Duurzame Koeling van Datacentersmet behulp van het Drinkwaternet en KWO
ICTroom Company BVDeze presentatie is gebaseerd op de door ICTroomverzorgde Haalbaarheidsstudie:“Duurzame koeling van Data...
De aanleiding van de haalbaarheidsstudie• De explosieve groei van het aantal Datacenters en de  daaraan gerelateerde vraag...
ICTroom Company BVRuim 10 jaar actief met:• het ontwerpen• het bouwen• het managen + onderhouden• en het financieren vanDa...
ICTroom Company BV• Expertise organisatie• Meer dan 40 gespecialiseerde medewerkers• ATD (Accredited Tier Design) - Uptime...
ICTroom: alles onder één dak         Constructional         • Building, Interior, Brownfield, Greenfield         Mechanica...
Een beknopte selectie van onze referenties  PUBLIEK   FINANCIEEL    ICT     TRANSPORT   DIVERS   DIVERS  PUBLIC     PUBLIC...
Ketenpartners & deelnemingen• EU Code of Conduct for Data Centres• Meerjarenafspraken energie-efficiency (MJA 3)• Green IT...
De uitdagingen in onze branche• Het zoeken naar en het inzetten van verantwoorde  alternatieven voor chillers binnen Datac...
De uitdagingen in onze branche• Onderzoek naar en de bouw van Duurzame  en Rendabele Energie Efficiënte DCs   – Duurzame (...
Doelstellingen onderzoek waternet koeling• Onderzoek naar het inzetten van de koude in het  drinkwaterleidingnet voor het ...
Onderdelen van de Haalbaarheidsstudie• Bepalen uitgangspunten en randvoorwaarden voor  deze studie• De beschrijving van de...
Onderdelen van de Haalbaarheidsstudie• De vereiste voorstudies en berekeningen inzake de  thermische balans in de bodem (d...
Uitgangspunten• Een Datacenter, gesitueerd in de directe nabijheid van  een woonwijk of kantoorlocatie• Het te projecteren...
Uitgangspunten• Het (optioneel) opwekken van de vereiste duurzame  energie met behulp van een windmolen of biomassa  centr...
Een uitdagende integratie!     Duurzame koeling van Datacenters met     behulp van het Drinkwaternet en KWO               ...
Het Norm Data Center (NDC) van 1 MW (100%)• Datacenter koelvraag continu         : 1.000 kW(th) koelvermogen• Watertempera...
Rekenéénheid: het Norm Data Center (NDC)Continue koelvraag voor het Datacenter   : 1 MWWatertemperatuur naar het Datacente...
Principeschema installatie                                       TT2                                                      ...
1000                                                                                                                      ...
Datacenter met koellast van 2 MW (200%)• Datacenter koelvraag continu         : 2.000 kW(th) koelvermogen• Watertemperatuu...
Grafische weergaves bij koellast van 2 MW                                                                           Drinkw...
Warmtetransportmodel: leiding en grondpakket                      Maaiveld                                                ...
Stijging drinkwatertemperatuur na 1  24 uur                                   Temperaturen stroomafwaarts                ...
Inspelen op stijging drinkwatertemperatuur• Rekening houden met de gevolgen van de temperatuur-  stijging voor watergebrui...
Inspelen op stijging drinkwatertemperatuur• Variabelen: het drinkwaterdebiet, andere grondsoort,  ander leidingtype• Optio...
DWKS & KWO  andere koelprincipesKoelen met Drinkwater en KWO versus:• Traditioneel gekoelde DCs met chillers (koudwater ...
DWKS & KWO  andere koelprincipes• Installaties met uitsluitend KWO: - minder gecontroleerde afvoermogelijkheden van (res...
Fall-back scenarios bij DWKS + KWO systeem• Onder normale bedrijfsomstandigheden kan bij uitval  van het drinkwaternet voo...
Eerste conclusies• Er is voldoende koude beschikbaar voor de levering van  het gevraagde koelvermogen (NDC)• Bij de combin...
Eerste conclusies• Het koelvermogen kan stapsgewijs worden opgevoerd  van 250 kW naar 2 MW• De wateruittrede temperatuur v...
We gaan een Norm Data Center bouwen, maar hoe ?
Norm Data Center van 1 MW… welke koeling ?
Een Data Center van 1 MW… met chillers
Traditioneel gekoeld Datacenter van 1 MW- 200 serverracks à     5 kW- Koellast ICT vermogen 1 MW- 5 chillers (N+1) à    25...
