1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплоэнергетика
  4. № 10, 2023

Теплоэнергетика, 2023, № 10, стр. 55-64

Эффективность применения сбросного тепла центров обработки данных

И. В. Яковлев a, *, Н. В. Авдокунин a

a Национальный исследовательский университет “Московский энергетический институт”
111250 Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Россия

* E-mail: YakovlevIV@mpei.ru

Поступила в редакцию 28.01.2023
После доработки 21.04.2023
Принята к публикации 27.04.2023

Аннотация

Центры обработки данных (ЦОД), являясь одними из главных потребителей энергии, заслуживают внимания и как объекты, на которых происходят существенные потери энергии в виде тепла, отводимого от IT-оборудования и сбрасываемого в окружающую среду. В настоящее время в России потенциал энергосбережения путем полезного использования сбросного тепла ЦОД оценивается в 2.1 × 106 МВт ⋅ ч/год, а к 2030 г. он может составить 6.3 × 106 МВт ⋅ ч/год. В отношении сбросного тепла ЦОД возникают вопросы: насколько велики эти потери и как их использовать, если рассматривать сбросное тепло как вторичный энергетический ресурс, и насколько энергетически эффективны утилизация и применение этого тепла? В работе рассматриваются возможности оценки количества сбросного тепла ЦОД, которое можно направить на собственные нужды и внешнее применение. Оценки производятся для ЦОД, применяющих для охлаждения оборудования вентиляционный воздух (фрикулинг), с учетом климатических условий места расположения ЦОД, диапазона оптимальных температур работы охлаждаемого оборудования, характеристик утилизационного оборудования, в состав которого входят теплообменник-утилизатор и тепловой насос, повышающий потенциал утилизируемого тепла. Анализируются факторы, влияющие на количественные оценки утилизируемого и используемого тепла ЦОД. Расчетная модель вентиляции помещений ЦОД основана на балансовых уравнениях сохранения энергии и массы, записанных для обслуживаемого помещения и отдельных элементов утилизационной установки. Энергетическая эффективность утилизации и применения сбросного тепла представлена в виде долей количества используемого тепла относительно базового значения экономии условного топлива на источнике тепла с учетом затрат электрической энергии на работу теплового насоса. Анализируются зависимости удельной экономии топлива на источнике тепловой энергии от климатических условий, соотношения удельных расходов топлива на выработку тепловой и электрической энергии ${{{{b}_{P}}} \mathord{\left/ {\vphantom {{{{b}_{P}}} {{{b}_{Q}}}}} \right. \kern-0em} {{{b}_{Q}}}}$, степени приближения термодинамического парокомпрессионного цикла теплового насоса к идеальному циклу, тепловой эффективности теплообменника-утилизатора и температуры промежуточного теплоносителя.

Ключевые слова: центр обработки данных, охлаждение IT-оборудования, утилизация сбросного тепла, эффективность внешнего применения тепла

Список литературы

  1. Статистика по глобальному энергетическому переходу [Электрон. ресурс]. https://yearbook.enerdata.ru/electricity/electricity-domestic-consumption-data.html

  2. Petit V., Carlini S., Avelar V. Digital economy and climate impact. Rueil-Malmaison: Schneider Electric, 2021.

  3. Методические рекомендации по проектированию центров обработки данных. Федеральный центр нормирования, стандартизации и технической оценки соответствия в строительстве. М.: Минстрой России, 2019.

  4. Крупнейшие поставщики услуг ЦОД в России 2020 [Электрон. ресурс]. https://www.cnews.ru/reviews/ rynok_tsod_2021/review_table/5f7814d77ea4727236ba2eac672513dda25c4130

  5. Асонов Д.А., Романова Т.Н. Утилизация теплоты ЦОД // Материалы Междунар. науч.-практ. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых “Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Атомная энергетика”, посвященной памяти проф. Н.И. Данилова (1945–2015) – Даниловские чтения / М-во науки и высшего образования России. Екатеринбург: УрФУ, 2019. С. 34–37.

  6. Сойер Р. Расчет общей потребности в электроэнергии в центрах обработки данных: информ. статья № 3 // American Power Conversion. [Электрон. ресурс]. https://aboutdc.ru/docs/aboutdc/2/ WP3_RU.pdf

  7. Энергопотребление дата-центров [Электрон. ресурс]. https://www.grandmotors.ru/dc_power_comsumption.php

  8. Яковлев И.В., Авдокунин Н.В. Перспективы и техническая реализация утилизации сбросной теплоты центров обработки данных // Труды 11-й Всерос. конф. “Энергосбережение – теория и практика”. Москва, 10–14 окт. 2022 г. М.: Центр полиграфических услуг “Радуга”, 2022.

  9. Future views on waste heat utilization – Case of data centers in Northern Europe / M. Wahlroos, M. Pärssinen, S. Rinne, S. Syri, J. Manner // Renewable Sustainable Energy Rev. 2018. V. 82. Part 2. P. 1749–1764. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.10.058

  10. Vela J. Примеры повторного использования тепла центров обработки данных в Скандинавии. Helsinki data centre to heat homes, 2010. [Электрон. ресурс]. https://www.theguardian.com/environ-ment/ 2010/jul/20/helsinki-data-centre-heat-homes

  11. Холодильные машины: справ. / А.И. Азаров, В.П. Алексеев. А.В. Быков, Л.Л. Генин, Е.С. Гуревич, Р.Л. Данилов, М.Г. Дубинский, И.М. Калнинь, К.Д. Кан, А.С. Крузе, А.Т. Левшук, В.С. Мартыновский, Л.З. Мельцер, Б.А. Минкус, Л.М. Розенфельд и др. М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982.

  12. Горшков В.Г. Тепловые насосы: аналит. обзор // Справочник промышленного оборудования. 2004. № 2. С. 47–80.

  13. Тепловые насосы грунт–вода и вода–вода: техн. паспорт и спецификации тепловых насосов ALTAL. [Электрон. ресурс]. https://www.c-o-k.ru/library/catalogs/altal/108746.pdf

  14. Тепловые насосы. Производство ALTAL. [Электрон. ресурс]. https://www.altalheat.com/

  15. Погода и климат. [Электрон. ресурс]. http://www.pogodaiklimat.ru/

  16. Приказ Минэкономразвития России от 15.07.2020 № 425 “Об утверждении методических рекомендаций по определению в сопоставимых условиях целевого уровня снижения государственными (муниципальными) учреждениями суммарного объема потребляемых ими дизельного и иного топлива, мазута, природного газа, тепловой энергии, электрической энергии, угля, а также объема потребляемой ими воды”. https://docs.cntd.ru/document/ 565341135

  17. Теплоэнергетика и централизованное теплоснабжение России в 2015–2016 гг.: информ.-аналит. д-окл. М.: РЭА Минэнерго России, 2018.

  18. Воздвиженская А. Экономия ушла в полезный отпуск // Российская газета. 2019. Вып. № 48.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплоэнергетика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал