topics:13:traditional_methods []

Эта страница только для чтения. Вы можете посмотреть её исходный текст, но не можете его изменить. Сообщите администратору, если считаете, что это неправильно.
====== Энергетическая эффективность и сравнение с традиционными системами охлаждения ======

<WRAP box round>
Раздел посвящён сравнительному анализу энергоэффективности различных схем «свободного охлаждения» (DASE, IASE, IEXC) и традиционных механических систем (DX, чиллеры, CRAC/CRAH).  
Рассмотрены: годовая доля естественного охлаждения, потребность в дополнительном (trim) механическом холоде, влияние климатических условий и экономический эффект для эксплуатации ЦОД.
</WRAP>

===== Основные факторы выбора схемы =====
<WRAP info>
На выбор системы охлаждения влияют:
  * климат площадки (среднегодовая и экстремальная температура воздуха, влажность);
  * доступность воды;
  * допустимая температура воздуха в холодном коридоре;
  * требуемая надёжность и резервирование охлаждения;
  * стоимость электроэнергии.
</WRAP>

В городах с умеренным или сухим климатом естественное охлаждение обеспечивает до 90–98 % годовой потребности в холоде.  
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 нагрузки, который покрывается без компрессоров.  
  * **Потребность в механическом холоде (Trim Cooling)** — мощность дополнительного охлаждения, необходимая при высоких температурах наружного воздуха.
</WRAP>

Для анализа используются климатические данные TMY3 (Typical Meteorological Year) и экстремальные температуры за 50 лет наблюдений.  
Расчёт выполняется по стандартам ASHRAE и включает четыре базовые схемы:
  1. IASE с теплообменником воздух–воздух.  
  2. IASE с теплообменником и адиабатическим охлаждением DEC.  
  3. IEXC — интегральный косвенный испарительный теплообменник.  
  4. DASE с адиабатическим охлаждением (DEC).

===== Пример климатического сравнения =====
<WRAP box round>
**Типовые условия по данным ASHRAE (50-летний максимум и среднегодовой максимум)**  

^ Город ^ tс, °C (50-летний экстремум) ^ tв, °C (50-летний экстремум) ^ tс, °C (TMY3) ^ tв, °C (TMY3) ^
| Атланта | 40.6 | 28.0 | 36.7 | 25.1 |
| Пекин | 42.7 | 31.0 | 37.4 | 28.4 |
| Чикаго | 40.9 | 28.5 | 35.0 | 26.9 |
| Даллас | 45.4 | 28.3 | 40.0 | 28.3 |
| Денвер | 40.4 | 20.7 | 40.0 | 20.3 |
| Лас-Вегас | 47.6 | 27.4 | 44.4 | 23.4 |
| Майами | 37.4 | 29.3 | 35.6 | 26.5 |
| Париж | 39.6 | 26.0 | 30.0 | 22.9 |
| Портленд | 42.3 | 26.0 | 37.0 | 26.3 |
| Сан-Хосе | 42.1 | 26.0 | 35.6 | 21.2 |
| Вашингтон | 41.1 | 28.9 | 37.2 | 26.8 |
</WRAP>

===== Интерпретация результатов =====
<WRAP info>
* В условиях Далласа (tс = 35 °C, tг = 23,9 °C) IASE покрывает ~76 % годовой нагрузки, остальное — механика.  
* При добавлении DEC (IASE+DEC) — до 90 % естественного охлаждения.  
* В Вашингтоне система IEXC обеспечивает 98–99 % годового охлаждения, оставляя менее 2 % для DX/чиллера.  
* Даже в Майами (tв = 29 °C) возможна работа экономайзеров 50–60 % времени года.
</WRAP>

<WRAP box round>
**Диапазон эффективности по схемам (по данным TMY3)**  

^ Схема ^ Среднегодовая доля естественного охлаждения ^ Доля механического охлаждения ^ Эффективность (PUE мех.) ^
| DASE + DEC | 60–85 % | 15–40 % | ~1.3 |
| IASE | 70–90 % | 10–30 % | ~1.25 |
| IASE + DEC | 85–95 % | 5–15 % | ~1.2 |
| IEXC | 95–99 % | 1–5 % | ~1.1 |
</WRAP>

===== Экономический эффект =====
<WRAP box>
Для оценки используется показатель частичного PUE (pPUE), отражающий отношение:
$$ pPUE = \frac{P_\text{ИТ} + P_\text{охлаждение}}{P_\text{ИТ}} $$

Для экономайзеров значение pPUE находится в диапазоне **1.07–1.3**,  
в то время как для традиционных систем с компрессорами — **1.8–2.5**.
</WRAP>

<WRAP info>
Пример:  
ЦОД с нагрузкой 5 МВт и стоимостью электроэнергии $0,10/кВт·ч потребляет на ИТ-оборудование $4,38 млн/год.  
При классическом механическом охлаждении (pPUE = 1.8) суммарное потребление составит ~$7,9 млн/год.  
Переход на экономайзер с pPUE = 1.13 уменьшит затраты на электроэнергию до ~$4,95 млн/год,  
то есть **экономия составит порядка $3 млн/год**.  
Даже если экономайзер покрывает 95 % нагрузки, годовая экономия остаётся ~$2,8–3,0 млн.
</WRAP>

===== Выводы =====
<WRAP tip>
  * Эффективность схем охлаждения напрямую зависит от климата и влажности наружного воздуха.  
  * IASE и IEXC показывают наилучшее соотношение между стабильностью и экономией.  
  * Использование DEC-модулей значительно увеличивает долю естественного охлаждения.  
  * Даже при наличии резервных компрессоров экономайзеры снижают потребление электроэнергии в 4–6 раз по сравнению с классическими DX/чиллер-системами.  
  * Переход на экономайзерные технологии снижает годовой PUE до 1.1–1.2 против 1.8–2.5 для традиционных систем.
</WRAP>