/год,
-что даёт **экономию порядка 177 млн ₽/год**.
+то есть **экономия составит порядка $3 млн/год**.
-Даже при частичной работе free cooling (95 % нагрузки) экономия сохраняется на уровне **150–160 млн ₽/год**.
+Даже если экономайзер покрывает 95 % нагрузки, годовая экономия остаётся ~$2,8–3,0 млн.
 </WRAP>
 ===== Выводы =====
 <WRAP tip>
-* Климат большинства регионов России благоприятен для круглогодичного использования систем «свободного охлаждения».
+  * Эффективность схем охлаждения напрямую зависит от климата и влажности наружного воздуха.
-* **IASE** и **IEXC** — оптимальны для умеренных и континентальных зон.
+  * IASE и IEXC показывают наилучшее соотношение между стабильностью и экономией.
-* **DASE + DEC** — рациональны для южных и приморских площадок при надёжной фильтрации и водоподготовке.
+  * Использование DEC-модулей значительно увеличивает долю естественного охлаждения.
-* **DEC-модули** существенно расширяют диапазон температур без компрессорного холода.
+  * Даже при наличии резервных компрессоров экономайзеры снижают потребление электроэнергии в 4–6 раз по сравнению с классическими DX/чиллер-системами.
-* Применение экономайзеров снижает годовой PUE до 1.1–1.2, что эквивалентно **сокращению энергопотребления на 40–60 %** по сравнению с традиционными системами DX/чиллер.
+  * Переход на экономайзерные технологии снижает годовой PUE до 1.1–1.2 против 1.8–2.5 для традиционных систем.
 </WRAP>