La tecnologia ad inverter applicata sui condizionatori del Data Center Merrill Lynch & Co Inc. Camberley Surrey(London)

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1 La tecnologia ad inverter applicata sui condizionatori del Data Center Merrill Lynch & Co Inc. Camberley Surrey(London) Ing. Matteo Bosoni -RC Group spa - Valle Salimbene Pavia

2 L installazione kw frigoriferi Refrigeratori condensati ad aria, free cooling incorporato, fluido intermedio acqua + glicole etilenico al 20%, temperatura miscela 14/8 o C, temperatura esterna estiva di progetto 35 o C. Potenza frigorifera totale erogata dai gruppi refrigeratori: oltre 15 MW. 2

3 L installazione 92 Armadi condizionatori per il raffreddamento delle sale tecnologiche. 60 dedicati al raffreddamento delle Data Halls equipment rooms. NEXT CW U K, batteria di raffreddamento ausiliaria, motoventilatori centrifughi pale rovesce (Plug Fan), potenza frigorifera totale 95 kw, m 3 /h, 25 o C, U.R.40% 3

4 Soluzioni 1. Condizionatore tradizionale : portata aria fissa valvola a 3-vie, in miscelazione, per la regolazione della batteria di scambio 2. Condizionatore con motoventilatori tecnologia EC: portata aria variabile valvola a 3-vie, in miscelazione, per la regolazione della batteria di scambio 3. Condizionatore con motoventilatori tecnologia EC e valvola a 2-vie: portata aria variabile valvola a 2-vie per la regolazione della batteria di scambio; sistema studiato da RC Group per ottimizzare la quantità di fluido in batteria 4

5 Schema rete idronica centralizzata, soluzioni 1 & 2 Portata costante attraverso gli evaporatori dei refrigeratori in parallelo(funzionamento contemporaneoe parzializzazione ad opera di ciascun refrigeratore). Portata costante su tutti i gruppi di pompe. Modulazione della capacità frigorifera variando la portata di fluido sulla batteria (valvola 3-vie miscelatrice). 5

6 Schema impianto asservente i condizionatori, sol. 1 & 2 Ipotesi per il calcolo della quota parte di potenza assorbita dal gruppo di pompaggio per asservire il singolo condizionatore Medesima pressione idraulica su tutto il gruppo collettori. 110 kpa- Perdita di carico idraulica, alla portata nominale, della linea di trasportoe distribuzionesinoal punto di prelievo del condizionatore e, dall uscita del condizionatore fino all apirazione del gruppo di pompaggio. 0,8- Rendimento della motopompa. 6

7 Schema impianto asservente i condizionatori, sol. 1 & 2 Datiper ilcalcolodellaquota parte di potenza assorbita dal gruppo di pompaggio per asservire il singolo condizionatore 90 kpa- Perdita di carico circuito idraulico condizionatore alla portata nominale (batteria + valvola). Potenza nominale della motopompa: q p P = η = 981 [ W ] q = portata nominale fluido 3 [ m s] p = perdite di carico linea + condiz. p p η = rendimento motopompa [ Pa] 7

8 Analisi assorbimenti elettrici di una Data Hall, sol.1 Ipotesi 1 condizionatore in funzione + 1 in stand-by Potenza frigorifera nominale netta 1 condiz. = 89 kw, SHR=1 Datidiprogettoper una Data Hall 81 kw, SHR=1 T H2O = 8/14 o C T aria = 25 o C ; 40 % Funzionamento 81 kw / 89 kw 91% potenza frigorifera 1 condizionatore q aria = [m 3 /h](fissa) q H2O = 10,17 [m 3 /h] vs 14,13 [m 3 /h] (72% in batteria) valvola 3-vie miscelatrice 8

9 Analisi assorbimenti elettrici di una Data Hall, sol.1 3-vie, portata aria costante kw assorbiti unità ON kw assorbiti unità stand-by kw totale Ausiliari unità 0,110 0,110 0,220 Quota pompaggio 0,981 0,981 1,962 Ventilazione 5,430 0,0 5,430 Totale 6,521 1,091 7,612 Resoconto annuo 81kW frigoriferi 1 condizionatore in servizio, con portata aria fissa + 1 in stand-by 7,612 kw elettrici assorbiti totali 8760 h/anno di funzionamento TOTALE: kwh/anno 9

10 Analisi assorbimenti elettrici di una Data Hall, sol.2 Ipotesi 2 condizionatori in funzione Potenza frigorifera nominale netta 1 condiz. = 89 kw, SHR=1 Datidiprogettoper una Data Hall 81 kw, SHR=1 T H2O = 8/14 o C T aria = 25 o C ; 40 % Funzionamento 40,5kW / 89 kw 46% potenza frigorifera 1 condizionatore q aria = 8925 [m 3 /h]/ [m 3 /h] 35% portata nominale q H2O = 14,13 [m 3 /h] (44,7% in batteria) valvola 3-vie miscelatrice 10

11 Analisi assorbimenti elettrici di una Data Hall, sol.2 3-vie, portata aria variabile, 2 condizionatori ON kw assorbiti unità 1 ON kw assorbiti unità 2 ON kw totale Ausiliari unità 0,110 0,110 0,220 Quota pompaggio 0,981 0,981 1,962 Ventilazione * 1 0,233 0,233 0,466 Totale 1,324 1,324 2,648 Resoconto annuo per una Data Hall ( q q ) 3 1 * Pv = Pv n a an 81kW frigoriferi netti 2 condizionatori in servizio, con portata aria parzializzata 2,648 kw elettrici assorbiti totali 8760 h/anno di funzionamento TOTALE: kwh/anno 11

