Dry Coolers for large Data Center

Data Centres have high level of standards for operation. This applies also the cooling system, which has to be energy efficient without compromising reliability. Ekocoil designed and delivered Dry Cooler project with expertise and experience to one of the largest Data Centres in Europe. We worked in close co-operation with the customer throughout the whole project.

The starting point was design and dimensioning which meant precise optimization for the efficiency requirements, noise levels and energy efficiency. Several design data points were used to the most energy efficient configuration. This was done through different simulation rounds and computational analysis with our Optimizer software. A high V-model was the chosen design with high quality & high performance EC fans. This solution enabled lower fan speed and brought the most energy savings. Material choices, fan selection, fin spacing etc were all carefully considered and fully customized.

After the design phase a model heat exchanger element was manufactured in order to do a feasibility assessment on the functionality and plan production details. This is customary way of working for us, and it ensures a smooth delivery for the customer. The customized programming for EC fans was done in-house to get the most use of their technology. To maximize reliability, the Dry Coolers were programmed to operate stand-alone, so even with failure in the system, they would still run in fail safe -mode.

When the production was complete a series of FAT tests was executed to ensure that the efficiency requirements were met. Since the noise levels were especially strict, they were carefully tested. A comprehensive test run was done on individual units and as well as on the whole Dry Cooler field to ensure communication between them all.

The on-site delivery was strictly scheduled, so the whole logistic chain had to operate seamlessly. Ekocoil made the necessary arrangements and was on-site to guide and supervise the lift. Training was given for deployment.

Ekocoil products are highly durable and they provide long working life and reliable operation. Should there be any problems, we will be available for trouble shooting in short notice. We keep a wide inventory of fans, so a replacement can be delivered without delay.

ekocoil_HJV5425

Nestejäähdyttimiä Euroopan suurimpaan datakeskukseen

Datakeskuksissa toiminnan vaatimustaso on korkea. Tämä koskee myös jäähdytysjärjestelmää, jonka on oltava energiatehokas ja täysin luotettava, jotta taataan häiriötön toiminta.Ekocoil suunnittelee ja toimittaa nestejäähdytin projektit data keskuksille kokemuksella ja osaamisella. Toimittaessamme nestejäähdyttimiä yhdelle Euroopan suurimmista datakeskuksista teimme tiivistä yhteistyötä asiakkaan kanssa koko projektin ajan.

Projekti alkoi tehovaatimusten, äänitason sekä energiatehokkuuden tarkalla optimoinnilla. Parhaan mahdollisen mitoituksen saavuttamiseen käytettiin useita toimintapisteitä. Simulointia ja analysointia tehtiin omalla Optimizer-ohjelmistollamme. Lopputuloksena päädyttiin korkealohkoisiin V-malleihin. Puhaltimiksi valittiin markkinoiden parhaat ja huipputehokkaat EC-puhaltimet. Tämä mahdollisti alhaiset puhaltimien pyörimisnopeudet ja mahdollisti sitä kautta energian säästöä. Materiaalivalintoja, puhallinmallin valintaan ja lamellien rakovälejä käytiin läpi huolellisella harkinnalla.

Suunnitteluvaiheen jälkeen valmistettiin mallilohko, jotta varmistuttiin mitoituksesta ja toiminnallisuudesta sekä pystyttiin tekemään yksityiskohtainen tuotantosuunnitelma. Tällä halusimme varmistaa mahdollisimman joustavan ja kitkattoman kokonaistoimituksen asiakkaalle. Laitteisiin valittiin markkinoiden parhaat EC-puhaltimet.

Ekocoil huolehti niiden sähköistämisestä sekä räätälöi ohjelmoinnin. Nestejäähdyttimet ohjelmoitiin käymään myös ”stand-alone” –tilassa, jotta ne toimisivat mahdollisissa vikatilanteissa (Fail Safe Mode). Kun nestejäähdyttimet valmistuivat tuotannosta, suoritettiin niille FAT-testit ja näin todennettiin tehovaatimusten täyttyminen. Vaatimuksen äänitason suhteen olivat käyttöympäristössä erityisen tiukat, joten niitä testattiin kattavasti. Testejä tehtiin yksittäisille laitteille ja lisäksi koko kenttä testattiin, jotta varmistettiin niiden välisen viestinnän toimivuus.

