| Следующая версия | Предыдущая версия |
| topics:economizers [2025/09/27 15:16] – создано admin | topics:economizers [2025/11/09 15:35] (текущий) – admin |
|---|
| ====== Воздушные экономайзеры и технологии естественного охлаждения ====== | ====== Воздушные экономайзеры и технологии естественного охлаждения ====== |
| | |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| Раздел о применении наружного воздуха и «свободного» холода в ЦОД: варианты экономайзеров (air-side / water-side; прямой / непрямой), термодинамика и схемы, ожидаемая экономия, ограничения по климату и качеству воздуха, а также вопросы здоровья и безопасности. | Раздел посвящён системам охлаждения ЦОД, использующим потенциал наружного воздуха и естественного холода. |
| | Рассматриваются типы экономайзеров (прямые и косвенные, воздушные и водяные), их термодинамические принципы, схемные решения, критерии выбора по климату и качеству воздуха, а также энергетическая эффективность и санитарная безопасность эксплуатации. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| |
| <WRAP box round half column> | <WRAP box round half column> |
| **Принципы и архитектуры** | **Принципы и технологии** |
| * [[topics:13:outside_air|Использование наружного воздуха в системах охлаждения]] | * [[topics:13:outside_air|Охлаждение с использованием наружного воздуха]] |
| * [[topics:13:thermodynamics|Термодинамические основы и схема работы оборудования]] | * [[topics:13:thermodynamics|Термодинамические процессы и схемы оборудования]] |
| * [[topics:13:traditional_methods|Традиционные методы охлаждения для сравнения]] | * [[topics:13:traditional_methods|Сравнение с традиционными системами охлаждения]] |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round half column> | <WRAP box round half column> |
| **Экономия и риски** | **Эффективность и безопасность** |
| * [[topics:13:savings|Энергосбережение и дополнительные эффекты охлаждения]] | * [[topics:13:savings|Энергетическая эффективность и доля механического охлаждения]] |
| * [[topics:13:health_risks|Риски для здоровья и болезнь легионеров]] | * [[topics:13:health_risks|Гигиенические риски и болезнь легионеров]] |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Навигация: как выбирается и работает экономайзер** | **Как выбирается и работает экономайзер** |
| <mermaid> | <mermaid> |
| flowchart LR | flowchart LR |
| classDef big font-size:26px,stroke-width:1.2px,padding:10px; | classDef big font-size:26px,stroke-width:1.2px,padding:10px; |
| |
| A["Наружные условия: T сух., точка росы/энтальпия, качество воздуха"]:::big --> B{"Условия в допусках для подачи?"}:::big | A["Наружные условия: T сух., влажность/энтальпия, качество воздуха"]:::big --> B{"Допустимо ли подать наружный воздух напрямую?"}:::big |
| B -- Да --> C["Air-side прямой: смесительная камера, фильтрация, подача в зал"]:::big | B -- Да --> C["Прямой путь (DASE): фильтрация, смесительная камера, подача в зал"]:::big |
| B -- Нет --> D{"Есть запас по энтальпии/точке росы?"}:::big | B -- Нет --> D{"Есть термодинамический запас?"}:::big |
| D -- Да --> E["Непрямой путь: теплообменник (пластинч./роторный)"]:::big | D -- Да --> E["Косвенный путь (IASE/IEXC): теплообменник воздух–воздух"]:::big |
| D -- Нет --> F["Подпор до уставки: адиабатика/ОВК/чиллер"]:::big | D -- Нет --> F["Подпор до уставки: адиабатика / чиллер / DX"]:::big |
| |
| C --> G["Управление: доля наружного воздуха, ΔP фильтров, VFD вентиляторов"]:::big | C --> G["Контроль: доля OA, ΔP фильтров, VFD вентиляторов, датчики DP"]:::big |
| E --> G | E --> G |
| F --> G | F --> G |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Опорная таблица: варианты экономайзеров и их особенности** | **Типы экономайзеров и области их применения** |
| |
| ^ Тип/принцип ^ Кратко ^ Где применим ^ Преимущества ^ Ограничения/риски ^ Комментарии по проектированию ^ | ^ Тип/принцип ^ Краткое описание ^ Где применим ^ Преимущества ^ Ограничения/риски ^ Замечания по проектированию ^ |
| | **Air-side прямой** (наружный воздух после фильтрации подаётся в ЦОД) | Максимальная доля «свободного» холода | Климат с длительными прохладными/сухими периодами и приемлемым качеством воздуха | Наибольшая экономия компрессорной мощности; простая термодинамика | Требования к фильтрации, риски загрязнений/коррозии, увлажнение/осушка | Смесительные камеры, байпас/рециркуляция, контроль давления залов | | | **Air-side прямой (DASE)** | Наружный воздух после фильтрации подаётся в ЦОД | Континентальный и умеренный климат, чистый воздух | Максимальная доля «свободного» холода, простота схемы | Требует высоких классов фильтрации, защита от влаги и пыли | Смесительные камеры, байпас, управление давлением залов | |