Norm Data Center van 1 MW met DWKS + KWO- 200 serverracks à     5 kW- Koellast ICT vermogen 1 MW- DWKS voor             1 ...
De metamorfose: koelen met een DWKS + KWO• Wat komt te vervallen: - 5 chillers van 250 kW                          € 500.0...
Dank voor uw aandacht!         Vragen / discussie
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Workshop wko ic troom wim elfert haalbaarheidsstudie duurzame koeling datacenters m.b.v. het drinkwaternet en kwo @ green it amsterdam, 3 04-2012

796 views

Published on

Published in: Technology
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
796
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
3
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Workshop wko ic troom wim elfert haalbaarheidsstudie duurzame koeling datacenters m.b.v. het drinkwaternet en kwo @ green it amsterdam, 3 04-2012

  1. 1. Duurzame Koeling van Datacentersmet behulp van het Drinkwaternet en KWO
  2. 2. ICTroom Company BVDeze presentatie is gebaseerd op de door ICTroomverzorgde Haalbaarheidsstudie:“Duurzame koeling van Datacenters met behulp van het Drinkwaternet en KWO”Verzorgd in opdracht van Agentschap NLMede-initiatoren: Waternet & Green IT Amsterdam
  3. 3. De aanleiding van de haalbaarheidsstudie• De explosieve groei van het aantal Datacenters en de daaraan gerelateerde vraag naar meer energie• De directe relatie tussen de energiebehoefte van Datacenters en de uitstoot van CO2• Het functioneel “gebruiken” van beschikbare “koude energie” in het drinkwaterleidingnet• Het “gebruiken” van deze “energie” voor het koelen van Datacenters en het reduceren van de CO2 uitstoot
  4. 4. ICTroom Company BVRuim 10 jaar actief met:• het ontwerpen• het bouwen• het managen + onderhouden• en het financieren vanDatacenters en ComputerruimtesSpecialist op het terrein van:• Datacenter Facility Infrastructuur (DFI)• Computerruimte Facility Infrastructuur (CFI)
  5. 5. ICTroom Company BV• Expertise organisatie• Meer dan 40 gespecialiseerde medewerkers• ATD (Accredited Tier Design) - Uptime Institute• Actief in meerdere West-Europese landen
  6. 6. ICTroom: alles onder één dak Constructional • Building, Interior, Brownfield, Greenfield Mechanical • Cooling, Fire Control, Pumps Electrical • Commercial power, No Break, Short Break, Main Boards, Sub Boards, Rack power Room Infra • Racks, Datacabling, PDU, Security Management • Maintenance, 24/7 security staffing, Customer Implementation, Uptime DFI Expertise • Consultancy, Design, Quick scans, Audits
  7. 7. Een beknopte selectie van onze referenties PUBLIEK FINANCIEEL ICT TRANSPORT DIVERS DIVERS PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC PUBLIC
  8. 8. Ketenpartners & deelnemingen• EU Code of Conduct for Data Centres• Meerjarenafspraken energie-efficiency (MJA 3)• Green IT Consortium• Deelnemer Duurzaam Inkopen van Agentschap NL• Green Grid• Uptime Institute
  9. 9. De uitdagingen in onze branche• Het zoeken naar en het inzetten van verantwoorde alternatieven voor chillers binnen Datacenters (DCs) – Terugdringen van het gebruik van HFK’s in DCs – Vrije koeling – Ventilatie koeling – Andere alternatieven – ‘Garantie van beschikbaarheid’• De toenemende vraag naar energie binnen DCs
  10. 10. De uitdagingen in onze branche• Onderzoek naar en de bouw van Duurzame en Rendabele Energie Efficiënte DCs – Duurzame (energie)bronnen – Duurzame koeling – Het terugdringen van de CO2 uitstoot• Het verder verlagen van de PUE (Power Usage Effectiveness) en de EUE (Energy Usage Effectiveness) PUE = P totaal [MW] / P ICT apparatuur [MW] EUE = E totaal [MWh] / E ICT apparatuur [MWh]
