اگر تا به حال برای ارتقای خنک کننده مرکز داده خرید کرده اید یا سیستم HVAC موجود خود را مدرن کرده اید، به احتمال زیاد به درایوهای فرکانس متغیر (VFD) برخورد کرده اید - و شاید حتی تعجب کنید: آیا یک VFD 10 HP واقعاً برای خنک کننده مرکز داده می تواند کار کند؟ به‌عنوان فردی که سال‌ها VFD را می‌فروشد و از آن پشتیبانی می‌کند، همیشه این سؤال برای من وجود دارد. این فقط در مورد اندازه روی کاغذ نیست. این در مورد تطبیق آنچه تجهیزات خنک کننده مرکز داده واقعاً به آن نیاز دارد، اجتناب از کارکرد بیش از حد یا کم کارکرد، و اطمینان از اینکه بیشترین هزینه را دریافت می کنید، است. بیایید این را تجزیه کنیم، مثل اینکه ما در حال انجام پروژه ای در ساعت 2 بامداد هستیم (بله، بیشتر این تماس ها به همین ترتیب است).
ابتدا بیایید اصول اولیه را ترجمه کنیم زیرا بسیاری از مردم HP و kW را با هم مخلوط می کنند که اولین اشتباه رایج است. یک موتور 10 اسب بخار تقریباً برابر با 7.5 کیلو وات است، درست است؟ اگر به درایوها نگاه می کنید، هر دو واحد را خواهید دید که به اطراف پرتاب شده اند، بنابراین اجازه ندهید که شما را گیج کند. برای زمینه، اکثر فن های خنک کننده استاندارد مرکز داده – فکر کنید آنهایی که هوا را از راهروهای گرم/سرد می دمند یا به واحدهای CRAC (تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر) متصل هستند – دارای موتورهایی هستند که بسته به اندازه فضا در محدوده 5 تا 20 اسب بخار قرار دارند. مراکز داده لبه کوچکتر، که در همه جا ظاهر می شوند تا تأخیر را کاهش دهند، اغلب از سیستم های خنک کننده کوچکتر با موتورهای حدود 7.5 کیلو وات استفاده می کنند که کاملاً با VFD 10 اسب بخار هماهنگ است. اگر به چیزی کوچکتر نیاز داشتید، مثلاً برای یک سیستم خنک کننده فشرده، یک ورودی تک فاز VFD 5 اسب بخاری نیز کار می کند، اما بیایید روی 10 اسب بخار تمرکز کنیم زیرا سوال اینجاست.
حال، بخش بزرگ: VFD های خنک کننده مرکز داده در واقع چه کاری باید انجام دهند؟ مراکز داده نیازهای خنک کننده فوق العاده خاصی دارند - مانند یک انبار یا یک ساختمان اداری نیست. شما باید سرعت فن و جریان پمپ را در زمان واقعی بر اساس بار سرور تنظیم کنید. سرورها همیشه 100٪ کار نمی کنند (خدا را شکر برای مجازی سازی)، بنابراین خروجی حرارت آنها در نوسان است. اگر سیستم خنک کننده شما به صورت 24 ساعته و 7 ساعته کار می کند، انرژی زیادی هدر می دهید. اینجاست که VFD ها می درخشند: آنها سرعت موتور را متناسب با بار تنظیم می کنند و در بسیاری از موارد مصرف انرژی را 30 تا 50 درصد کاهش می دهند. اما همه VFD ها برای این کار ساخته نشده اند. شما به یک مبدل فرکانس VFD نیاز دارید که دارای کنترل دقیق باشد، درست است؟ زیرا اگر بیش از حد موتور را کم یا زیاد کنید، خطر آسیب رساندن به یاتاقان ها یا ایجاد مشکل در جریان هوا را دارید که منجر به ایجاد نقاط داغ در مرکز داده می شود - و این یک کابوس است.
صبر کنید، آیا یک VFD 10 HP می تواند این دقت را انجام دهد؟ بیایید یک لحظه فنی شویم (نه، نه از نوع خسته کننده). اکثر VFD های 10 HP با کارایی بالا برای مصارف صنعتی درایوهای برداری هستند، به این معنی که می توانند سرعت موتور را با دقت 0.1٪ حتی در سرعت های پایین کنترل کنند. برای خنک کردن مرکز داده، این نکته کلیدی است. واحدهای CRAC یا فن‌های کندانسور به جریان هوای یکنواخت و یکنواخت نیاز دارند - بدون تغییر سرعت. یک VFD 10 HP ساخته شده برای این برنامه دارای ویژگی هایی مانند کنترل برداری بدون حسگر، حفاظت از اضافه بار و سازگاری با BMS (سیستم مدیریت ساختمان) ساختمان است. می‌توانید آن را همگام‌سازی کنید تا داده‌های دما را از قفسه‌های سرور بیرون بکشید، بنابراین اگر یکی از راهروها خیلی داغ شود، درایو به اندازه کافی سرعت فن را افزایش می‌دهد و نیازی به اجرای سخت‌تر کل سیستم نیست.