| | **Air-side непрямой** (рекуперация через пластинчатый/роторный теплообменник) | Разделение воздушных контуров | Локации с запылённостью/агрессивной средой | Нет прямого контакта воздуха улицы и зала; контроль загрязнений | Потери на теплообменнике, ограничения «подхода» по температуре | Важно обеспечить низкие утечки, правильную герметизацию и очистку ротора | | | **Air-side косвенный (IASE)** | Воздух разделён теплообменником (пластинчатым, роторным) | Запылённые, промышленные зоны | Нет прямого контакта потоков, стабильность влажности | Потери на HX, контроль утечек и обмерзания | Герметичность, очистка ротора, сервисные люки | |
| | **Water-side** (фри-куллинг чиллерной воды/«сухие» градирни) | Внешний контур охлаждает воду/гликоль | Широкий климатический диапазон | Совместим с существующими гидравлическими системами | Зависимость от гидравлики, возможен рост WUE при адиабатике | Подбор «сухих»/адиабатических охладителей, ΔT, насосные VFD | | | **Интегральный косвенный испарительный (IEXC)** | Охлаждение через испарительный контур без контакта с ИТ-воздухом | Умеренный и сухой климат | Очень высокая энергоэффективность, гигиеническая безопасность | Зависит от качества воды, требует регулярной промывки | Контроль температуры поддона, слив, биоцидная обработка | |
| | **Адиабатическая поддержка** (орошение/пады) | Снижение T за счёт испарения | Сухой и жаркий климат | Расширение «окон» работы экономайзера | Расход воды, риски микробиологии, требования к обработке воды | Контроль качества воды, слив/сушка, гигиенический дизайн, доступ к обслуживанию | | | **Water-side** | Фри-куллинг чиллерной воды / сухие градирни | Широкий диапазон климатов | Универсальность, совместимость с гидросистемами | Потери на насосах, возможен рост WUE при адиабатике | Подбор ΔT, насосные VFD, автоматизация по энтальпии | |
| | | **Адиабатическая поддержка (DEC)** | Предохлаждение воздуха испарением воды | Сухие регионы и жаркие периоды | Расширяет окно работы free cooling | Потребление воды, риск легионелл | Водоподготовка, дренаж, режим сушки и контроля | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Логика управления (упрощённо)** | **Управление режимами (упрощённая логика)** |
| ^ Условие ^ Действие системы ^ Цель/примечание ^ | |
| | Наружный воздух в пределах тепловых допусков ИТ | Увеличить долю OA, минимизировать мех. охлаждение | Максимум «free cooling» при соблюдении границ ASHRAE-класса | | ^ Условие ^ Действие системы ^ Цель/комментарий ^ |
| | Высокая энтальпия/точка росы, но есть термодинамический запас | Перейти на непрямой экономайзер (рекуперация) | Разделить контуры, исключить влагу/загрязнения | | | Наружный воздух в допустимых границах T/RH | Включить прямой экономайзер, отключить компрессоры | Максимизация free cooling | |
| | Недобор по температуре притока | Смешать с рециркуляцией/подогреть | Стабильность уставки на вход ИТ | | | Влажность или загрязнения превышают порог | Перейти на косвенный контур (IASE/IEXC) | Сохранение стабильности и гигиены | |
| | Перерасход по влажности/точке росы | Ограничить OA, включить осушение/поддержать ΔP | Снижение риска конденсации/коррозии | | | Тепловая нагрузка выше потенциала экономайзера | Включить подпор DEC / чиллер / DX | Поддержание уставки без потери PUE | |
| | Рост ΔP на фильтрах | Повысить скорость вентиляторов (VFD) / сигнал на замену | Поддержание расхода и энергоэффективности вентиляции | | | Рост ΔP на фильтрах | Повысить скорость вентиляторов или сигнал на замену | Поддержание расхода воздуха | |
| | Дефицит по давлению в зале | Регулировать заслонки/вентиляторы, закрыть байпасы | Исключить подсос тёплого/грязного воздуха | | | Падение давления в зале | Закрыть байпас, сбалансировать OA/RA | Исключение подсоса тёплого воздуха | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Риски и меры снижения** | **Риски и профилактика** |
| * **Загрязнения и коррозия**: пыль, соль, SOx/NOx → классы фильтров, монитор коррозии, выбор материалов/покрытий. | |
| * **Влажность/конденсация**: выход за допуски, «точка росы» в холодных зонах → контроль RH/DP, подогрев/осушка, датчики в критических точках. | * **Загрязнения, пыль, коррозия** — установка фильтров ePM1/ePM10, контроль коррозии, подбор покрытий и материалов. |
| * **Микробиология (в т.ч. легионелла)**: адиабатические секции/орошение → гигиенический дизайн, обработка воды, режимы сушки, регламенты. | * **Влажность и конденсат** — датчики точки росы, контроль RH в холодных коридорах, подогрев при низких температурах. |
