Centrali frigorifere Nuove tecnologie e risparmio energetico Valle Salimbene Pavia, 30 marzo 2015
Le nuove strategie per risparmiare energia nella conduzione dei sistemi IT Due case studies a confronto nel settore Bancario : soluzioni per il condizionamento ad elevata efficienza nei Data Center RC Group SpA Mauro MELIS Pavia 30 Marzo 2015 1
Due prestigiose installazioni con alcuni aspetti in comune Grandi banche Stesso fornitore per condizionatori & chillers : RC GROUP SpA Stesso studio di progettazione Stessa nazione: UK 1
e importanti differenze su Condizioni operative Gestione delle macchine 2
PRIMA PARTE Descrizione delle installazioni 3
Progetto 1 : MERRIL LYNCH Banca d investimento fondata nel 1914 Presente con sussidiarie e filiali in più di 40 Paesi nel mondo,offre servizi nel mercato dei capitali, investimenti bancari, consulenze, gestione dei capitali, gestione di attivi, assicurazioni e servizi bancari Progetto 2 : BARCLAYS BANK Banca retail fondata nel 1756 Opera principalmente sul mercato britannico con attività incentrate sul banking retail commerciale e corporate, sull assicurazione generale e su prodotti assicurativi vita, pensionistici e di investimento. 4
Le richieste del cliente Generali Livelli sonori Progetto MERRIL LYNCH Progetto BARCLAYS BANK Elevata efficienza e ridondanza Restrizioni per i chillers per le Data Hall Elevata efficienza e ridondanza Nessuna indicazione specifica Logica selezione condizionatori N+20%, o 2N N+20%, o 2N Logica selezione CHILLERS N dopo guasto N dopo guasto Condizioni aria di ritorno 25 C / 40% RH 36 C / 30% RH Temperature H2O refrigerata 8 / 14 C 20% glicole 17 / 23 C 25% glicole anticongelante Classificazione TIER IV TIER IV Anno di consegna 2007 2013 5
Progetto BARCLAYS BANK : condizioni di progetto : aria di ritorno : 36 C, 30%RH area A3 secondo Ashrae; H2O refrigerata : 17/23 C, 25% glicole 6
La fornitura RC GROUP CHILLERS per Data Centre CHILLERS per Uffici Progetto MERRIL LYNCH Nr. 12 x chillers FREE COOLING; 1300 kw / cad Nr. 3 x chillers convenzionali; 1000 kw / cad Progetto BARCLAYS BANK Nr. 8 x chillers CLASSE A; 1600 kw / cad No Totale condizionatori (tutti CW) Nr. 89 x ( da 40 a 95 kw) Nr. 154 x (da 50 a 102 kw) Condizionatori per Data Hall Nr. 48 x 93 kw Nr. 88 x 94 kw Soluzioni TAILOR MADE per i chillers per Data Hall Soluzioni TAILOR MADE per i condizionatori SI SI SI SI Prototipo condizionatore Data Hall Non richiesto SI Anno di consegna 2007 2013 7
MERRIL LYNCH + BARCLAYS BANK : alcuni numeri delle due forniture : NR. 23 x CHILLERS + NR. 243 x condizionatori di precisione 31.4 MW CAPACITA FRIGORIFERA INSTALLATA 8
Soluzioni per i condizionatori Progetto MERRIL LYNCH Progetto BARCLAYS BANK Valvola H2O refrigerata 2 vie modulante 2 vie modulante Batteria H2O refrigerata Doppia batteria con inversione automatica Doppia batteria con inversione automatica Sezione ventilante Ventilatori Plug-fans con inverter Ventilatori Plug-fans con motori EC multipli Alimentazione elettrica Doppia con inversione automatica Doppia con inversione automatica Controllo capacità frigorifera Su temperatura aria di ritorno Su temperatura aria di MANDATA Logica controllo portata aria Nessuna richiesta Su pressione nel sottopavimento Trasmissione via seriale SI SI Anno di consegna 2007 2013 9
