Перспективы роста центров сбора и обработки данных трудно спрогнозировать. Развитие мобильного Интернета, облачных вычислительных технологий и Интернет-телевидения несет с собой постоянно растущий объем данных, для передачи которых требуются все большие мощности. В результате центры обработки данных стали основным потребителем электроэнергии. С учетом возрастающей потребности в компьютерной обработке данных инвестирование в энергоэффективные вентиляторы для соответствующих систем охлаждения имеет важное значение. Современные ЕС-технологии могут внести заметный вклад в снижение энергопотребления, что благотворно скажется на окружающей среде и позволит снизить накладные расходы операторов центров обработки данных.
Сегодня центры обработки данных появляются, как грибы после дождя. В каждом центре обработки данных генерируется такое количество отходящего тепла, что примерно половину потребляемой электроэнергии приходится расходовать только на охлаждение аппаратуры (рис. 1, стр. 4). При этом информационный век еще только начинается; чем больше будет объем данных, тем более мощные системы охлаждения будут востребованы, а значит, будет расти энергопотребление. Естественным образом возникает желание увеличить эффективность хранения данных на единицу площади, но тогда вентиляторы должны перемещать воздух с большей интенсивностью, не увеличиваясь в диаметре. В частности, для современных высокоточных агрегатов точного кондиционирования воздуха разрабатываются воздуховоды, способные без увеличения поперечного сечения перемещать большие потоки воздуха, тем самым повышая эффективность охлаждения и минимизируя потери потока.
Усовершенствованные с учетом новых требований
Для адаптации рабочей точки вентиляторов RadiCal к более высокому расходу воздуха, востребованному на современном рынке, были кардинально пересмотрены аэродинамические характеристики крыльчатки.
РИСУНОК 1. Система CRAC с диагональным теплообменником. Синяя область указывает на низкоскоростной воздушный поток, красная – на высокоскоростной.
Высокоточные агрегаты кондиционирования воздуха обычно используются в центрах обработки данных. Эти агрегаты, также называемые системами кондиционирования воздуха в машинном зале (системы CRAC), гарантируют поддержание постоянной температуры и влажности в центрах обработки данных и центрах управления сетями. В этом случае используются системы CRAC с теплообменниками (рис. 1). Выбор подходящих вентиляторов в значительной степени определяется конструкцией системы CRAC. Учитывая существенно более мягкие требования к противодавлению, эти системы должны сегодня работать в оптимальной рабочей точке, чтобы обеспечить эффективное энергопотребление и снизить эксплуатационные расходы. При круглосуточной работе центра обработки данных каждый ватт имеет значение. В этой связи филиал компании ebm-papst в Мульфингене, специализирующийся на разработке и производстве двигателей и вентиляторов, расширил модельный ряд проверенных на практике вентиляторов серии RadiCal (рис. 2).
РИСУНОК 2. Новый вентилятор RadiCal адаптирован к изменившимся ebm-papst требованиям рынка
Для адаптации рабочей точки вентиляторов RadiCal к более высокому расходу воздуха, востребованному на современном рынке, были значительно пересмотрены аэродинамические характеристики крыльчатки. В этом огромную помощь оказала мощная программа моделирования гидрогазодинамики Computational Fluid Dynamics (CFD). В сочетании с численной оптимизацией это привело к усовершенствованию ряда деталей, которое значительно изменило всю картину. В частности, ширина крыльчатки, размер площади воздухозабора, контур и толщина лопатки были адаптированы к повышенному расходу воздуха и к более низкому давлению. Как и ее предшественница, новая крыльчатка изготавливается из полипропилена, усиленного стекловолокном. При этом наружный диаметр и монтажная высота остались без изменений. Это позволяет эффективно использовать системы CRAC в ограниченном монтажном пространстве.
Новый вентилятор RadiCal не только создает более мощный поток воздуха в сравнении со своим предшественником, но и более эффективно работает.
РИСУНОК 3. Новый вентилятор RadiCal (зеленые линии) не только создает более мощный поток воздуха в сравнении со своим предшественником (синие линии), но и более эффективно ebm-papst работает.
Вентилятор RadiCal показал максимальный статический КПД 68,5% при расходе воздуха 13 000 м³/ч.
Увеличенный воздушный поток и высокий КПД
При разработке этого передового решения инженеры из Мульфингена сконцентрировали свое внимание на аэродинамике, и результат трудно не заметить: новый вентилятор RadiCal не только обеспечивает более мощный поток воздуха в сравнении со своим предшественником, но и более эффективно работает (рис. 4). Благодаря примененным компьютерным методам оптимизации новый вентилятор RadiCal не просто лучше своего предшественника, но также отличается самой совершенной крыльчаткой в мире в этой области применения, т. е. среди вентиляторов с данным диапазоном производительности и степенью эффективности. Максимальный общий статический КПД предшественника достигал 61,5% при расходе воздуха 12000 м³/ч. Вентилятор RadiCal имеет КПД 68,5% при расходе воздуха 13000 м³/ч. Новая крыльчатка вентилятора RadiCal может повысить КПД вентиляторов и в других областях применения.
Высокий КПД новой крыльчатки вентилятора RadiCal проявляется и в смонтированном состоянии. Было проведено сравнение трех новых вентиляторов, установленных параллельно в системе CRAC, с ранее применявшимся решением. Снижение энергопотребления вентиляторами составило более 10%. Благодаря снижению потерь потока на крыльчатке, снижению турбулентности и пониженному отрыву ламинарного потока эти вентиляторы имеют более комфортные шумовые характеристики.
Эффективная технология GreenTech EC
Крыльчатка прекрасно подходит к усовершенствованному ЕС-двигателю GreenTech и закреплена на болтах непосредственно на его роторе. Благодаря особой аэродинамической форме крыльчатки и ЕС-двигателю, встроенному непосредственно в крыльчатку, центробежные вентиляторы являются одновременно эффективными и компактными (рис. 5). Силовая электроника, встроенная в ЕС-двигатели GreenTech, позволяет регулировать частоту вращения в соответствии с требованиями за счет использования управляющего напряжения 0–10 В или по сети Modbus RTU. Высокий КПД сохраняется даже при работе с неполной нагрузкой.
РИСУНОК 4 . Ширина крыльчатки, размер площади воздухозабора, угол наклона и толщина лопатки адаптированы к повышенному расходу воздуха.
В случае использования интерфейса Modbus RTU многие рабочие параметры можно контролировать в режиме реального времени наряду с управляющими сигналами. По мере необходимости оператор может быстро изменить рабочие параметры, чтобы оперативно отреагировать на изменение условий. Контроль времени эксплуатации позволяет своевременно выполнить профилактическое обслуживание, потратив на это минимум времени. Если требуется более серьезное обслуживание отдельных вентиляторов, они сами это подскажут, передав информацию по каналам связи Modbus RTU. Безотказное функционирование обеспечивает безопасную эксплуатацию вентиляторов даже в случае сбоя связи; вентиляторы просто продолжают работать на постоянной заданной скорости.
Практичные и соответствующие требованиям завтрашнего дня
Центробежные вентиляторы RadiCal могут подключаться к электрическим сетям с любым стандартом линейного напряжения и частоты. Кроме того, эти вентиляторы просты и удобны в монтаже. С помощью универсального монтажного кронштейна их можно установить как с горизонтальным, так и с вертикальным положением вала двигателя. Это позволяет считать вентиляторы RadiCal практичным перспективным решением для мощных энергоэффективных систем CRAC.