| * **Обмерзание и дождь/снег**: риск льда на воздухозаборах/HX → подогрев/дрифт-контроль, козырьки/решётки, дренаж. | * **Микробиология (легионеллы)** — для адиабатики: слив воды, режим сушки, биоцидная обработка, гигиенический дизайн поддона. |
| * **Дым/смог/пожары**: эпизоды низкого качества воздуха → аварийные режимы закрытия OA, фильтры повышенного класса, байпас. | * **Обмерзание и атмосферные осадки** — защита воздухозаборов, козырьки, решётки, дренаж и дефрост. |
| * **Шум/акустика и безопасность**: расположение заборов/выпусков, доступ посторонних → шумоглушение, решётки/сетчатые экраны, видеонаблюдение. | * **Смог, дым, запахи** — байпас наружного воздуха, фильтры активированного угля, сценарии «Smoke close». |
| | * **Шум и безопасность** — акустические экраны, ограничение доступа, видеонаблюдение и контроль воздуха на выбросах. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Ключевые показатели для управления** | **Показатели эффективности** |
| * **Economizer hours** — часы/доля времени работы в «свободном» режиме (по сезонам). | |
| * **ΔT/подход теплообменника** и доля байпаса — качество рекуперации/смесительных режимов. | * **Economizer hours** — часы/доля времени работы в «свободном» режиме по сезонам. |
| * **SFP вентиляторов** (кВт·ч на м³/с) и **ΔP фильтров** — энергозатраты на воздухоснабжение. | * **ΔT теплообменников и байпас** — эффективность рекуперации. |
| * **PUE в разрезе сезонности**; доля компрессорного и «свободного» холода. | * **SFP вентиляторов (кВт·ч/м³·с)** — затраты на воздухообмен. |
| * **WUE** при адиабатике — расход воды на кВт·ч ИТ. | * **Сезонный PUE и доля Trim Cooling** — баланс free и механического холода. |
| * **Соответствие тепловым/влажностным допускам** на входе ИТ (временные проценты). | * **WUE** — расход воды на охлаждение, особенно при адиабатике. |
| * **Качество наружного воздуха** (частота событий вне порогов) и SLA фильтрации. | * **Качество наружного воздуха и SLA фильтрации** — по ISO 16890 и EN 16798. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Практические ориентиры проектирования** | **Практические ориентиры проектирования** |
| * Оценить **климатический потенциал** (по сухой/влажной термометрии, энтальпии) и «окна» работы экономайзера. | |
| * Спроектировать **воздухозаборы/выпуски**: роза ветров, снос выбросов, исключение рециркуляции и осадков. | * Провести **климатический анализ** по сухой/влажной температуре и энтальпии. |
| * Задать **классы фильтрации** и доступность обслуживания; учесть рост ΔP и энергозатраты вентиляторов. | * Определить **окна free cooling** и тип экономайзера под регион. |
| * Предусмотреть **байпас/смесительные камеры** и режимы fallback к традиционному охлаждению. | * Спроектировать воздухозаборы с учётом **розы ветров** и исключения рециркуляции. |
| * Для адиабатики: **вода и гигиена** (обработка, слив/сушка, доступ), учёт WUE и требований надзора. | * Учесть **рост ΔP фильтров** и энергозатраты вентиляторов. |
| * Телеметрия: **T/RH/DP** по контурам, расход/ΔP, события качества воздуха; алгоритмы автопереключения режимов. | * Для адиабатики предусмотреть **гигиенический контур воды** и режимы обслуживания. |
| | * Включить **телеметрию и автоматику**: T/RH/DP, SFP, события качества воздуха, Economizer hours. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Контрольные вопросы** | **Контрольные вопросы для проекта** |
| - Рассчитан ли сезонный потенциал «free cooling» и выбран ли тип экономайзера под климат/качество воздуха? | |
| - Определены уставки T/RH/DP и условия переключения между прямым, непрямым и механическим режимами? | - Рассчитан ли сезонный потенциал free cooling для региона? |
| - Учитываются ли эпизоды смога/дымов и предусмотрены ли режимы закрытия наружного воздуха? | - Выбран ли тип экономайзера (DASE / IASE / IEXC) под климат и качество воздуха? |
| - Заданы классы фильтрации, графики осмотров и критерии замены по ΔP/времени? | - Установлены ли уставки T/RH и алгоритмы переключения между режимами? |
| - Для адиабатики: есть ли программа водоподготовки, санитарные регламенты и режимы сушки для предотвращения легионелл? | - Заданы классы фильтрации и критерии обслуживания (ΔP, время)? |
| - Организована ли телеметрия и отчётность по Economizer hours, SFP, PUE/WUE и соблюдению тепловых допусков? | - Разработаны ли санитарные регламенты и водоподготовка для адиабатики? |
| | - Включён ли контроль PUE/WUE, Economizer hours и соответствие ASHRAE TC 9.9? |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