Toimituksen ajankohdalle oli määritetty tiukat rajat ja laitteiden kuljetus sekä nosto vaativat huolellista suunnittelua. Ekocoil teki tarvittavat järjestelyt ja oli paikalla asennuskohteessa valvomassa nostoa ja asennusta. Laitteiden käyttöönottoon järjestettiin tarvittava koulutus. Ekocoilin tuotteet ovat erityisen kestäviä ja niillä on siksi pitkä käyttöikä. Jos joitain ongelmia ilmenee käytön aikana, pystymme reagoimaan nopeasti ja selvittämään ongelman. Meillä on laaja puhallinvarasto, joten mahdollisessa puhallinrikossa varaosa pystytään toimittamaan viiveettä.

ekocoil_HJV5425.jpg

Thermodynamics and optimization

A short post would not even begin to explain the laws of thermodynamics. One thing is simple though – in real life 100% of efficiency in heat transfer can never be achieved. This is why dimensioning just the right kind of heat exchanger for each use case is imperative. This together with careful planning and skilful manufacturing will ensure that the best possible efficiency is achieved and also costs are kept under control.

sun-622740_1920

Optimized Heat Exchangers

So, though 100% efficiency eludes us, heat exchangers can nonetheless be dimensioned to achieve maximum performance by optimizing copious amounts of data for every application. For every heat exchanger and its operation conditions, there exists a solution that minimizes the amount of entropy, while maximizing the amount of heat transfer.

In addition to performance requirements and complex flow patterns, attention must be paid to size, weight and to cost limitations. And still, this is only a fraction of the inherent complexities of dimensioning the right kind of solution. Other things to consider are for example maintenance and cleaning, investment and operating costs, fouling and condensation.

The optimization process is never ending and it will keep evolving through experience and expertise. You should always take measurement and dimensioning data with a grain of salt and instead make sure you consult real experts for designing your heat exchanger. This way you will get a solution, that takes into account all the technical requirements and special considerations and combines these into one fully optimized package.

levdry

Interested in learning more about optimized Heat Exchanger? Get in touch with Ekocoil experts.

Thermodynamiikkaa ja optimointia

Thermodynamiikan lakien avaamisen ei lyhyt kirjoitus riittäisi. Eräs asia on kuitenkin yksinkertaista todeta – tosielämässä 100% lämmönsiirtotehokkuutta ei voida koskaan saavuttaa. Tämän vuoksi oikeanlaisen lämmönvaihtiminen valinta käyttötarkoituksen mukaan sekä huolellinen suunnittelu ja valmistus ovat olennaisia, jotta saavutetaan paras mahdollinen tehokkuus sekä säästetään kustannuksia.

levdry

 

Optimoitu lämmönvaihdin

Vaikkei täydellistä tehokkuutta siis voidakaan koskaan saavuttaa, lämmönvaihtimia voidaan kuitenkin optimoida kutakin käyttötarkoitusta varten lukuisten eri tekijöiden pohjalta. Jokaiselle lämmönvaihtimelle ja sen toimintaympäristölle on löydettävissä ratkaisu, joka minimoi entropian ja maksimoi lämmönsiirron.

Optimointiprosessi vaatii esimerkiksi oikeanlaisen, lämpöä johtavan materiaalin sekä laitteen rakenteen valinnan, jonka avulla aikaansaadaan oikeanlaiset virtaukset. Huomioon on otettava laitteen paino, koko sekä kustannusrajoitteet. Tämän lisäksi yhtälössä on lukuisia muita tekijöitä. Kuten huolto- ja puhtaanapito-ominaisuudet, investointi- ja käyttökustannukset, kestävyys, virtausnopeudet, sisä- ja ulostulolämpötilat, kondensoituminen ja likaantuminen.

Matemaattisten ja mekaanisten seikkojen lisäksi on löydettävä kompromissi myös investointi- sekä käyttökustannusten välillä. Optimointi on jatkuvasti kehittyvä prosessi, joka jalostuu ammattitaidon ja asiantuntemuksen kautta. Mihin tahansa mittaustuloksiin ei kannata luottaa, vaan valita oikeat osaajat, jotka ottavat huomioon olosuhteiden vaatimukset, asiakkaan tarpeet sekä kustannustehokkuuden ja osaavat yhdistää nämä oikeanlaiseksi kokonaisratkaisuksi.

 

sun-622740_1920

 

Fouling in industrial heat recovery

There is still huge potential for energy saving through waste heat recovery in industrial spaces and processes. They create a lot of heat, which could be recovered and utilized. Many times, this is not case, though waste heat recovery and re-use would increase energy efficiency and create cost savings.

There are special requirements for using heat recovery equipment in industrial environment. They need to be durable and easy to keep clean. In industrial spaces, the exhaust air often contains different kinds of impurities, such as dust, oil mist or small metal flakes. These cause fouling in the heat transfer surfaces of the heat exchanger and thus reduced energy efficiency. Even a thin layer of dirt significantly diminishes the heat transfer capacity and the device may operate on a notably lower level of efficiency than originally planned.

Fouling in waste heat recovery is a problem, resulting in investment, energy and maintenance costs. The loss in annual efficiency rate may be as high as 10 % if there if there is fouling in waste heat recovery. This decreases the annual efficiency rate in ventilation by 8%.