12 Schema impianto asservente i condizionatori, sol. 3 Portata costante attraverso gli evaporatori dei refrigeratori in parallelo(funzionamento contemporaneoe parzializzazione ad opera di ciascun refrigeratore). Portata costante sulle pompe primarie. Portata variabile sulle pompe impianto. Modulazione della capacità frigorifera attraverso batterie con valvola 2-vie. 12

13 Schema impianto asservente i condizionatori, sol. 3 Datiper ilcalcolodellaquota parte dipotenza assorbitadalgruppodipompaggio, per asservire il singolo condizionatore 90 kpa- p condizionatore(qn) 110 kpa- p lineaditrasporto(qn) Potenza assorbita dalla pompa: P Pl Pc q = pc η = η = i p = ( Pl + Pc ) 1 [ W ] = = portata = Pl q n pc perdita rendimento rendimento ( q q ) fluido di n 1 η 3 p η 3 [ m s] carico i pompa inverter condiz. = 0,80 = 0,96 [ Pa ] 13

14 Analisi assorbimenti elettrici di una Data Hall, sol. 3 Ipotesi 2 condizionatori in funzione Potenza frigorifera nominale netta 1 condiz. = 89 kw, SHR=1 Datidiprogettoper una Data Hall 81 kw, SHR=1 T H2O = 8/14 o C T aria = 25 o C ; 40 % Funzionamento 40,5kW / 89 kw 46% potenza frigorifera 1 condizionatore q aria = 8925 [m 3 /h]/ [m 3 /h] 35% portata nominale q H2O = 6,18 [m3/h]/ 14,13 [m 3 /h] 44% portata nominale (valvola 2-vie) 14

15 Analisi assorbimenti elettrici di una Data Hall, sol. 3 2-vie, portata aria variabile, 2 condizionatori ON kw assorbiti unità 1 ON kw assorbiti unità 2 ON kw totale Ausiliari unità 0,110 0,110 0,220 Quota pompaggio * 2 0,244 0,244 0,488 Ventilazione * 1 0,233 0,233 0,466 Totale 0,587 0,587 1,174 Resoconto annuo per una Data Hall * * 2 1 P Pv ( P + Pc ) = l Pv n 1 η ( q q ) 3 81kW frigoriferi netti 2 condizionatori in servizio, con portata aria parzializzata 1,174 kw elettrici assorbiti totali 8760 h/anno di funzionamento = a TOTALE: kwh/anno an i 15

16 Confronto assorbimenti elettrici per Data Hall kw assorbiti Soluzione 1 kw assorbiti Soluzione 2 kw assorbiti Soluzione 3 Ausiliari 0,220 0,220 0,220 Pompaggio 1,962 1,962 0,488 Ventilazione 5,430 0,466 0,466 Totale 7,612 2,648 1,174 P frigorifera 81 kw 1 40,5 kw 2 40,5 kw ,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 Assorbimento [kw] 16

17 Dettaglio assorbimenti elettrici per condizionatore Pe ventilazione 6 1,1 1,0 Pe pompaggio P el assorbita [kw] P el assorbita [kw] 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0, P frigorifera % 0, P frigorifera % "Plug Fan" tradizionale "Plug Fan" EC Pompa giri fissi Pompa inverter 17

18 P el assorbita [kw] Dettaglio assorbimenti elettrici per condizionatore Confronto fra Pe assorbite Confronto fra EER P frigorifera % Pompa e ventilatori a giri fissi Pompa a giri fissi, ventilatori EC Pompa inverter, ventilatori EC EER P frigorifera % Pompa e ventilatori a giri fissi Pompa a giri fissi, ventilatori EC Pompa inverter, ventilatori EC 18

19 Ipotesi di risparmio energetico Resoconto annuo per una Data Hall con: 81kW frigoriferi netti 8760 h/anno di funzionamento 0,15 /kwh costo energia elettrica kw assorbiti kwh/ anno / anno / anno Soluzione 1 7, Soluzione 2 2, Soluzione 3 1,

20 Ipotesi di risparmio energetico Estensione del computo per tutte le Data Hall 30 Data Hall 60 condizionatori, 2 per sala 3 motoventilatori condizionatore 1 gruppopompaggiocon 5 pompe(3 funzionanti+ 2 diriservarotante) Soluzione2 VS Soluzione1 (risparmioannuo: = ) 6 motovent. A velocità fissa condiz. 6 motovent. Tecnologia EC, velocità variabile Soluzione3 VS Soluzione2 (risparmioannuo: = ) 5 inverter da 20kW elettrici ciascuno 20

21 Conclusioni Soluzioni 2 & 3: ritorno dell investimento inferiore ad un anno Rendimento motopompa sopra la norma 21

22 Considerazioni aggiuntive Lo start up delle Data Hall dilatato nel tempo (funzionamento ai carichi parziali) contribuisce all incremento del risparmio (vedi grafico EER). La corretta distribuzione di aria fredda nella Data Hall impone il mantenimento di una minima portata aria, stimabile attorno al 45; 50% della nominale. 22

23 Il meglio deve ancora venire (Barack Obama)

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