nuevos diseños hacia sistemas más sostenibles

Climatización en centros de datosnuevos diseños hacia sistemas más sostenibles

Beatriz Palacios

COGITI 17th feb

Confidential Property of Schneider Electric |

Contenido:

• Tendencias del mercado

• Nuevas normativas

• Tipos de sistemas

• Soluciones y herramientas Schneider Electric

• Q&A

Version 1.0Confidential Property of Schneider Electric |

IOT75.4 B connected

thingsby 2025

Edge Computing

75% of enterprise data will be created

and processed at the Edge by 2025

Page 4Confidential Property of Schneider Electric |

• Transformación digital – Tendencias

Tráficodigital

79,4 Zbytes of data volume generated by

2025

Page 4Confidential Property of Schneider Electric | CentralRegional

Local

Transformación digital – Demanda Edge

IoT+5G+AI: más cercanos al punto de uso

Page 5Confidential Property of Schneider Electric | Page 3Confidential Property of Schneider Electric |

REGIONAL EDGEAlmacenamiento distribuido

Soluciones para arquitectura cloud

Confidential Property of Schneider Electric |

CENTRALIZADOCpds remotos centralizados

NecesidadesReducir OPEX

Reducir CAPEX , incrementareficiencia

Cyberseguridad

Fiabilidad y continuidad. Mejorar y simplificar

Mantenimiento, alargar vida útil

CENTRALIZADO (CoLo and IG)

Refrigeración por agua y economizadores

(Regional Edge)

Refrigeración por agua y expansion directa

Year AVG kW/rack*

2011 2.4

2017 5.6

2020 8.4

1

2

3

5

4

Nuevos refrigerantes

Nuevas alternativas de refrigerantesUn paso crucial contra el cambioclimático

R134a

R1234ze

R513A

R515B

R410A

R454B

R452B

R32

R407C

NH3

Propano

CO2Protocolo kiotoProtocolo montreal

R1234yf

Acuerdo kigaliF-gas

Evolución de la tecnología


R22 R407C

R134a

R1234yf

R513A

R1234ze

R410A

R32

R452B

R454B

1430

2088

7

631* GWP (Global Warming Potential)

675

470

676

417741810

Temperature glide

2002 (EU) 2005 2017

Until 2030 Ok Beyond 2030

Un tipo de refrigerante para cada aplicaciónConsiderations when selecting refrigerants

Mid-pressure R134a R513A R1234ze R1234yfFlammability A1 A1 A2L A2LToxicity Lower (A) Lower (A) Lower (A) Lower (A)Efficiency 8.47 8.28 8.45 8.17Capacity change baseline 0% ~25% loss ~5% lossGWP 1430 631 7 4Athmosferic life 13.4 years 5.9 years 16 days 11 days

Deep dive on flammability classes from ASHRAE


High pressure R410A R452B R454B R32Flammability A1 A2L A2L A2LToxicity Lower (A) Lower (A) Lower (A) Lower (A)Efficiency 7.99 8.14 8.15 8.22Capacity change baseline ~2% loss ~3% loss ~9% gainGWP 2088 698 466 675Athmosferic life 17 years 5.5 years 3.6 years 5.2 years

1

2

3

Mínimos rendimientosrequeridos

4


ESTÁNDARES DE EFICIENCIA, una tendencia globalEnergy standards are required globally

Ecodesign DIRECTIVA EUROPEA 2016/2281• TIER I Enero 2018• TIER II Enero 2021

Compliance with Department of Energy requirements (Certification Report to DOE)

