Avaliação da economia de energia de um data center com direct air-side free cooling através de simulação termo energético

Abstract

O objetivo deste estudo é avaliar o potencial da utilização de economizadores diretos a ar em data centers através da análise do seu consumo de energia. Para isso é especificado um data center padrão e sua operação avaliada com o uso do EnergyPlus em oito cidades brasileiras. As condições de operação são aquelas estabelecidas pelo ASHRAE Thermal Guidelines. Os resultados mostram que sob as condições mais restritivas de temperatura as cidades de Curitiba, Porto Alegre e São Paulo têm potencial para operar o ciclo economizador por mais de 50% do ano, atingindo uma economia de energia média de 8,67% sobre o caso base, enquanto as cidades localizadas em climas mais quentes como Fortaleza, Manaus e Rio de Janeiro têm pouca ou nenhuma economia. Sob condições de temperatura menos restritivas a maioria das cidades atingiu mais de 8700 horas por ano de operação. É observado que sob as condições da Classe Recomendada da ASHRAE a operação do ciclo economizador está fortemente relacionada com a temperatura de orvalho média anual, enquanto sob a Classe A4 o fator chave é a umidade relativa. É notado também que para os climas do Brasil não é necessário o uso de um sistema para controle da umidade interna.

The purpose of this study is to evaluate the use potential of direct air-side economizers in data centers through the analysis of its energy consumption. For this, a standard data center is specified and its operation is evaluated with the aid of EnergyPlus in eight Brazilian cities. The operating conditions are the envelopes established by ASHRAE Thermal Guidelines. The results show that under the strictest temperature conditions the cities of Curitiba, Porto Alegre and São Paulo all have potential to operate the economizer cycle over 50% of the year, achieving mean energy efficiency of 8.67% over the baseline case, while the cities located in warmer climates such as Fortaleza, Manaus and Rio de Janeiro have zero or no economy at all. Under more flexible temperature conditions, most cities achieved over 8700 hours a year of operation. It is observed that under ASHRAE’s Recommended Range the cycle operation is strongly related to the mean dew point temperature throughout the year, whilst under the A4 Range the key factor is the relative humidity. It is also noted that in Brazilian climates it is not necessary to use system in order to control internal humidity.