Centro de Datos de Eficiencia Energética: Ahorro de energía, medio ambiente y sostenibilidad 1. Introducción 2. Aspectos básicos 3. Beneficios de tecnologías 4. Dynamic Free Cooling (DFC)
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Introducción a STULZ Sede principal en Hamburgo, Alemania Investigación & desarollo, producción y marketing internacional
Representado exclusivamente en el Perú por Representaciones NIRO S.A.C. 28.06.2014 Lima, Perú
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Aspectos básicos en la climatización de un CPD
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Definición Aire Acondicionado de Precisión / Precision Air Conditioning (PAC) o Climatización de una sala técnica / Computer Room Air Conditioning (CRAC): Unidades de control estrictas para el mantenimiento de temperatura y humedad constantes en la sala técnica. Temperatura y humedad se controlan en una banda muy estrecha.
Las unidades deben ser capaces de: Enfriar Humectar Recalentar Deshumectar Asimismo, el aire es filtrado con un elevado grado de eficiencia.
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2 Objetivo Disponibilidad del CPD = Ausencia de problemas en el sistema de climatización Tier I
Tier II
Tier III
Tier IV
Redundancia
N
N+1
N+1
2 x (N+1)
Número de alimentaciones de servicios
1
1
1 x activo / 1 x passivo
2
Mantenimiento en operación
no
no
si
si
Únicos Puntos de Fallas
muchos
muchos
algunos
EPO, incendio, fallo humano
Tolerancia a fallos únicos
no
no
no
si
2 de más de 12 horas
1,5 de más de 12 horas
0
0
2 blackouts de más de 4 horas
1 blackout de más de 4 horas
0,4 blackouts de más de 4 horas
0,2 blackouts de más de 4 horas
28,8 horas
22,0 horas
1,6 horas
0,8 horas
99,671%
99,749%
99,982%
99,991%
Interrupción de operación por mantenimiento por año Interrupción de servicio por año
Tiempo anual fuera de servicio Disponibilidad de servicio
Funcionamiento de 100% 8.760h x 0,12 $/kWh x 1kW = 1051 $ / año
Source: UPTIME Institute
Cada kWh ahorrado supone una reducción de costos de 1051 $ anuales 28.06.2014 Lima, Perú
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Aumento del rango permisible para Centros de Datos Qué cambió
Temperatura de Ingreso
Humedad
2004 Recomendado (anterior)
68-77.0⁰F DB
40% RH a 55% RH
2011 Recomendado (nuevo)
64-80.6⁰F DB
41.9⁰F DP a 60% RH y 59⁰F DP
2011 Permisble (A1)
59-89.6⁰F DB
20-80% RH hasta 62.1⁰F DP
High Dew Point 59⁰F
Psychometric Chart
High Relative Humidity 60%
ASHRAE TC 9.9 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center Classes and Usage Guidance Whitepaper prepared by ASHRAE Technical Committee (TC) 9.9 Mission Critical Facilities, Technology Spaces, and Electronic Equipment
Low Dry Bulb 64⁰F
Lowest Allowed Dew Point 41.9⁰F 28.06.2014 Lima, Perú
High Dry Bulb 80.6⁰F
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2 Flujo de energía en un CPD
Fuente: The Green Grid PUE: Power Usage Effectiveness = Total Facility Power / IT Equipment Power DCE: Data Center Efficiency
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… su elección Reducción de costos de operación (OPEX) Cada kW ahorrado reduce la factura energética anual en 1051 US-$* * 0,12US-$/kWh
Incremento de la capacidad IT por la reducción de consumo de la infraestructura secundaria
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Beneficios Tecnología EC (Electrónicamente Conmutado)
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3 El ventilador funciona de forma ininterrumpida durante todo el año. Por lo tanto hay un aspecto fundamental en la tecnología a emplear:
Energy costs [Euro/Year]
Costes energéticos ventilador [8.500m³/h a 350Pa] 2.200 2.100 2.000 1.900 1.800 1.700 1.600 1.500 1.400 1.300 1.200
-30% Centrifugal
STULZ EC fan
Ahorro energético del ventilador EC en comparación con los ventiladores estándar
Comportamiento a carga parcial de los ventiladores EC
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100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
Caudal aire
Consumo
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0%
½ Caudal 1/8 Consumo
Caudal aire
Consumo
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Nuevas Tecnologías en Compresores Compresores digital Scroll ó Scroll con motor EC La posibilidad de reducción de las rpm permite adaptación a cargas parciales y en conscuencía un significante ahorro de consumo de energía.
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Ahorro de Energía vía Free - Cooling
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Sistema GE con DFC Free-Cooling Indirecto DFC controla dinamicamente:
• ventiladores de los Drycooler • ventiladores internas • válvula de control de presión • válvula de free cooling • bombas • temperatura de condensación • y más ...
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Sistema híbrido de climatización »
Selección automatica del modo de operación más eficiente, dependiente de temperatura externa y carga termica
» »
Operación con compresor o solo Free Cooling en 4 modos La válvula de expansión electrónica mejora el COP en modo mixto (Compresor + Free Cooling)
Consumo de energía DX
MIX
EFC
FC
Compressor Cooling
Compressor & Free Cooling
Extended Free Cooling
Free Cooling
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Retorno de la inversión – un ejemplo de 18kW OPEX
Sistema 1: DX
Sistema 2: GE con DFC
Análisis Mayor CAPEX con DFC y GE +49%
Menor OPEX con DFC -12% / año Retorno de la inversión dentro del 6to año
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Retorno de la inversión – un ejemplo de 18kW OPEX
Sistema 1: DX
Sistema 2: GES con DFC
Análisis Mayor CAPEX con DFC y GES +63%
Menor OPEX con DFC -45% / año Retorno de la inversión dentro del 3er año
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Total Costo Inversión y Operación
Retorno de la inversión
Menos OPEX Inversión extra para Dynamic Free Cooling (GE ó GES)
Inversión basica para un sistema DX < 3 años
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Tiempo en operación
Más CAPEX
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Free-Cooling Directo
Beneficios: Elevada eficiencia energética a consecuencia del aporte de aire exterior. Simplicidad. Inversión menor en comparación a sistema indirecto. Sistema de menor consumo energético que los tradicionales.
Condiciones generales: Amplias tolerancias en el control de humedad – rango 20%- 80% R.H. Considerar la ubicación del CPD a efectos de reducir la entrada de polvo (evitar la proximidad de autovías, centros urbanos, costa, etc.) Requerimientos del edificio: Tomar en consideración el sistema seleccionado en el diseño del edificio Los conductos deben ser lo más cortos posibles al objeto de minimizar la pérdida de carga Evitar tomar el aire exterior de zonas donde incida de forma directa la radiación solar 28.06.2014 Lima, Perú
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Diseño de CPDs eficientes
35°C
Distribución de aire ideal
35°C
20°C
20°C
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Decisión estrategica para CPDs Sistema eficiente con bajos costos operativos
o Sistema barato pero con altos costos operativos CAPEX v OPEX ..… acuérdese: ¡ Su CPD consume energía por todo el año !
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4 Equilibrio del Consumo de Energía
Reducción
Permite Aumento
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5 ¿El Futuro?
Refrigerante nuevo: R718
R718 = H2O
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Tecnología eficiente ahorra su dinero ...
... y protege además el medio ambiente Muchas Gracias 28.06.2014 Lima, Perú