IBM разработва технология за охлаждане на дата центрове с отпадна топлина

Преди няколко години IBM за пръв път въведе охладителна система с гореща вода, която се използва за охлаждане на суперкомпютри. Системата, наречена Aquasar, разчита на гореща вода вместо на хладилен агент или голям брой климатици, като така успява значително да намали консумацията на енергия в сървърните помещения.

Сега учени в Швейцария започват тригодишен проект, в рамките на който вещество, подобно на силикагела, често намиран в кутии на кожени обувки и електроника, ще се използва за превръщане на отпадъчната топлина от облачни центрове за данни в хладен въздух. Това може да позволи на облачните центрове за данни да се охлаждат с помощта на собствената си отпадъчна топлина.

Проектът се нарича Thrive и целта му е проста - да се разработи термопомпа, задвижвана от отпадъчна топлина. Отпадъчната топлина може да е много полезна, а от нея има изобилие, произлизащо от заводи, електроцентрали, центрове за данни или възобновяеми източници като слънчевата енергия. Тя просто трябва да бъде уловена и оползотворена ефективно.

Повечето изчисления определят разходите за охлаждане на центрове за данни между 30% и 50% от общите разходи на съоръжението, като тази цифра варира в зависимост от броя на машините и вида охлаждане, който е необходим на сградата. Според IBM новата технология би могла да намали енергийните разходи, свързани с охлаждането, с до 65% или приблизително 23% от общите разходи за експлоатацията на даден център за данни.

Подобно на всеки обикновен климатик, Thrive системата разчита на термопомпа, като се възползва от факта, че топлинната енергия преминава от помещения с висока температура към такива с по-ниска. Типичната термопомпена система може да изтегли студен въздух отвън и да го използва за отопление на дома или да изтегли горещ въздух отвън и да охлади помещенията с него. Обикновено тези устройства работят на електричество, въпреки че всъщност могат да се захранват с енергия от много други източници.

Затова IBM създава термопомпа, която в голяма степен се задвижва от собствената си отпадъчна топлина. Това е енергия, която не липсва в центровете за данни, тъй като дори най-ефективните решения за охлаждане на сървъри с ниска енергийна консумация произвеждат големи количества топлина. Вместо компресор, системата, създадена от IBM, притежава адсорбционен топлообменник, който използва топлина с температура от 60 °С за захранване.

По време на т. нар. процес на адсорбция топлообменникът адсорбира значителни количества пара от изпарителя и я компресира в себе си, като по този начин освобождава топлина. Адсорбираният преди това охладител се изхвърля (десорбира) от топлообменника под натиска на навлизащата в него топлина. Освободената в резултат на това гореща пара отново се превръща в течност в кондензатора, като съответната топлина се връща в цикъла на отопление.

Така адсорбционната термопомпа може да се използва както за отопление, така и за охлаждане. Всички тези процеси се подпомагат от десиканта или силикагела, който запълва пространството между пластините на топлообменника.

Тъй като охлаждането и отоплението в тази конфигурация се извършва през различни интервали, за осигуряване на непрекъснат режим на работа са необходими поне два паралелно работещи адсорбционни топлообменници.

Но поради ниската си консумация на енергия, адсорбционните термопомпи достигат много по-висока отоплителна или охладителна мощност в съотношение с използваната мощност, отколкото обикновените термопомпи. Друго предимство на технологията е, че могат да се използват възобновяеми източници на топлина като например слънчеви термални системи, които обикновено генерират температури до 90 °C.

“Чрез широката употреба на адсорбционните термопомпи, които се надяваме да разработим в системата Thrive, потреблението на електроенергия за отопление и охлаждане теоретично може да спадне с до 65%, а употребата на изкопаеми горива за производство на топлинна енергия да спадне с до 18% до 2040 г. Това съответства на икономии в размер на 1,8 млн. тона CO2”, коментира д-р Бруно Мишел, един от ръководителите на проекта Thrive в IBM Research - Цюрих.