Korrekt design av fläktväggar viktigt i datorhallar

Kraftigt sänkta energikostnader med EC-fläktar monterade som en fläktvägg
Nya mobila arbetssätt, allt fler molntjänster och en fortsatt snabb industriell automation med en intensiv IT-användning är några av orsakerna till att informationsvolymerna växer snabbt i världens alla datorhallar. I takt med att informationsvolymerna ökar blir det allt viktigare att datorhallarna använder sig av energieffektiva lösningar för kylning av datorer och servrar. Systemen för kylning kan stå för så mycket som drygt 35 % av en datorhalls totala energikostnader. Används äldre kylsystem är andelen som regel ännu högre.

För lönsamheten i en datorhall är det helt avgörande att man lyckas ta till sig ny teknik som både kyler effektivt men också reducerar energikostnaderna. En sådan teknik är ebm-papst fläktvägg FanGrid som enkelt byggs upp med EC-fläktar. Den flexibla fläktväggen gör det möjligt att skräddarsy kyllösningar på ett sätt som inte varit möjligt tidigare. Många av dagens system för kylning baseras ofta på tekniken för frikyla i kombination med så kallad adiabatisk kylning där inloppsluften förkyls innan den kommer i kontakt med kylbatterier. Denna teknik kräver dock mycket stora luftvolymer. Effektiviteten i kylningen kan ökas avsevärt genom att EC-fläktar, centrifugalfläktar eller axialfläktar, monteras som en fläktvägg och arbetar parallellt.

Inom frikyla skiljer man mellan system för indirekt och direkt frikyla. I system med indirekt frikyla finns två separata kylkretsar. Utomhusluften förs inte direkt in i en datorhall utan kyler istället den luft som cirkulerar i hallen via värmeväxlare. Detta till skillnad mot ett system med direkt frikyla där den utomhusluft som förs in passerar ett filter och sedan strömmar ut i datorhallen. Vid direkt frikyla krävs som regel extra luftfilter på utsidan för att luften ska vara fri från partiklar och damm. Vilken princip för kylning som används beror som regel på en kombination av kylbehov, datorhallens lokalisering och klimatet samt storleken på datorhallen.

Enkelt att skräddarsy en fläktvägg med programvaran Fan Scout
ebm-papst kan hjälpa till att skräddarsy fläktväggen FanGrid efter en datorhalls exakta behov med företagets programvara FanScout. FanScout ger snabbt tillgång till korrekta och mycket exakta data. Programmet har utvecklats med utgångspunkt från tester och mätningar som genomförts i laboratoriemiljö. Tester har utförts individuellt för varje komponent i fläktarna men också då komponenter och fläktar integrerats till kompletta fläktlösningar som till exempel fläktväggen FanGrid. Samtliga fakta och testresultat som använts för att utveckla programmet har certifierats av inspektions- och certifieringsorganet TÜV SÜD. FanScout kombinerar användarvänlighet med en hög grad av exakthet. Det går snabbt att söka sig fram till dem mest optimala fläktlösningen. Möjligheterna att simulera olika driftförhållanden, applikationskrav och faktorer som till exempel tillgängligt utrymme för en fläktinstallation ger en tydlig bild av exempelvis energiförbrukningen hos en tänkt fläktlösning. FanScout ger också besked om livscykelkostnaderna där hänsyn tagits till såväl investeringskostnaden som drifts- och servicekostnader.

Historiskt sett har arbetspunkten med den högsta luftflödet (maximalt driftpunkt ) ofta legat till grund för designen av fläktväggar. Det är dock sällan som denna arbetspunkt uppnås och vanligtvis är det endast om datacentret går för full kapacitet med höga utomhustemperaturer under varma sommarmånader. Som regel används endast en viss del av kapaciteten i ett kylsystem under en stor del av året. Detta är också anledningen till att man i FanScout kan ange upp till fem arbetspunkter för olika driftförhållanden. Programmet lagrar drifttiden i timmar per år för var och en av dessa arbetspunkter. Resultatet blir viktade arbetspunkter som återspeglar verksamheten för året som helhet. Om den kalkylerade årliga energiförbrukningen för en fläktvägg beräknas på grundval av viktade driftpunkter, i motsats till den högsta driftpunkten, kan den verkliga energiförbrukningen bli 20 000 kWh lägre med en fläktvägg uppbyggd av fyra RadiPac radialfläktar. Detta har framkommit vid beräkningar i FanScout baserat på verkliga fakta och testresultat. I FanScout konfigureras alla tillgängliga kombinationer (typ av fläkt, storlek och antal) och programmet räknar sedan ut det mest energieffektiva alternativet. När hänsyn tas till driftförhållandena under ett helt år kan det därför visa sig att en fläktvägg med den högsta verkningsgraden vid den maximala driftpunkten inte är den mest optimala lösningen. Detta kan bli tydligt när FanScout tar med alla viktade driftpunktertas i beräkningen.

EC-fläktar i energieffektiva fläktväggar
Fläktväggar med ebm-papst EC-fläktar kan ge mycket stora energibesparingar i datorhallar. En viktig fördel är också de möjligheter EC-teknologin ger till behovsanpassad fläktstyrning. I oktober 2015 lanserade ebm-papst nya centrifugalfläktar i serien RadiPac som utvecklats specifikt för användning i ventilationssystem. Dessa fläktar förbrukar cirka 13 % mindre energi än sina föregångare och de är också betydligt tystare. Ljudnivån har sänkts med mer än 3 dB (A). Genom en optimering av utflödet blir kyleffekten mycket hög även om det tillgängliga utrymmet för en fläktvägg är begränsat vilket fallet ofta är i datorhallar.

Vid montering av en fläktvägg är det viktigt att ta hänsyn den inverkan fläktar kan ha på varandra om de installeras för tätt. En generell regel är att avståndet mellan fläktarna ska vara större ju större volymerna luft är, och programvaran FanScout tar också hänsyn till detta vid valet av den mest optimala lösningen. Vid beräkningen av fläktvägg är det också viktigt att tänka på den inbyggda redundansen. Om problem uppstår med en fläkt kompenseras detta automatiskt genom att hastigheten på de övriga fläktarna ökar. Detta kan dock få till konsekvens att det uppstår ett så kallat backflöde och detta måste man ta hänsyn till vid designen av fläktväggen.

Utgångspunkten när ebm-papst anlitas för att ge förslag till den mest optimala lösningen för en fläktvägg, i ett system med frikyla, är en genomgång av bl a den tillgängliga installationsytan, arbetspunkter och kraven på redundans. När hänsyn även tagits till livscykelkostnader definieras den bästa konstruktionen när det gäller typ av fläktar, storlek och antal. Som nämnts ovan är det också viktiga att beräkna det mest optimala avståndet mellan fläktarna i fläktväggen och avgörande är då luftvolymerna. En stor fördel är att programvaran FanScout tillåter en viktning av ett antal olika arbetspunkter. Konsekvensen blir att fläktväggens konstruktion inte baseras på den maximala arbetspunkten, vilket tidigare varit vanligt, utan mer är inriktad på en datorhalls faktiska behov av kylning. I samband med de viktade driftspunkterna är det också möjligt att i FanScout simulera olika driftsscenarier. Detta gör det möjligt att ge en fläktvägg en mer effektiv design och att reducera driftskostnaderna.