  11. 11. Doelstellingen onderzoek waternet koeling• Onderzoek naar het inzetten van de koude in het drinkwaterleidingnet voor het koelen van Datacenters en het terugdringen van de CO2 uitstoot• Onderzoek doen naar de toepasbaarheid daarvan, gecombineerd met het gebruik van KWO• Onderzoeken of er voldoende bedrijfszekerheid is, zonder gebruik van back-up (koel)systemen• Onderzoek naar de ICT vermogens welke binnen het bereik van deze toepassing liggen
  12. 12. Onderdelen van de Haalbaarheidsstudie• Bepalen uitgangspunten en randvoorwaarden voor deze studie• De beschrijving van de systeemprincipes van een drinkwaterkoelsysteem (DWKS)• Het dimensioneren van de systeemonderdelen van de KWO en de voor deze installatie vereiste pompen
  13. 13. Onderdelen van de Haalbaarheidsstudie• De vereiste voorstudies en berekeningen inzake de thermische balans in de bodem (de KWO installatie)• Het temperatuurverloop van het drinkwater, stroom- afwaarts van het DWKS• De invloed van het koudeverlies over het koudetrans- port leidingwerk tussen het Datacenter en het DWKS
  14. 14. Uitgangspunten• Een Datacenter, gesitueerd in de directe nabijheid van een woonwijk of kantoorlocatie• Het te projecteren Datacenter dient binnen een straal van 300 meter van het (hoofd)waterleidingnet te liggen• De maximaal toegestane terugverdientijd van de investering in de installatie bedraagt 30 jaar
  15. 15. Uitgangspunten• Het (optioneel) opwekken van de vereiste duurzame energie met behulp van een windmolen of biomassa centrale in de (directe) nabijheid van het Datacenter• Temperaturen: – Leidingwatertemperatuur vanaf 40 C – Bodemtemperatuur 120 C – Opgemengd leidingwater mag niet warmer worden dan 220 C
  16. 16. Een uitdagende integratie! Duurzame koeling van Datacenters met behulp van het Drinkwaternet en KWO temperatuur drinkwater25201510 5 0 ei i rt r r li r ri ri ril s r n be be be ju be aa ua tu ua m ju ap s m m em to br n m gu ve ceja ok fe pt au no de se
  17. 17. Het Norm Data Center (NDC) van 1 MW (100%)• Datacenter koelvraag continu : 1.000 kW(th) koelvermogen• Watertemperatuur naar Datacenter : 22° C• Watertemperatuur vanuit Datacenter : 30° C• Waterdebiet datacenter : 108 m3/h• Uittredetemperatuur van het koel- water uit de drinkwaterleiding : tussen de 3° C en 22° C• Intredetemperatuur van het koel- water in de drinkwaterleiding : maximaal 22° C• Debiet van het drinkwater : variërend tussen 170 en 615 m3/h• Drinkwater intrede temperatuur : tussen 3 en 22° C• KWO temperatuur warme bron : 18° C• KWO temperatuur koude bron : 10° C• KWO waterdebiet : maximaal 100 m3/h• TSA drinkwater : 2.000 kW• Debiet drinkwaterpomp in bypass : maximaal 150 m3/h• Debiet pomp aan systeemzijde : maximaal 150 m3/h• Buffervat : 2,5% van het KWO bronpomp debiet gedurende 1 uur
  18. 18. Rekenéénheid: het Norm Data Center (NDC)Continue koelvraag voor het Datacenter : 1 MWWatertemperatuur naar het Datacenter : 220 CWatertemperatuur vanuit het Datacenter : 300 CUittrede temperatuur van het koelwateruit het drinkwaterleidingnet : 30 – 220 CKWO temperatuur warme bron : 180 CKWO temperatuur koude bron : 100 CWaterdebiet Datacenter (m3/h) : 108Debiet van het drinkwater (m3/h) : 170 – 615Maximaal waterdebiet KWO (m3/h) : 100
  19. 19. Principeschema installatie TT2 TT1 dwks,2 M 22°-23° dc,2 Datacenter Buffer dwks,1 dc,1 vat FT1 30° dc,0 dwks,0 TT3 pomp2 FT3 TSA TSA TT7 TT8 drinkwaterpomp bronpompen FT2 TT5 TT6 TT4 dw,0
