BEVIS FÖR ATT FUKTIGHET INTE HAR NÅGON INVERKAN DÅ FRIKYLA ANVÄNDS I TELEKOMBASSTATIONER

Transkript

1 BEVIS FÖR ATT FUKTIGHET INTE HAR NÅGON INVERKAN DÅ FRIKYLA ANVÄNDS I TELEKOMBASSTATIONER 1 2 AV EHSAN B. HAGHIGHI, FIL. DR., VÄRMESPECIALIST, DANTHERM COOLING

2 Frikyla är den mest energieffektiva kylmetoden och den faktor som genererar störst besparingar inom elektronikkylning. Vi får ofta frågan om frikyla kan användas i regioner med hög relativ fuktighet utan att skada den inre utrustningen. Svaret är ja.

3 BEVIS FÖR ATT FUKTIGHET INTE HAR NÅGON INVERKAN DÅ FRIKYLA ANVÄNDS I TELEKOMBASSTATIONER/ DEL ETT VAD DU BEHÖVER VETA I KORTHET Våra kunder behöver påtagliga bevis för att frikyla kan tillämpas i mycket fuktiga regioner utan att en inre miljö med alltför höga relativa fuktighetsnivåer skapas. I den här vitboken undersöks därför den relativa fuktigheten inuti en vanlig telekomanläggning i relation till olika börvärdestemperaturer och en relativ fuktighet utomhus på 99 %. Studien visar att frikyla kan användas trots mycket fuktiga väderförhållanden, eftersom den relativa fuktigheten i utomhusluften minskar till en ASHRAE-rekommenderad nivå vid kontakten med den inre värmebelastningen. i 1. INLEDNING De flesta telekomoperatörer har en sak gemensamt: de vill ha så energieffektiv kylning av anläggningen som möjligt. Frikyla är fortfarande den mest energieffektiva kylmetoden och den faktor som genererar störst besparingar inom elektronikkylning, men tekniken medför även en oro över att skada den inre utrustningen. Oron har sin grund i ett antagande om att ventilering av överskottsvärme med fuktig utomhusluft skapar en inre miljö med för höga fuktighetsnivåer. Oron är förståelig, men onödig. Frikyla kan faktiskt tillämpas trots hög relativ fuktighet i utomhusluften, men vi förstår att detta kräver konkreta bevis. Den här vitboken identifierar därför de fuktighetsnivåer som hör samman med användning av frikyla som metod för ventilering av överskottsvärme i nätverksanläggningar inom telekom baserat på olika börvärdestemperaturer och en relativ fuktighet utomhus på 99 %.

4 2. INRE RELATIV FUKTIGHET ENLIGT TEORETISKA PARAMETRAR Följande studie är baserad på uppskattningar enligt termodynamikens lagar med hänsyn tagen till ASHRAE- och ETSI-rekommenderade och tillåtna miljöklasser för IT-utrustning vid havsnivå. I studien används uppskattningar baserade på RH-parametrar på 99 %. På Bild 1 visas rekommenderat (den minsta fyrsidingen) och tillåtna (övriga fyrsidingar) envelopp för IT-utrustning i olika klasser: A1-A4 vid havsnivå. Klass A1 hör till företagsservrar med hårt styrd klimatkontroll. Klasserna A2, A3 och A4 hör till volymservrar med viss klimatkontroll [1]. I tabell 1 visas de här rekommenderade värdena för IT-utrustning för olika klasser baserade på ETSI-standarder [2]. I den här vitboksserien antas den godtagbara relativa fuktigheten vara inom ett försiktigt intervall på %. Men i vissa klasser kan utläsas att den tillåtna relativa fuktigheten hamnar inom bredare intervall (se Bild 1 och Tabell 1). Enkelt uttryckt så är frikylning tillförsel av sval utomhusluft så att en viss börvärdestemperatur inuti ett shelter uppnås. Då utomhusluften kommer in i ett shelter värms den upp genom den inre värmebelastningen som genereras av den inbyggda utrustningen i utrymmet. Den här processen kan visas med hjälp av en rak linje i ett psykrometerdiagram (den blåa linjen i Bild 1). Utomhusluft med en relativ fuktighet (RH) på 99 % och olika temperaturer (0-23 C) antas tillföras till ett utrymme/shelter som innehåller elektronisk utrustning. Börvärdet för inomhustemperatur antas vara C. Torr temperatur (T), daggpunktstemperatur (Td) och relativ fuktighet (RH) är relaterade till varandra baserat på den förbättrade Magnus-formeln nedan [3]. Där a = 17,625, b = 243,04, T och Td är i C och RH är i %. Utomhusluften (blå linje i Bild 1) genomgår en konstant process för daggpunktstemperatur. Enligt det här antagandet värms utomhusluften upp och den relativa fuktigheten ändras på ett naturligt sätt. På Bild 2 visas den relativa fuktigheten inomhus beräknat med ekvationerna (1)-(3). Baserat på resultaten i nästan samtliga fall hamnar den relativa fuktigheten inom den valda undre och övre gränsen (inom %). För några punkter, där den relativa fuktigheten hamnar utanför detta intervall, behövs en luftkonditioneringsenhet och/eller värmare för att justera inomhusklimatet.