Soluzioni per i CHILLERS Tipologia Versione Sezione ventilante Progetto MERRIL LYNCH Condensazione aria con vite R134a FREE COOLING a bassissimi livelli sonori Ventilatori assiali con motori AC con ESP = 30 Pa per plenum insonorizzanti esterni Progetto BARCLAYS BANK Condensazione aria con vite R134a CLASSE A con dimensioni compatte Ventilatori assiali con motori EC Alimentazione elettrica Doppia con inversione automatica Doppia con inversione automatica Trasmissione via seriale Logica funzionamento SI Parallelo SI In serie o stand-by a dry coolers adiabatici Anno di consegna 2007 2013 10
MERRIL LYNCH + BARCLAYS BANK : test di fine linea e di laboratorio (presenziati dal cliente) : TEST DI FINE LINEA (test di funzionamento) Sul 100% dei CHILLERS e dei condizionatori di precisione TEST DI LABORATORIO : (prestazioni; rumore; funzionalità) Sul 50% dei CHILLERS & il 10% dei condizionatori di precisione 11
Laboratori test 12
MERRIL LYNCH + BARCLAYS BANK : FOTOGRAFIE & SCHEMI 13
Progetto MERRIL LYNCH : condizionatori per Data Hall 14
Progetto MERRIL LYNCH : condizionatori per sala trasformatori 15
Progetto MERRIL LYNCH : chillers free cooling per Data Center 16
Progetto MERRIL LYNCH : chillers free cooling per Data Center 17
Progetto MERRIL LYNCH : chillers per uffici 18
Le soluzioni per il moderno data Centre Progetto BARCLAYS BANK : condizionatori per Data Hall 19
Progetto BARCLAYS BANK : lavori in corso per Data Hall 20
Le soluzioni per il moderno data Centre Progetto BARCLAYS BANK : CHILLERS installati a valle dei dry coolers adiabatici per massimizzare l effetto di free cooling 21
Progetto BARCLAYS BANK : I CHILLERS in fase di installazione 22
SECONDA PARTE Confronto tra due filosofie 23
LE NUOVE TENDENZE CONDIZIONI OPERATIVE LOAD SHARING MERRIL LYNCH vs. BARCLAYS BANK 24
Condizioni operative TEMPERATURA ACQUA REFRIGERATA MERRIL LYNCH : 8 / 14 C BARCLAYS BANK : 17 / 23 C ARIA ENTRANTE MERRIL LYNCH: 25 C / 40% R.H. BARCLAYS BANK : 36 C / 30% R.H. 25
Condizioni operative TEMPERATURA in / out ACQUA REFRIGERATA : da 14 / 8 C a 23 / 17 C I VANTAGGI SU CHILLERS 26
Incremento delle ore di funzionamento in free-cooling CITTA TEMP in/out H 2 O [ C] 14 / 8 TEMP in/out H 2 O [ C] 23 / 17 DELTA % LONDRA [h/y] 2.700 7.000 +159 % PARIGI [h/y] 3.200 6.300 +96 % MILANO [h/y] 3.000 5.900 +96 % 27
Incremento di EER : macchine di taglia ridotta Temp in/out H 2 O 14 / 8 Temp in/out H 2 O 23 / 17 Temperatura di condensazione [ C] 50 50 DELTA % Temperatura di evaporazione [ C] 3 12 Capacità compressore [kw] 514 512 Potenza impegnata [kw] 152 120-21% EER compressore [kw/kw] 3,38 4,27 +26% Modello compressore 240 160 28
Condizioni operative TEMPERATURA in / out ACQUA REFRIGERATA: da 8/14 C a 17/23 C ARIA ENTRANTE: da 25 C con 40% R.H. a 36 C con 30% R.H. I VANTAGGI SUI CONDIZIONATORI 29
Delta T fluidi di scambio più elevato delta T : Ta Tb = (Temp. aria ritorno Temp. H 2 0 uscita) b = acqua uscita a = aria ritorno 30
Delta T fluidi di scambio più elevato delta T : Ta Tb = (Temp. aria ritorno Temp. H 2 0 uscita) MERRIL LYNCH: delta T = (25-14 C)= 11 C con Aria ritorno 25 C / 40% Rh Temp in/out H 2 O: 8 /14 C BARCLAYS BANK : delta T = (36-23 C)= 13 C con Aria ritorno 36 C / 30% Rh Temp in/out H 2 O: 17 /23 C RISULTATO : (Q = k x S x delta T) : capacità frigorifera più elevata, oppure : CONDIZIONATORE CON EER PIU ELEVATO ( effetto ventilatori EC ) 31
NEXT EVO CW U 6R 148 E9 con potenza sensibile NETTA = 100 kw ARIA ENTRANTE [ C] / [%] 25 / 40 36 / 30 DELTA % TEMP in / out H2O [ C] 8 / 14 17 / 23 Portata aria [m 3 /h] 24.000 19.500 Potenza impegnata [kw] 2,78 1,56-44 % Temperatura aria mandata [ C] 12,0 19,3 EER [kw/kw] 35,9 64,1 + 78 % 32
LOAD SHARING Condizionatori 33