MEPS regulation• AS/NZS 4965 – 1/2 for CRACs• AS/NZS 4776 for Chillers > 350 kW

Standard GB 19577-2015• Minimum allowable values of energy

efficiency and energy efficiency grades for water chillers

anualRequerimientos mínimos de eficiencia basados en estudios anuales

CapacidadDependiendo de la potencia de las unds

aplicaciónDiferentes requerimientos por aplicación


1

2

3


Diseño a 360º



Minimoespacioen salablanca

Mínimainfraestru

cturaeléctrica

Circuitode agua

Diseñomodular y escalable

Cómo cumplir los estándares

Condiciones • Temperaturas de aire

• Sistemas de agua

• Altas temperaturas de agua

Tecnologías• Ventiladores EC

• Compresores tándem

• Bombas inverter

• VSD compressors

Diseño fiable• Unidades redundantes

• Circuitos de agua duplicados

• Dobles alimentaciones eléctricas


CPDs de > densidad y < tamaño


Diseño a 360º


Alta temperatura de aguaOPEX Y CAPEX

*Paris climate conditions, constant thermal load 1MW, data refer to chiller only

• Las temperaturas tradicionales no optimizan el uso de economizadores

• Más ahorro a 20 de impulsión que a 7

Altas temperaturas de agua… • …mandatorias para cumplir con los estándares de ASHRAE

• …mejoramos OPEX y tenemos más horas de economizadores

• ….reducimos CAPEX y tamaño de plantas


-40%

Annu

alen

ergy

cons

umpt

ion

(kW

h)

El impacto de las temperaturas de ASHRAE en las unds interiores de aguaTraditional approach on water delta T: up to 8°C on indoor units

• Rangos optimizados para altas temperaturas de agua y de descarga de aire

• Mayores capacidades en las mismas tallas


301S 301H

+60%

Coo

ling

Cap

acity

0

1

2

3

4

5

6

7

8

2900AS 4600AS 5300AS

-30%

Not Optimizedfor High DT

Optimized forHigh DT

Pow

er C

onsu

mpt

ion

[kW

]

Diseño del clima para altas Tªs de agua



Diseño a 360º


Data Center New trends – 18°C to 27°C


Typical Application: Traditional DC with Return Control and High Precision on HumidityHardware: All ServersTemperature & Humidity: 20°C – 25°C, 40% – 55% RH

Typical Application: Current DC with Return or Supply Control and Humidity ControlHardware: All ServersTemperature & Humidity: 18°C – 27°C, 5,5DP – 60% RH&15DP

Typical Application: DC with focus on Energy Savings and larger limits on humidityHardware: Enterprise servers, storage productsTemperature & Humidity: 15° – 32°C, 20% – 80% RH

Typical Application: Information and Technology Space or OfficeHardware: Volume servers, storage products, pc, workstationsTemperature & Humidity: 10°C – 35°C, 20% – 80% RH

ASHRAE Recommended Envelope

ASHRAE Allowable Envelope

How to maximize efficency based on increased temperatures

Combination between ASHRAE guidelines and latest technologies must be the new

best practices in Datacenter design

HT chillers and CRAC/H need to be designed and optimized in order to

leverage as much as possible on new temperatures

New operating envelope allows maximization of air and water

economization systems

ASHRAE guidelines allow operation at high operating temperatures (18°C to 27°C)

Delta operaciónChilled water plan optimization

Cambio

6°C deltaT 10°C

Mejora CAPEX ahorro en el Sistema hidráulico

• Reducción de pérdida de carga a 80kpa

Ahorro OPEX

• Ahorro consumo bombas: -20%

• Extensión de horas de economizador: +6°C

• Reducción consumo ventiladores : -25%•Site: Paris•Unit: BREF2812A + HDCV5500HT•Unit Capacity: 1000kW•Design water temperature: 20°C


water

Diseño basado en economizadores

Diseño del clima para altas Tªs de agua



Diseño a 360º


ECONOMIZADORESUN NUEVO RETO

USO DE AGUA

• PUE Vs WUE,?

• La disponibilidad de agua

• Soluciones evaporativas con recirculación

FREE COOLING

• Diseño basado en free cooling dependiendo de la localización

• Altas temperaturas de retorno ensala necesarias

• Cerramiento de pasillo caliente para optimizer

REDUNDANCIA

• Necesidad de sistemas modulantes

• Adiabáticos y evaporativos

• Junto con las altas temperaturas de agua


WU

E

pPUE

-150

50

250

-7 -3 1 5 9 13172125293337

Abso

rbed

pow

er

[kW

]

Outdoor temperature [°C]

w/o adiabatic w/ adiabatic

No adiabatic More economization

Less power consumtion

TIPOS DE SISTEMAS



Cerramiento frío o caliente

Refrigeraciónliquida

Row / AisleContainment

InRowCooling

Direct to Chip / Cold Plate

Modo perimetral sin cerramiento

Immersion

0 5kW / rack 0 40kW / rack 0 100kW / rack

Refrigerar cerca de los equipos IT mejoran eficiencia y permiten aumentar densidad/rack

Schneider Electric 25- Uniflair chillers - May 2014

Expansión directa por aire o por agua??