اما دست نگه دارید - آیا یک VFD 10 اسب بخاری خیلی بزرگ است یا خیلی کوچک؟ بیایید در مورد موارد استفاده صحبت کنیم. اگر یک مرکز داده لبه کوچک دارید، مانند آنهایی که در فروشگاه‌های خرده‌فروشی یا دفاتر منطقه‌ای هستند، واحدهای CRAC آنها اغلب از یک موتور 7.5 کیلوواتی استفاده می‌کنند که دقیقاً اندازه موتور VFD 10 اسب بخاری است. با این حال، شما نمی خواهید خیلی کوچک شوید - اگر موتور خنک کننده شما فقط 5 اسب بخار است، قرار دادن یک VFD 10 اسب بخاری روی آن زیاد می شود و کارایی خود را از دست خواهید داد زیرا درایوها زمانی بهترین عملکرد را دارند که با 60 تا 80 درصد بار نامی خود کار کنند. به همین دلیل است که ابتدا بررسی HP موتور خود غیرقابل مذاکره است. اگر در بازار درایوها هستید، نگاهی به یک VFD 10 اسب بخاری بیندازید تا مشخصات ارائه شده ما را ببینید، و متوجه خواهید شد که سایز موتورهای سازگار را همانجا فهرست می کنیم.
نکته دیگری که باید در نظر گرفت: مراکز داده 24/7 کار می کنند، بنابراین درایو باید قابل اعتماد باشد. بسیاری از VFD های ارزان قیمت موجود در بازار نمی توانند عملکرد مداوم را در بار کامل یا جزئی بدون گرم شدن بیش از حد تحمل کنند. 10 دستگاه HP VFD ما با قطعات سنگین ساخته شده‌اند، از جمله روکش منسجم بر روی بردهای مدار برای مقاومت در برابر گرد و غبار و رطوبت - که در اتاق‌های سرور، جایی که سطوح رطوبت باید کم باشد، مشکل بزرگی است. ما مشتریانی داشته ایم که از درایوهای ما در مراکز داده 10000 فوت مربعی بدون مشکل برای بیش از 5 سال استفاده می کنند. به علاوه، آنها از ورودی های درایو فرکانس متغیر 3 فاز پشتیبانی می کنند که استاندارد تجهیزات خنک کننده صنعتی است، بنابراین نیازی به سیم کشی مجدد کل سیستم خود نخواهید داشت.
صبر کنید، بیایید به یک تصور غلط رایج بپردازیم: برخی از مردم فکر می‌کنند که شما به انگیزه بزرگ‌تری برای «اصلاح آینده» نیاز دارید. مانند، شاید سرورهای بیشتری اضافه کنید و نیاز به خنک کننده اضافی داشته باشید. اما بزرگ کردن یک VFD هدر دادن پول است و کارایی را از بین می برد. اگر قصد دارید توسعه دهید، بهتر است درایو را متناسب با بار فعلی خود اندازه بگیرید و زمانی که سیستم خنک کننده خود را ارتقا می دهید، درایو را ارتقا دهید. یک VFD 10 HP برای اکثر مراکز داده متوسط مناسب است، اما اگر در مورد یک مرکز داده سازمانی در مقیاس کامل با چندین واحد CRAC صحبت می کنید، ممکن است به چندین درایو یا یک درایو واحد بزرگتر نیاز داشته باشید - اما این بحث متفاوت است. برای رده های لبه و میانی، 10 اسب بخار مناسب است.
بیایید با مثال های واقعی صحبت کنیم. سال گذشته، یکی از مشتریان ما یک مرکز داده 2000 فوت مربعی در دالاس داشت که از فن های قدیمی و با سرعت ثابت استفاده می کرد. قبض انرژی آنها برای خنک کردن 12000 دلار در ماه بود. ما یکی از موتورهای فن CRAC آنها (7.5 کیلووات، درست است؟) را با 10 اسب بخار VFD خود عوض کردیم. در عرض سه ماه، قبض سرمایش آنها به 6800 دلار کاهش یافت. این یک پس انداز 43 درصدی است که هزینه درایو را در 8 ماه پرداخت می کند. بهترین قسمت؟ آنها مجبور نبودند هیچ سیم کشی یا خود واحد CRAC را تغییر دهند - VFD 10 HP فقط مستقیماً به برق وصل شد، با BMS موجود خود کار کرد و با بالا و پایین رفتن بار سرور، سرعت را یکپارچه تنظیم کرد. بدون نقاط داغ، بدون توقف.
نکته دیگر: رعایت. مراکز داده اکنون باید قوانین سختگیرانه انرژی را رعایت کنند، مانند ASHRAE 90.1، که استانداردهایی را برای بهره وری HVAC تعیین می کند. استفاده از VFD در اکثر موارد برای نصب یا تعمیرات جدید برای مطابقت با این کدها مورد نیاز است. یک VFD 10 اسب بخاری فقط یک ایده خوب نیست - اغلب یک ایده ضروری است. اگر با یک درایو کم اندازه یا اشتباه استفاده می کنید، ممکن است در ممیزی انرژی شکست بخورید، که می تواند منجر به جریمه یا ارتقاء اجباری شود. درایوهای ما همگی برای رعایت این کدها فهرست شده اند، بنابراین لازم نیست نگران این موضوع باشید.
