Free cooling

Co to jest „free cooling” i jak zmniejszyć koszty operacyjne chłodzenia?

„Free cooling” (FC) jest prostym sposobem na generowanie znacznych oszczędności energii elektrycznej funkcjonowania obiektu. FC ma miejsce, gdy różnica temperatur pomiędzy powietrzem zewnętrznym, a wodą na powrocie do urządzenia wynosi minimum 1°C. Oznacza to, że np. w Centrum Przetwarzania Danych, pracującym w trybie 24/7 i wymaganej temperaturze powietrza na wejściu do stref zimnych w wysokości 24°C, można wytwarzać chłód stosując free-cooling przez ponad 95% czasu w ciągu roku.

Systemy chłodzenia z opcją „free-coolingu”

Oprócz oszczędności energii poprzez zmniejszenie zapotrzebowania na chłodzenie mechaniczne (DX – Direct Expansion), system „free-coolingu” zwiększa również efektywność poszczególnych podzespołów układu chodzenia (tj. wentylatory EC, pompy z  inwerterem, sprężarki odśrodkowe) przy częściowym zapotrzebowaniu na moc chłodniczą.
Płynna regulacja wydajności pozwala na:
- bardzo dokładne dopasowanie się urządzenia do aktualnego zapotrzebowania na chłód,
- zmniejszenie zużycia energii,
- uniknięcie nadmiernego zużywania się podzespołów.
Na przykład wentylatory EC przy częściowych obciążeniach są o 70% bardziej wydajne niż wentylatory AC.

Zastosowanie dodatkowych czujników temperatury i układu sekwencyjnego załaczania pozwala na płynne przejście od chłodzenia mechanicznego do „free-coolingu”. Nadrzędny system kontroli może zarządzać logiką sterowania i sekwencją pracy. Na przykład: można skonfigurować od dwóch do sześciu „chiller-ów” do pracy jako „master / slave” i „run / standby”. W przypadku gdy tylko część urządzeń posiada opcję „free-coolingu” i gdy temperatura otoczenia jest wystarczająco niska, „sekwencer” umożliwia pracę urządzeniom z „free-coolingiem” w pierwszej kolejności.

Pod względem kosztów eksploatacji, energia elektryczna stanowi zdecydowanie największą pozycję wydatków. W trakcie całego okresu eksploatacji obiektu koszty energii często przewyższają początkowe założenia projektowe. W przypadku tradycyjnych systemów DX – CRAC (Computer Room Air Conditioning), szacunkowe koszty energii w ciągu pięciu lat eksploatacji mogą wynieść nawet do 5 lub 6 razy więcej niż koszty zakupu urządzeń. Koszty zakupu  urządzeń z FC zwracają się w ciągu pierwszych 2 lat, a po pięciu latach, całkowite koszty TCO (Total Costs of Ownership) mogą być niższe o połowę w porównaniu z systemami DX. FC może zatem w istotny sposób wpłynąć na duże oszczędności w budżetach operacyjnych firm znacznie obniżając współczynnik efektywności energetycznej PUE nawet do poziomu ≤1,1.

Produkty referencyjne chłodzenia z „free-coolingiem”:


Ecotel™ FreeCool 5-19kW


SmartCool™ 11-233kW


DeltaChill™ & DeltaChill™ FreeCool 110-1080kW


TurboChill™ FreeCool 200-1830kW


Redukcja prędkości wentylatorów

Zużycie energii elektrycznej może zostać obniżone również poprzez zmniejszenie prędkości wentylatorów, przy jednoczesnym zapewnieniu odpowiedniej wydajności przy pełnym obciążeniu. Na przykład wentylator pracując z prędkością  ≤80% mocy znamionowej, zmniejsza zużycie energii nawet o 50%.

Podwyższenie temperatur zasilania i powrotu

Podnoszenie temperatur zasilania i powrotu, na przykład  18°C i 24°C, może także zwiększać sprawność „free-coolingu”, bez obniżenia funkcjonalności serwerowni. Według wytycznych ASHRAE (2011 – TC 9.9), dla CPD (Centrum Przetwarzania Danych – klasa od A1 do A4) maksymalna zalecana temperatura pracy jest na poziomie 27°C.

Technologie adiabatyczne lub wyparne

W przypadku gdy dysponujemy wystarczającą powierzchnią na zewnątrz budynku bardzo skuteczną alternatywą w oszczędzaniu energii do bezpośredniego lub pośredniego chłodzenia stanowi system chłodzenia adiabatycznego. Dla bardziej kompaktowych systemów, adiabatyczne zraszacze lub moduły nawilżające poprawiają sprawność najnowszej generacji „chillerów” z „free-coolingiem”. Chłodzenie adiabatyczne jest sposobem przekazywania energii cieplnej pomiędzy układami za pomocą rozproszonego strumienia wody lub innego nośnika, który może znacznie obniżyć temperaturę powietrza, zwłaszcza w ciepłym i suchym klimacie. Tak schłodzone powietrze jest następnie wykorzystywane jako czynnik chłodzący. Na przykładzie temperatur w  Londynie oraz wytycznych ASHRAE można spełnić zalecane warunki temperatur chłodzenia wykorzystując 100% „free-coolingu” w ciągu całego roku. W bardziej wymagających środowiskach (>35°C) układ adiabatyczny jest dodatkowo wyposażony w moduł chłodzenia mechanicznego DX, który pełni rolę redundancyjną lub uzupełniającą dla całego systemu.

W przypadku CPD, centrale wentylacyjne z pośrednim wymiennikiem ciepła (AHU – Air Handling Units) zapewniają również niezbędną wilgotność i filtrację powietrza. Takie rozwiązanie zapobiega przedostawaniu się zanieczyszczeń z zewnątrz oraz generuje znaczne oszczędności energii elektrycznej. W całym okresie eksploatacji AHU mogą znacznie obniżyć koszty energii w porównaniu z systemami DX i wody lodowej.

Produkt referencyjny chłodzenia adiabatycznego :


AireFlow™ 100-440kW


Nadrzędny system monitoringu i kontroli

System kompleksowego zarządzania obiektem (BMS - Building Management System) umożliwia monitorowanie i zarządzanie infrastrukturą energetyczną, wentylacyjną i chłodniczą. Kontrola w czasie rzeczywistym i  archiwizacja danych, takich jak: jakość i zużycie energii, emisja CO2, obliczenia PUE, pozwalają podejmować właściwe decyzje w celu wyeliminowania strat energii oraz określić możliwości oszczędzania energii  poprzez właściwą obsługę techniczną. W celu zmniejszenia zużycia energii, w środowiskach które nie są krytyczne, dodatkowo systemy mogą być zoptymalizowane poprzez dostosowanie parametrów do różnych stref w okresach szczytu i poza nim.

UPSgeAEGLegrandinformDelta EnergyEuro-DieselAgregatygesandoosanjcbjohn_deereivecomitsubishiMTUvolvoperkinscumminsKlimatyzacjaAiredale
© 2015 EST Energy Sp. z o.o.   |   Wszelkie prawa zastrzeżone
Projekt & CMS: www.zstudio.pl