Load sharing TUTTE LE MACCHINE IN FUNZIONE A CARICO PARZIALE Non più N macchine al 100% e altre ferme in stand by STAND BY ATTIVO 34
Load sharing per condizionatori di precisione ad acqua refrigerata SELEZIONE CONDIZIONATORI NEXT EVO CW U 6R 148 E9 N + 1 (carico termico 300 kw; nr. 4 x condizionatori da 100 kw/cad) TRADIZIONALE LOAD SHARING 100% Standby Portata aria: 24.000 m3/h Potenza impegnata ventilatori: 2,78 kw x 3 = 8,34 kw x 8.760 h/y = 73.058 kwh/y 75% Portata aria: 17.000 m3/h Potenza impegnata ventilatori: 1,08 kw x 4 = 4,32 kw x 8.760 h/y = 37.843 kwh/y 35
Load sharing Perche il LOAD SHARING: le nuove tecnologie del controllo modulante Caratteristiche comuni delle nuove tecnologie : POSSIBILITA DI SEGUIRE L ANDAMENTO DEL CARICO TERMICO, e soprattutto ELEVATE EFFICIENZE A CARICHI PARZIALI 36
Load sharing per condizionatori di precisione ad acqua refrigerata Costo annuo con metodo TRADIZIONALE (1 kwh = 0,18 ) 73.058 kwh/y x 0,18 = 13.150 / y Costo annuo con metodo LOAD SHARING (1 kwh = 0,18 ) 37.843 kwh/y x 0,18 = 6.812 / y Risparmio annuo 13.150-6.812 = 6.338 / y 37
Load sharing per CHILLERS TRADIZIONALE 100% Stand-by 38
Load sharing per CHILLERS LOAD SHARING 75% o inferiore Su quali macchine ha un effetto importante: Chillers con sezione di free-cooling Chillers a levitazione magnetica Soprattutto nella fase di avviamento del Data Center quando il carico è ridotto 39
Load sharing Perche il LOAD SHARING: le nuove tecnologie del controllo modulante Caratteristiche comuni delle nuove tecnologie : POSSIBILITA DI SEGUIRE L ANDAMENTO DEL CARICO TERMICO, e soprattutto ELEVATE EFFICIENZE A CARICHI PARZIALI 10 9 8 7 6 5 4 Turbocor Screw 3 2 1 20% 40% 60% 80% 100% 0 40
PORTATA ACQUA VARIABILE AI REFRIGERATORI Abbinamento tra compressori a levitazione magnetica ed evaporatori allagati rende possibile la portata d acqua variabile (tra 50 & 110 %) al refrigeratore. VANTAGGI: semplificazione impiantistica e ridotta potenza impegnata pompa 42
Se il progetto MERRIL LYNCH (parte Data Hall) fosse stato realizzato oggi GENERALE PROGETTO MERRIL LYNCH OLD PROGETTO MERRIL LYNCH ACTUAL Aria entrante [ C] / [%] 25 / 40 36 / 30 Temp in/out H 2 O [ C] 14 / 8 23 / 17 Anticongelante [%] 20 20 Carico termico Data Hall [kw] 4.000 4.000 43
Se il progetto MERRIL LYNCH (parte Data Hall) fosse stato realizzato oggi CHILLERS FREE COOLING PROGETTO MERRIL LYNCH OLD PROGETTO MERRIL LYNCH ACTUAL DELTA % Capacità frigorifera nominale ordinaria [kw] 1.300 1.300 EER meccanico nominale [kw/kw] 2,40 3,20 ZET (zero energy temperature) [ C] -4 6 Chillers in funzione a carico parziale [Nr. ] 4 4 Consumo annuo (8.760 h/y) [MW/y] 4514 1832-59 % Percentuale carico da free-cooling [%] 35 78 + 122 % Costo operativo annuo (0,18 /kwh) [ ] 812.520 329.760-60 % Coefficiente di prezzo 100 82-18% 44
Se il progetto MERRIL LYNCH (parte Data Hall) fosse stato realizzato oggi CONDIZIONATORI Capacità sensibile nominale ordinaria PROGETTO MERRIL LYNCH OLD PROGETTO MERRIL LYNCH ACTUAL [kw] 100 100 DELTA % Potenza ventilatori al 100% [kw] 5,70 3,05 Numero totale Nr. 48 48 Logica funzionamento 40 al 100%, 8 in stand by 48 a carico parziale Potenza ventilatori all 83% [kw] NO 1,43 Consumo annuo (8.760 h/y) [MW/y] 1.997 601-69 % Costo operativo annuo (0,18 / kwh) [ ] 359,460 108,231-69 % Coefficiente di prezzo 100 100 0% 45
Se il progetto MERRIL LYNCH (parte Data Hall) fosse stato realizzato oggi Risparmio totale annuo DATA HALL 734.000 46
Riduzione PUE : (Power Usage Effectiveness) PUE = Total facility power IT equipment power 47
GRAZIE PER L ATTENZIONE