데이터 센터의 공냉식 프리쿨링 냉동기 에너지 효율 분석 = Energy Efficiency Analysis of Air Cooled Free-Cooling Chillers in Data Center

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The number of data centers and the amount of data processed worldwide has exploded. However, the growth rate of energy consumption in data centers has shown a different pattern (from 194 TWh in 2010 to 205 TWh in 2018) which is attributed the spread of uninterruptible power supply (UPS) and increase in cooling efficiency.(1) The decrease in electric power consumption due to the increase of such high-efficiency data centers can be confirmed through previous studies.(2) There are various cooling methods that benefit from the increase in semiconductor performance in data centers.(3) Recently, domestic data centers have also introduced systems that employ free cooling. In this study, the energy performance of an air-cooled free-cooling chiller and a general air-cooled chiller, in which water-side economizer (WSE) and a chiller are integrated, was compared based on historical data in Seoul, Korea. In addition, the power consumption and the cold water conditions of the data center were compared between the chillers. Finally, the energy efficiency was analyzed accordingly.

국문 초록 (Abstract)

본 연구에서는 서울 지역의 기후 데이터와 냉동기 운전 데이터로 일반 공냉식 냉동기와 공냉식 프리쿨링 시스템의 효율 분석을 실시하였다. 이를 통해 프리쿨링코일의 LMTD을 도출하여 프리쿨링 Capacity와의 연관성을 검증하였다. 본 연구의 결론은 다음과 같다.
(1) 서울 지역 온도데이터와 공냉식 프리쿨링 냉동기를 적용시, 49%의 에너지 절감을 확인하였다.
(2) 제한된 코일 면적을 갖는 프리쿨링 냉동기의 100% 외기 프리쿨링 조건에서는 외기 온도에 따라 Cooling capacity의 증가가 관측되고 LMTD도 증가됨을 확인하였다.


본 연구는 Energy Plus나 E20-ii와 같은 범용 에너지 모델링 소프트웨어를 사용하지 않고 각 온도별 운전 데이터를 제공받아 분석되었다. 따라서 타 소프크웨어에서 분석하기 혼합 온도에서의 세밀한 분석이 가능했다. 추후 연구에서는 본 연구에서의 공냉식 프리쿨링 냉동기와 기존의 수냉식 터보 WSE를 이용하는 방식과의 종합적인 경제성 분석을 진행하려고 한다.

참고문헌 (Reference)

1 Lu, H, "Numerical and Experimental Investigations on the Thermal Performance of a Data Center" 180 : 115759-, 2020

2 Steinbrecher, R, "Data Center Environments" 53-, 2011

3 Song, Z, "Data Center Energy and Cost Saving Evaluation" 75 : 1255-1260, 2015

4 Li, Z, "Current Status and Future Trends in Data-center Cooling Technologies" 36 : 523-538, 2015