صبر کن، سر و صدا چطور؟ مراکز داده می توانند به اندازه کافی بلند باشند، درست است؟ فن های سرعت ثابت با یک سرعت کار می کنند که می تواند بسیار پر سر و صدا باشد. VFD ها به شما امکان می دهند فن ها را با سرعت کمتری در زمانی که به برق کامل نیاز ندارند راه اندازی کنید، که نویز را کاهش می دهد. یک VFD 10 اسب بخاری نیز برای کار بی سر و صدا طراحی شده است - بدون صدای ناله بلندی که به سطح سر و صدای مرکز داده می افزاید (که در حال حاضر عاملی است برای اینکه کارکنان شما در نزدیکی کار می کنند یا در یک منطقه مسکونی هستند). این یک مزیت کوچک اما بزرگ دیگر است.
اکنون، بیایید به این موضوع بپردازیم که مطمئن شویم یک VFD 10 HP برای راه اندازی شما کار می کند. ابتدا مشخصات موتور خنک کننده خود را تأیید کنید: HP، kW، فاز و ولتاژ. اکثر موتورهای خنک کننده مرکز داده 3 فاز، 208 ولت یا 480 ولت هستند، بنابراین مطمئن شوید که درایو با آن مطابقت داشته باشد. بسیاری از مردم فراموش می کنند که ولتاژ را بررسی کنند، و این یک راه سریع برای داشتن یک تجربه بد است. VFD 10 اسب بخاری ما در هر دو نسخه 208 ولت و 480 ولت ارائه می شود، بنابراین شما می توانید یک مورد مناسب را برای سیستم خود انتخاب کنید. دوم، بررسی کنید که آیا BMS شما می تواند با درایو ارتباط برقرار کند یا خیر. همه VFD های ما از پروتکل های رایج مانند Modbus، BACnet و Ethernet/IP پشتیبانی می کنند، بنابراین همگام سازی آن آسان است – بدون نیاز به برنامه نویسی سفارشی. سوم، دمای محیط را در نظر بگیرید. مراکز داده جالب هستند، اما اگر تجهیزات خنک کننده شما در یک اتاق مکانیکی گرم است، درایوی می خواهید که بتواند دماهای بالاتر را تحمل کند. درایوهای ما دارای محافظ حرارتی داخلی هستند، بنابراین اگر بیش از حد داغ شوند، با خیال راحت خاموش می شوند و از آسیب جلوگیری می کنند.
آیا سناریویی وجود دارد که یک VFD 10 HP برای خنک کننده مرکز داده کار نکند؟ اگر یک مرکز داده سازمانی فوق العاده بزرگ با بیش از 10 واحد CRAC، هر کدام با موتورهای 15+ HP دارید، خیر - به درایوهای بزرگتر نیاز دارید. اما برای مراکز داده لبه، مراکز کولوکیشن زیر 5000 فوت مربع یا حتی اتاق های سرور کوچکتر، یک VFD 10 HP عالی است. و اگر به چیزی حتی کوچکتر برای یک راه اندازی فشرده نیاز دارید، ورودی تک فاز VFD 5 اسب بخاری ما یک گزینه عالی است، اما باز هم، این برای بارهای کوچکتر است.
به‌عنوان یک تامین‌کننده VFD، مشتریانی را دیده‌ام که همیشه این موضوع را بیش از حد پیچیده می‌کنند. آنها یا یک درایو می خرند که خیلی بزرگ است و پول را هدر می دهند، یا خیلی کوچک می شوند و با مشکلات عملکردی برخورد می کنند. VFD 10 HP برای اکثر برنامه های خنک کننده مرکز داده نقطه ای شیرین است زیرا قدرت، کارایی و قابلیت اطمینان را متعادل می کند. این فقط اندازه نیست - بلکه در مورد داشتن ویژگی های مناسب است: کنترل دقیق، دوام 24 ساعته، کارایی انرژی، و سازگاری با سیستم های مرکز داده مدرن.
اگر برای صرفه جویی در مصرف انرژی، کاهش هزینه ها و قابل اعتمادتر کردن سیستم خود آماده ارتقای سیستم خنک کننده مرکز داده خود هستید، اندازه درایو را حدس نزنید. ما 10 دستگاه HP VFD مناسب داریم که دقیقاً برای این برنامه ها ساخته شده اند. با ما تماس بگیرید تا در مورد تنظیمات خود صحبت کنید، مشخصات خود را دریافت کنید و دریابید که چگونه می توانیم به شما کمک کنیم مرکز داده خود را بهتر اجرا کنید.
مراجع
درایوهای فرکانس متغیر برای برنامه های HVAC. مجله ASHRAE، 2021.
رهنمودهای زیرساخت مرکز داده Edge. وزارت انرژی ایالات متحده، 2022.
وکتور عملکرد VFD برای کنترل سرعت موتور. راهنمای فنی آلن برادلی، 2023.