BEVISER AT FUKT IKKE ER ET PROBLEM VED BRUK AV FRIKJØLING I BASESTASJONER FOR TELEKOMMUNIKASJONSUTSTYR

Størrelse: px

Begynne med side:

Download "BEVISER AT FUKT IKKE ER ET PROBLEM VED BRUK AV FRIKJØLING I BASESTASJONER FOR TELEKOMMUNIKASJONSUTSTYR"

Arve Martinsen
7 år siden
Visninger:

1 BEVISER AT FUKT IKKE ER ET PROBLEM VED BRUK AV FRIKJØLING I BASESTASJONER FOR TELEKOMMUNIKASJONSUTSTYR 1 2 AV EHSAN B. HAGHIGHI PHD, THERMAL SPECIALIST DANTHERM COOLING

2 Frikjøling er den mest energieffektive kjølemetoden og den som gir høyest innsparing innen kjøling av elektronikk. Vi blir ofte spurt om frikjøling kan benytte si områder med høy relativt fuktighet uten at det er fare for at utstyret blir skadet. Svaret er JA.

3 BEVISER AT FUKT IKKE ER ET PROBLEM VED BRUK AV FRIKJØLING I BASESTASJONER FOR TELE- KOMMUNIKASJONSUTSTYR/DEL EN KORT OM DET DU MÅ VITE Våre kunder trenger håndfaste bevis på at frikjøling er aktuelt i regioner med høy luftfuktighet uten at det er behov for å skape et internt miljø med for høye relative fuktighetsnivåer. Dette faktaarket undersøker derfor den relative fuktigheten inne i et standard telekommunikasjonsanlegg relatert til forskjellige satte punkttemperaturer og en utvendig luftfuktighet(rh) på 99 %. Undersøkelsen viser at frikjøling kan benyttes på tross av svært fuktige værforhold siden den relative fuktigheten til omgivelsesluften reduseres til et ASHRAE-anbefalt nivå når det utsettes for den interne varmebelastningen. i 1. INNLEDNING De fleste telekomm-operatører har dette til felles: De ønsker den mest energieffektive kjøleløsningen som er mulig. Frikjøling er fortsatt den mest energieffektive kjølemetoden og den som gir høyest innsparing innen kjøling av elektronikk, men teknologien er koblet til bekymringer om skader å innkapslet utstyr. Denne bekymringen er basert på antakelser om at ved varmefjerning med hjelp av fukt vil luften utvendig skape et internt miljø som har et for høyt fuktighetsnivå. Denne bekymringen er forståelig, men unødvendig. Frikjøling kan benyttes på tross av høy relativt fuktighet i omgivelsesluften, men vi forstår at dette krever håndfaste bevis. Dette faktaarket identifiserer derfor fuktnivåene som gjelder frikjøling som et mål for varmefjerning i telekomm-anlegg basert på forskjellige satte punkttemperaturer og en relativt fuktighet (RH) utvendig på 99 %.

4 2. INTERN RELATIV FUKTIGHET I HENHOLD TIL TEORETISKE PARAMETERE Følgende undersøkelse er basert på estimater som er basert på termodynamiske lover og i henhold til anbefalinger fra ASHRAE og ETSI sammen med godkjente miljøklasser for IT-utstyr på havnivå. Undersøkelsen inneholder estimater basert på RH-parameter på 99 %. Figur 1 viser den anbefalte (den minste firkanten) og tillatte (de andre firkantene) omriss for IT-utstyr i forskjellige klasser: A1-A4 ved havnivå. Klasse A1 tilhører enterprise-servere med svært kontrollerte miljøstyring. Klasse A2, A3 og A4 tilhører volumservere med noe miljøstyring [1]. Tabell 1 viser disse anbefalte verdiene for IT-utstyr for forskjellige klasser basert på ETSI-standardene [2]. I denne faktaarkserien er den akseptable relative fuktigheten antatt å være i et konservativt område innenfor %. Men som det kan sees i enkelte klasser, er det tillatte relative fuktigheten i større områder (ref. figur 1 og tabell 1). Frikjøling er i grunnen innføring av kald utvendig luft for å oppnå en angitt punkttemperatur inne i teknikkhuset. Når den utvendige luften kommer inn i teknikkhuset vil den bli varmet opp av varmebelastningen inne i teknikkhuset, varmen som genereres av utstyret inn i huset. Denne prosessen kan vises ved hjelp av en rett linje på et psykometridiagram (den blå linjen i figur 1). Det antas at den utvendige luften med en relativ fuktighet (RH) på 99 % og med forskjellige temperaturer (0-23 C) leveres inn i et teknikkhus/en innkapsling med elektronisk utstyr. Det antas at den innvendige punkttemperaturen er i området C. Tørrtemperaturen (T), doggpunkttemperaturen (Td) og den relative fuktigheten (RH) er relaterte til hverandre basert på den modifiserte Magnus-formelen som vises nedenfor [3]. Hvor a = 17,625, b = 243,04, T og Td er i C, og RH er i %. De utvendige luften (den blå linjen på figur 1) går igjennom en konstant doggpunkttemperatur-prosess. I henhold til denne antakelsen så blir den utvendige luften varmet opp og dermed endres den relative fuktigheten naturlig. Figur 2 viser den innvendige relative fuktigheten beregnet av eqs. (1)-(3). Basert på resultatet i nesten alle tilfeller så er den relative fuktigheten innenfor de valgte nedre og øvre grensene (innenfor %). For et par punkt, der den relative fuktigheten er utenfor dette området, er det behov for en luftbehandlingsenhet og/eller et varmeelement for å justere det innvendige klimaet.