Air cooled twin cool Water cooled twin cool


Energy saving


Sistemas de agua

Uniflair Flooring


Schneider : una solución para cada arquitectura

Uniflair Room Cooling Uniflair InRow cooling

Uniflair Chillers

Flexible design for new and existing infrastructures

Liquid cooling and heat rejection

Schneider Electric solutions for IT Rooms

FanWall - CoolWall SolutionLocated in Technical corridors


Front Discharge SolutionLocated in white space or corridor

FWCV

Radial fans

FWCV

Axial fans

Traditional w/ raised floorLocated in White space

HXCV

FXCV

(corridor & white space)

MegaCRAH

LDCV

Uniflair DSAF

How it’s made – trim cooling section


DSAF1226A model

Electrical board and user interface• 7inch. IT Touch screen display interface• Native connected to EcoStruxureTM via SNMP

Condenser• Brazed plate condenser• Water flows in the condenser only

when the system is operating in mixed mode or mechanical mode

Source side pumps• VSD pumps placed onboard without increasing unit

dimensions• Redundant pump is an option

Pump inverter/s• IP68 inverter for source side pumps

(standard)• IP68 inverter for user side pumps (optional)

Evaporator• Brazed plate evaporator• Water flows in the evaporator only

when the system is operating in mixed mode or mechanical mode

Compressors• 6 fixed-speed scroll compressors in trio configuration• Two independent refrigerant circuits• Compressor size configurable according to operating

conditions

User-side pumps (optional)• fixed-speed or VSD pumps placed onboard

without increasing unit dimensions.• Redundant pump is an option

Uniflair Chillers rangeA complete solution from 6 kW to 1700 kW


6 40 100 400 1400 1700 kW

Air-

cool

edFr

ee-c

oolin

gW

ater

-coo

led

Schneider Electric tools to support Data Center DESIGN and OPERATIONFOCUSING ON COOLING


Design Portal with ISX Designer

2 EcoStream (quick CFD)

3 Unical

1

4 EcoStruxure IT Advisor


• E-TC Pod design

• 25kW/rack

• Total 150kW

• N+1 cooling

ISX DesignerHeat Density


• L-TC Pod design

• 10kW/rack

• Total 160kW

• N+1 cooling

EcoStreamCooling Simulation

3D

Temperatures @ 1.5m

CFD analysis on demandAir Velocity @ 1.5m

Offline Fan Units Shown in BLACK

Simulation of a Fan Wall cooling setup

1. Temperature @1.5 m units 2 and 7 not working2. Temperature @1.5 m units 1 and 2 not working3. Air velocity @1.5 m units 3 and 5 not working4. Air velocity @1.5 m all units working

It’s been possible to validate the data hall design and avoidhot spots as well us pressure drop or air velocity

1

2

3

4


EcoStruxure IT AdvisorMARKET LEADING DCIM SOFTWARE SUITE

Sotfware cálculo UNICAL, selección de equipos y comparativas


COMPARATIVA ENFRIADORA 400 KW TORNILLO MADRID CON Y SIN FREE COOLING CON ADIABÁTICO INCORPORADO

CONDICIONES 7/12 AGUA SIN FREE COOLING 20% GLICOL 40ºC EXTERIORES

CONDICIONES 15/20 AGUA CON FREE COOLING 20% GLICOL 40ºC EXT

EER ANNUAL HASTA 14!

COMPARATIVA ENFRIADORA 1000 KW TORNILLO VS TURBOCOR CONDENSACIÓN POR AIRE CON FREE COOLING

CONDICIONES 20/30 AGUA CON FREE COOLING 20% GLICOL 35ºC EXTERIORES EER ANNUAL HASTA 28

CON TURBOCOR!

Thank you

Date post:	23-Mar-2022
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nuevos diseños hacia sistemas más sostenibles

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