  20. 20. 1000 kW(th) ofGrafische weergaves bij koellast van 1 MW Drinkwater + KWO als koudebron jaarsimulatie 0 1MW datacenter 7000 40 6000 30 -1000 5000 20 4000 10 -2000 3000 0 kW(th) of MWh(th) of m³/h Temperatuur C 2000 -10 -3000 1000 -20 0 -30 -4000 31-12-09 2-04-10 2-07-10 -1000 -40 31-01-10 1-11-09 1-12-09 2-03-10 2-05-10 1-06-10 1-08-10 -2000 -50 -3000 -60 drinkwaterleidingdebiet m³/h P,TSA,dw kW(th) -4000 P,koude,dc kW(th) -70 P,TSA,KWO kW(th) 31-12-09 2-04-10 2-07-10 31-01-10 31-10-10 1-11-09 1-12-09 2-03-10 2-05-10 1-06-10 1-08-10 1-09-10 1-10-10 KWO MWh(th) Buitentemperatuur °C drinkwaterleidingdebiet m³/h P,TSA,dw kW(th) P,koude,dc kW(th) P,TSA,KWO kW(th) Temperatuur drinkwater °C T,dw,2 °C KWO MWh(th) Buitentemperatuur °C Temperatuur drinkwater °C T,dw,2 °C
  21. 21. Datacenter met koellast van 2 MW (200%)• Datacenter koelvraag continu : 2.000 kW(th) koelvermogen• Watertemperatuur naar Datacenter : 22 °C• Watertemperatuur vanuit Datacenter : 30 °C• Waterdebiet Datacenter : 108 m3/h• Uittredetemperatuur van het koel- water uit de drinkwaterleiding : tussen de 3 °C en 22 °C• Intredetemperatuur van het koel- water in de drinkwaterleiding : maximaal 22 °C• Debiet van het drinkwater : variërend tussen 170 en 615 m3/h• Drinkwater intrede temperatuur : tussen 3 en 22 °C• KWO temperatuur warme bron : 18 °C• KWO temperatuur koude bron : 10 °C• KWO waterdebiet : maximaal 140 m3/h• TSA drinkwater : 3.300 kW• Debiet drinkwaterpomp in bypass : maximaal 400 m3/h• Debiet pomp aan systeemzijde : maximaal 215 m3/h• Buffervat : 2,5% van het KWO bronpomp debiet gedurende 1 uur
  22. 22. Grafische weergaves bij koellast van 2 MW Drinkwater + KWO als koudebron jaarsimulatie 2MW koelvermogen ipv 1MW 7000 40 6000 30 5000 20 4000 10 3000 0 kW(th) of MWh(th) of m³/h Temperatuur C 2000 -10 1000 -20 0 -30 -1000 -40 -2000 -50 -3000 -60 -4000 -70 31-12-09 2-04-10 2-07-10 31-01-10 31-10-10 1-11-09 1-12-09 2-03-10 2-05-10 1-06-10 1-08-10 1-09-10 1-10-10 drinkwaterleidingdebiet m³/h P,TSA,dw kW(th) P,koude,dc kW(th) P,TSA,KWO kW(th) KWO MWh(th) Buitentemperatuur °C Temperatuur drinkwater °C T,dw,2 °C
  23. 23. Warmtetransportmodel: leiding en grondpakket Maaiveld 0,8 m 1,25 m Twater Twand Tgrond1 Tgrond2 Tgrond3 Tgrond4 Tgrond5 Tachtergrond Thermische eigenschap Gehanteerd in Minimum uit Maximum uit van de grond model literatuur literatuur Dichtheid (kg/m³) 1600 1250 2000 Specifieke warmte 1300 800 2500 (J/kgK) Warmtegeleiding 1,5 0,25 4 (W/mK)
  24. 24. Stijging drinkwatertemperatuur na 1  24 uur Temperaturen stroomafwaarts Temperaturen stroomafwaarts 1MW centrale, KWO laden en datacenter koelen 1MW centrale, KWO laden en datacenter koelen situatie na 1 uur situatie na 2 uur 14 14 12 12 10 Twater 10 TwaterTemperatuur °C Twand Temperatuur °C Twand 8 8 Tgrond1 Tgrond1 Tgrond2 Tgrond2 6 6 Tgrond3 Tgrond3 4 Tgrond4 4 Tgrond4 Tgrond5 Tgrond5 2 2 Tachtergrond Tachtergrond 0 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Afstand vanaf DWKS Afstand vanaf DWKS Temperaturen stroomafwaarts Temperaturen stroomafwaarts 1MW centrale, KWO laden en datacenter koelen 1MW centrale, KWO laden en datacenter koelen situatie na 4 uur situatie na 24 uur 14 14 12 12 10 Twater 10 Twater Temperatuur °C Twand Temperatuur °C Twand 8 Tgrond1 8 Tgrond1 Tgrond2 Tgrond2 6 6 Tgrond3 Tgrond3 4 Tgrond4 4 Tgrond4 Tgrond5 Tgrond5 2 2 Tachtergrond Tachtergrond 0 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Afstand vanaf DWKS Afstand vanaf DWKS
