Снижение потребления электроэнергии — одна из основных задач при проектировании инженерной инфраструктуры любого объекта. Известно, что в современных центрах обработки данных (ЦОД) около половины энергопотребления приходится на системы кондиционирования воздуха.
В последнее время все большее применение получили системы косвенного охлаждения с применением промежуточных теплоносителей и водоохлаждающих машин (чиллеров). Применение подобных систем для ЦОД имеет ряд преимуществ — возможность аккумулирования холода, использование естественного охлаждения (free cooling), а также масштабирования и резервирования. При этом системы кондиционирования воздуха могут быть организованы как классическим способом (охлаждение через фальшпол), так и с использованием межрядных кондиционеров или активных охлаждающих плит фальшпола. В зависимости от технического задания и архитектурных особенностей такие системы кондиционирования могут быть комбинированными. Но в любом случае их «сердцем» всегда будет чиллер.
 |
| Разрез турбокомпрессора и общий вид вала с рабочими колесами и магнитными подвесками |
Именно водоохлаждающие машины являются основным потребителями электроэнергии в ЦОД, поэтому вопросы устройства энергетически эффективного хладоцентра принципиальны не только с точки зрения инвестиционных затрат, но и последующих эксплуатационных расходов.
С марта 2010 года группа компаний «ТЕРМОКУЛ» активно продвигает на российский рынок энергоэффективные чиллеры с инновационными турбокомпрессорами Turbocor. Основными особенностями турбокомпрессоров являются применение магнитных подвесов (вал с ротором и рабочими колесами поддерживается и центрируется посредством электромагнитного поля), полный отказ от смазки и встроенная система регулирования производительности за счет инверторного управления частотой вращения рабочих колес.
Несмотря на то что чиллеры с компактными турбокомпрессорами дороже аналогов, в конструкции которых применены другие типы компрессоров, экономию можно получить уже на стадии строительства.
Во-первых, компактность и малый вес турбокомпрессоров позволяют разместить холодильное оборудование в небольших помещениях и значительно уменьшить нагрузки на строительные конструкции.
Во-вторых, стартовый ток в турбочиллерах не превышает 5А, что позволяет отказаться от использования дорогостоящих устройств плавного пуска, необходимых для традиционных чиллеров.
В-третьих, энергоэффективные холодильные установки отличаются меньшей установленной мощностью, что снижает затраты на подвод необходимой электрической мощности, а также на мощности систем энерговвода, распределения электроэнергии, ИБП и дизель-генераторы.
В-четвертых, за счет использования магнитных подвесов уровень вибрации при работе компрессоров в 70–100 раз меньше регламентированного самыми жесткими стандартами. Это означает отсутствие дополнительных затрат на вибро- и шумогашение.
В-пятых, широкий диапазон регулирования производительности обеспечивает точное поддержание температуры охлажденной воды без использования баков-компенсаторов.
 |
| Чиллер на турбокомпрессорах с водяным охлаждением конденсатора в процессе сборки |
Следует отметить, что основные достоинства применения турбочиллеров и серьезная экономия выявляются в процессе эксплуатации:
- Большая надежность. Отсутствие масляной системы упрощает конструкцию и повышает надежность агрегата. В работающем компрессоре вообще отсутствуют пары трения и, как следствие, механический износ.
- Низкие затраты на обслуживание. Отсутствие механического износа и масляной системы значительно упрощает и снижает расходы на техническое обслуживание и плановый ремонт.
- Стабильно высокая энергоэффективность. Отказ от масла позволяет избежать потерь производительности и роста энергопотребления, связанных с образованием масляных пленок в процессе эксплуатации.
- Низкие потери. Отсутствуют потери на преодоление сил трения — в аналогичном по производительности винтовом компрессоре из-за них теряется около 10 кВт, магнитный же подвес потребляет всего около 180 Вт.
- И, самое главное, низкое энергопотребление. Известно, что до 93–98 % времени системы охлаждения работают с частичной нагрузкой. Турбочиллеры в режиме частичной нагрузки эффективнее аналогов на 50–86 %. Это особенно важно для ЦОД, поскольку они всегда проектируются и оснащаются с учетом резервирования систем. Для любых хладоцентров, построенных с резервированием агрегатов (принципы N+1, 2N и подобные), наиболее эффективным решением является одновременная работа всех N+1 смонтированных на объекте турбохолодильных машин в режиме неполной загрузки. Такой подход позволяет дополнительно снизить потребление электроэнергии, а вместе с этим и общие расходы на эксплуатацию.
Важным преимуществом оборудования является то, что низкие эксплуатационные расходы позволяют полностью окупить применение турбочиллеров в среднем в течение 2–4 лет.
Например, для объекта с потребностью в холоде 6,6 МВт при температуре теплоносителя круглогодично 10/15°С, температуре окружающей среды +37°С и параметрах внутри ЦОД +24°С, относительной влажности 50 % имеются два варианта.
Система № 1. 4 винтовых чиллера с водяным охлаждением конденсаторов, гидравлическими модулями и сухими охладителями жидкости (драйкулерами).
Система № 2. 4 турбочиллера с водяным охлаждением конденсаторов, гидравлическими модулями и открытой градирней.
Для обоих вариантов предлагается аналогичное количество неавтономных прецизионных кондиционеров HiRef.
Таблица 1. Сравнение по некоторым энергетическим показателям
| ПОКАЗАТЕЛИ | Ед. изм. | СИСТЕМА №1 | СИСТЕМА №2 |
|---|---|---|---|
| Установленная мощность | кВт | 1344 | 1140 |
| Количество компрессоров | шт. | 12 | 12 |
| Максимальный рабочий ток | A | 320 | 171 |
| Сечение кабеля | жил х мм 2 | 4×185 | 4×70 |
| Механическое охлаждение | час | 5311.5 | 4365.5 |
| FreeCooling (естествен. холод) | час | 3448.5 | 4394.5 |
Таблица 2. Укрупненные показатели ТЭО
| ПОКАЗАТЕЛИ | Ед. изм. | СИСТЕМА №1 | СИСТЕМА №2 |
|---|---|---|---|
| Инвестиционные затраты | млн евро | 3.00 | 3.60 |
| Ежегодные затраты | млн евро | 1.41 | 0.58 |
| Годовая экономия | млн евро | 0.83 | |
| Окупаемость всего оборудования * | 4.34 года | ||
* Срок окупаемости всего установленного оборудования, включая стоимость оборудования хладоцентра и прецизионных кондиционеров
Группа компаний «ТЕРМОКУЛ» предлагает заказчикам полный набор профессиональных услуг: от консультирования и проектирования таких инженерных систем до поставки, монтажа, пуско-наладки и круглосуточного сервиса. Предлагаемые нами энергоэффективные чиллеры с компактными турбокомпрессорами Turbocor были отмечены в номинации «Эффект года» на конкурсе «Продукт года-2011» журнала сетевых решений LAN.
Кроме того, специалисты «ТЕРМОКУЛ» готовы предложить комплексные энергоэффективные решения для объектов различного назначения, в состав которых наряду с турбочиллерами может быть включено и другое необходимое дополнительное оборудование — градирни, гидравлические модули, системы рекуперации тепла. Преимущества такого комплексного подхода, а также высокую инвестиционную привлекательность предлагаемых решений уже успели оценить наши заказчики, среди которых — хладоцентр суммарной производительностью около 9,5 МВт, предназначенный для обслуживания объектов Московского Кремля.
А. В. Селин, ведущий маркетолог группы компаний «ТЕРМОКУЛ»