5 2. FORTSÄTTNING, INRE RELATIV FUKTIGHET ENLIGT TEORETISKA PARAMETRAR 3.1 (normal) 3.1 (exceptionell) Temperaturintervall ( o C) +5 till till till till till till till +30 Mätområde för relativ fuktighet (%) Tabell 1: ETSI-rekommenderade miljöklasser för IT-utrustning [2] Bild 1: Psykrometerdiagram, SI-enheter (metriska), havsnivå, barometertryck 101,3 kpa (ASHRAE-rekommenderade och tillåtna miljöklasser för IT-utrustning vid havsnivå) [1]

6 3. INRE RELATIV FUKTIGHET ENLIGT FAKTISKA PARAMETRAR För att få fram beräknade resultat baserade på verkliga förhållanden så antas i följande beräkningar att driften av ett shelter sker på en mycket fuktig plats som San Francisco. På Bild 3 och Bild 4 visas den timbaserade utomhustemperaturen och relativa fuktigheten för San Francisco International Airport [4]. Undre gräns Övre gräns Relativ fuktighet (%) Tset ( C) Bild 2: Relativ fuktighet inomhus vs. utrymmets börvärdestemperatur för utomhusluft med olika temperaturer och RH=99 %

7 3. FORTSÄTTNING, INRE RELATIV FUKTIGHET ENLIGT FAKTISKA PARAMETRAR Den relativa fuktigheten inomhus beräknas med den metod som förklarades i avsnitt 2 genom ekvationerna (1) till (3) om vi antar att inomhusbörvärdet är 27 C (Bild 3). Den beräknade relativa fuktigheten inomhus visas på Bild 4. Trots att den relativa fuktigheten utomhus nästan uppgår till 100 % under många timmar under ett år, så visar bilden att den relativa fuktigheten inomhus alltid är under 80 % och vid enstaka tillfällen under 20 % (5 % av den totala tiden). Å andra sidan såsom Bild 4 visar hamnar den relativa fuktigheten inom den valda övre och undre gränsen (20-80 %) under 95 % av året. Tair Tset RH-air RH-in T (C) RH (%) t (hr) t (hr) Bild 3: Utomhustemperatur för SF International Airport och börvärde för shelter Bild 4: Relativ fuktighet för utomhusluft vid SF International Airport och för insidan av shelter 4. SAMMANFATTNING Denna vitbok syftar till att identifiera de fuktighetsnivåer som uppkommer vid användning av frikyla som metod för ventilering av överskottsvärme i nätverksanläggningar inom telekom. Med ASHRAE- och ETSI-rekommenderade och tillåtna miljöklasser för IT-utrustning vid havsnivå som grundförutsättning så visar beräkningarna att den relativa fuktigheten stannar inom de valda övre och undre gränserna för de aktuella parametrarna. Sammanfattningsvis det går alltså att använda frikyla för att ventilera bort överskottsvärme i mycket fuktiga regioner utan att den inre utrustningen skadas. I de fall då den relativa fuktigheten hamnar utanför det tillåtna intervallet rekommenderas en luftkonditionerare för att justera inomhusklimatet. Ett resonemang kring detta finns i del två av den här vitboksserien. referenser [1] ASHRAE, 2012, Thermal Guidelines for Data Processing Environments, tredje upplagan [2] ETSI EN V2.2.2 ( ), europeisk standard (telekommunikationsserien) [3] Alduchov, O. A. och R. E. Eskridge, 1996: Approximation av mättat ångtryck med förbättrad Magnus-formel. J. Appl. Meteor., 35, [4]

8 DANTHERM COOLING UTVECKLAR OCH TILLVERKAR PÅLITLIGA, ENERGIEFFEKTIVA LÖSNINGAR SOM LEDER BORT VÄRME FÖR ELEKTRONIKKYLNINGSINDUSTRIN DANTHERM COOLING ÄR FÖREDRAGEN PARTNER INOM ELEKTRONIKKYLNING OCH LEDANDE GLOBAL LEVERANTÖR AV KLIMATKONTROLLÖSNINGAR Copyright 2015 av Dantherm Cooling Holding A/S Med ensamrätt. Ingen del av denna publikation får återskapas, distribueras eller överföras i någon form eller på något sätt, inbegripet fotokopiering, inspelning eller andra elektroniska eller mekaniska metoder, utan föregående skriftlig tillåtelse från utgivaren, med undantag för kortare citat som inryms i kritiska granskningar och viss annan icke-kommersiell användning som är tillåten enligt upphovsrätt.