  25. 25. Inspelen op stijging drinkwatertemperatuur• Rekening houden met de gevolgen van de temperatuur- stijging voor watergebruikers en systemen na het DWKS• Overschrijding van de watertemperatuur stroomafwaarts voorkomen• Onderzoek naar de mogelijkheden om deze warmte toe te passen voor verwarming, door het inzetten van (individuele) warmtepompen
  26. 26. Inspelen op stijging drinkwatertemperatuur• Variabelen: het drinkwaterdebiet, andere grondsoort, ander leidingtype• Optioneel: in de maanden juli - augustus uitsluitend KWO bedrijf• Vervolg onderzoek naar de optimale configuratie(s)• De case verder uitbouwen naar de beoogde locatie nabij een woonwijk of kantoorlocatie
  27. 27. DWKS & KWO  andere koelprincipesKoelen met Drinkwater en KWO versus:• Traditioneel gekoelde DCs met chillers (koudwater systemen) of DX (compressie koelsystemen): - gebruik van chillers of DX systemen - hoog energie gebruik - gebruik van HFK’s (broeikas effect)• Installaties met warmtewiel koeling: - forse bouwkundige aanpassingen vereist - verlies aan ruimte binnen of op het DC - uitdagingen inzake de maximale luchtworp - fall-back koeling vereist
  28. 28. DWKS & KWO  andere koelprincipes• Installaties met uitsluitend KWO: - minder gecontroleerde afvoermogelijkheden van (rest)warmte- risico van thermische onbalans van de KWO- fall-back koeling vereist• Installaties met uitsluitend adiabatische koeling: - forse bouwkundige aanpassingen vereist - verlies aan ruimte binnen of op het dak van het DC - gebruik van water - fall-back koeling vereist
  29. 29. Fall-back scenarios bij DWKS + KWO systeem• Onder normale bedrijfsomstandigheden kan bij uitval van het drinkwaternet voor de koeling volledig worden teruggevallen op de KWO• Als extra fall-back (dubbele calamiteit) kan worden besloten om gebruik te gaan maken van een buffervat met voldoende inhoud of het tijdelijk direct koelen met drinkwater
  30. 30. Eerste conclusies• Er is voldoende koude beschikbaar voor de levering van het gevraagde koelvermogen (NDC)• Bij de combinatie met een KWO kan de drinkwater- temperatuur onder de 230 Celsius worden gehouden• Het maximaal haalbare continue koelvermogen is 2 MW, i.v.m. het garanderen van de thermische balans van de (nu zo gedimensioneerde) KWO
  31. 31. Eerste conclusies• Het koelvermogen kan stapsgewijs worden opgevoerd van 250 kW naar 2 MW• De wateruittrede temperatuur van het Datacenter mag oplopen tot 340 Celsius• Er is slechts een geringe invloed van zonlicht en de buitentemperatuur op het buffervat
  32. 32. We gaan een Norm Data Center bouwen, maar hoe ?
  33. 33. Norm Data Center van 1 MW… welke koeling ?
  34. 34. Een Data Center van 1 MW… met chillers
  35. 35. Traditioneel gekoeld Datacenter van 1 MW- 200 serverracks à 5 kW- Koellast ICT vermogen 1 MW- 5 chillers (N+1) à 250 kW- Energie voor de chillers
  36. 36. Norm Data Center van 1 MW met DWKS + KWO- 200 serverracks à 5 kW- Koellast ICT vermogen 1 MW- DWKS voor 1 MW- KWO installatie- Energie voor de pompen en kleppen
  37. 37. De metamorfose: koelen met een DWKS + KWO• Wat komt te vervallen: - 5 chillers van 250 kW € 500.000,- - Energiekosten voor de chillers / jaar € 100.000,-• Wat komt erbij: - De installatie van het drinkwaterkoelsysteem - De installatie van de KWO - De systeemintegratie met het Datacenter € 950.000,- - De energiekosten voor pompen en kleppen / jaar € 10.000,-Terugverdientijd investering: 5 jaar
  38. 38. Dank voor uw aandacht! Vragen / discussie

×