5 2. FORTS., INTERN RELATIV FUKTIGHET I HENHOLD TIL TEORETISKE PARAMETERE Temperaturområde (C o ) Relativ fuktighetsområde (%) 3,1 (normal) 3,1 (unormal) 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 +5 til til til til til til til Tabell 1: ETSI-anbefalte miljøklasser for IT-utstyr [2] Figur 1: Psykometridiagram, SI metriske enheter, havnivå, barometrisk trykk - 101,3 kpa (anbefalt av ASHRAE og tillatte miljøklasser for IT-utstyr på havnivå) [1]

6 3. INTERN RELATIV FUKTIGHET I HENHOLD TIL REELLE PARAMETERE For å generere beregninger som er basert på reelle betingelser vil de følgende beregningene anta at teknikkhuset skal driftes på et sted med svært høy luftfuktighet, slik som i San Francisco. Figur 3 og figur 4 viser den utvendige temperaturen og den relative luftfuktigheten time for time for San Francisco International Airport [4]. Nedre grense Øvre grense Relativ fuktighet (%) Tset ( C) Figur 2: Innvendig relativ fuktighet kontra satt temperatur for utvendig luft med forskjellige temperaturer og en RH = 99 % i teknikkhus

7 3. FORTS., INTERN RELATIV FUKTIGHET I HENHOLD TIL REELLE PARAMETERE Den innvendige relative fuktigheten beregnes ved hjelp av prosedyren som ble gjennomgått i del 2 ved hjelp av formlene (1) til (3) med antakelse at den innvendige angitte temperaturen skal være 27 C (figur 3). Den beregnede innvendige relative fuktigheten vises i figur 4. Som antatt, selv om den utvendige relative fuktigheten er tett opp til 100 % mange av årets timer, så er den innvendige relative fuktigheten alltid under 80 %, og i enkelte tilfeller under 20 % (5 % av den totale tiden). På den andre siden, som antatt i figur 4, er den relative fuktigheten innenfor den valgte øvre og nedre grensen (20-80 %) hele 95 % av et år. Tair Tset RH-luft RH-inn T (C) RH (%) t (t) t (t) Figur 3: Utvendig temperatur for SF International airport og valgt punkt for teknikkhuset 4. KONKLUSJON Figur 4: Relativ fuktighet for den utvendige luften for SF International airport og innvendig teknikkhus Dette faktaarket har som mål å identifisere fuktnivåene som gjelder frikjøling som et mål for varmefjerning i telekomm-anlegg. Beregningen er basert på anbefalte og tillatte miljøklasser for IT-utstyr ved havnivå fra ASHRAE og ETSI og viser at den relative fuktigheten forblir mellom den øvre og nedre grensen for de inkluderte parameterne. Konklusjonen blir at frikjøling faktisk kan benyttes til fjerning av overskuddsvarme i svært fuktige regioner uten at det vil skade det tekniske utstyret. I tilfeller der den relative fuktigheten vil kunne bevege seg utenfor det tillatte området, anbefales det at det benyttes en luftbehandlingsenhet for å justere det innvendige klimaet. Dette er diskutert i del to av denne serien med faktaark. referanser [1] ASHRAE, 2012, Thermal Guidelines for Data Processing Environments, Third Edition [2] ETSI EN V2.2.2 ( ), European Standard (Telecommunications series) [3] Alduchov, O. A., and R. E. Eskridge, 1996: Improved Magnus form approximation of saturation vapor pressure. J. Appl. Meteor., 35, [4]

8 DANTHERM COOLING UTVIKLER OG PRODUSERER PÅLITELIG, ENERGIEFFEKTIV FJERNING AV VARME FOR ELEKTRONISK KJØLEINDUSTRI DANTHERM COOLING ER DEN FORETRUKNE PARTNEREN FOR ELEKTRONISK KJØLING OG LEDENDE GLOBAL LEVERANDØR AV KLIMASTYRINGSLØSNINGER Copyright 2015 for Dantherm cooling holding A/S Alle rettigheter forbeholdt. Ingen del av denne publikasjonen kan reproduseres, distribueres eller overføres i noen form eller på noen måte, inkludert fotokopiering, innspilling eller andre elektroniske eller mekaniske metoder, uten på forhånd å ha innhentet skriftlig tillatelse fra utgiver, unntatt i tilfelle korte sitater innlemmet i vurderinger og annen ikke-kommersiell bruk tillatt av lov om opphavsrett.

Like dokumenter

VELLYKKET IMPLEMENTERING AV FRIKJØLING I ØRKENEN /EKSEMPELBESKRIVELSE OG YTELSESRESULTATER

VELLYKKET IMPLEMENTERING AV FRIKJØLING I ØRKENEN /EKSEMPELBESKRIVELSE OG YTELSESRESULTATER Vellykket implementering av frikjøling i ørkenen KORT OM DET DU MÅ VITE Hva var utfordringen? Etisalat, en ledende