The dirtier the heat exchanger gets, the more work it requires to get it clean. Designing the heat exchanger so that it easier to clean, usually results either in an increase in size or decrease in efficiency at the time. This obviously increases the investment / operating costs. These are factors, which should be considered when choosing and dimensioning the heat exchanger. The working life of the device is also something to keep in mind. A more durable device, which is easy to keep clean, will return the original investment through longer working life, through smaller maintenance and operating costs and through minimal down-time.

smoke-258786_1920-1

Puhdistettavuus erittäin tärkeää teollisuuden lämmönsiirtolaitteissa

Lämmöntalteenoton laajempi käyttö mahdollistaisi suuret energiansäästöt teollisuuden tiloissa ja prosesseissa. Niissä syntyy paljon lämpöä, josta iso osa olisi mahdollista ottaa talteen ja hyödyntää. Usein näin ei kuitenkaan tehdä, vaikka hukkalämmön talteenotto sekä uudelleen käyttö lisäisivät laitoksen energiatehokkuutta ja synnyttäisi energiansäästöjä.

Teollisuuskäyttö asettaa lämmöntalteenottolaitteille eritysvaatimuksia. Niiltä vaaditaan esimerkiksi parempia puhdistusominaisuuksia sekä kestävyyttä. Teollisuustiloissa poistoilma sisältää usein erilaisia epäpuhtauksia, kuten pölyä, öljysumua tai metallihiukkasia. Nämä epäpuhtaudet aiheuttavat lämmönvaihtimen lämmönsiirtopintojen likaantumista ja luonnollisesti energiatehokkuuden pienentymistä. Pienikin kerros likaa heikentää lämmönsiirtoa merkittävästi ja laitteen saattaa toimia huomattavasti suunniteltuja arvoja pienemmällä teholla.

Lämmöntalteenoton likaantuminen on aito ongelma, josta seuraa investointi- sekä energiakustannuksia, huoltokustannuksia sekä menetetystä tuotannosta aiheutuneita kustannuksia. Likaantuneen LTO:n tuloilman vuosihyötysuhde puhtaaseen verrattuna saattaa laskennallisesti olla jopa 10% alhaisempi. Tämä laskee myös koko rakennuksen ilmanvaihdon vuosihyötysuhdetta jopa 8%:lla.

Mitä enemmän likaa lämmönvaihtimeen annetaan kertyä, sitä enemmän vaivaa sen puhdistaminen vaatii. Jos vaihtimen puhdistusominaisuuksia koitetaan parantaa, kasvattaa tämä yleensä sen kokoa tai pienentää tehoa. Tämä näkyy luonnollisesti laitteen hankinta / käyttökustannuksissa. Suunnitteluvaiheessa vaihtimen valinta pitäisi pystyä tekemään optimaalisesti yllämainitut tekijät huomioon ottaen. Samalla kannattaa pitää mielessä laitteen käyttöikä. Kestävämpi ja helpommin puhdistettava tuote maksaa ajan kuluessa itsensä takaisin pidemmän käyttöiän, helpomman huollon ja alhaisempien käyttökustannusten sekä vähäisempien käyttökatkosten kautta.

smoke-258786_1920-1

Lyhyt katsaus ilmastoinnin ja ilmanvaihdon historiaan

Kuvitellaanpa seuraavaa: muinaiset roomalaiset lepäävät sohvilla ja orjat viilentävät heitä isoja lehviä heilutellen. Voidaanko tätä pitää alkusysäyksenä ilmanvaihdon kehittymiselle? Varmasti jo muinaisina aikoina on vaadittu kekseliäisyyttä, jotta on selvitty polttavasta kuumuudesta tai talven ankarasta kylmyydestä. Esimerkiksi savea ei valittu asumusten rakennusmateriaaliksi sattumalta, vaan sen eristävät ominaisuudet auttoivat pitämään sisätilan viileänä kesällä ja päinvastoin, auttoivat pitämään asuinolot siedettävinä kylminä talvipäivinä. Tarina kertoo , että roomalaiset asensivat myös putkia kotiensa seinien taakse. Pumppaamalla putket sitten täyteen vettä, saatiin kotia viilennettyä. Vastaavanlaista ideaa käytti lämmitykseen Sergius Orata, jota oletettavasti pidetään yhtenä lattialämmityksen esi-isänä.

ancientrome2 (1)
Kuva Wikipedia.

1500- ja 1600-luvulla ranskalaiset veivät ilmanvaihdon kehitystä eteenpäin asentamalla kaivosluoliin erilaisista tuulettimista ja laipoista koostuvia virityksiä, joiden avulla luoliin saatiin raitista ilmaa. Vuonna 1758 Benjamin Franklin ja John Hadley tekivät merkittävän läpimurron, kun he höyrystymistä tutkiessaan huomasivat, että volatiilien nesteiden höyrystyminen aiheuttaa kappaleen lämpötilassa dramaattista laskua.

Kaikki pienet keksinnöt johtivat kohti ensimmäisen modernin ilmastointilaitteen rakentamiseen. Sen suunnitteli vuonna 1902 New Yorkin pörssiä varten Alfred Wolff. Ilmastoinnin ja ilmanvaihdon kehittymisellä oli suuri vaikutus eri asumis- ja teollisuustilojen mukavuuteen ja se osaltaan vaikutti paljon tuottavuuteen sekä kaupunkien kehittymiseen. Tekniikka kehittyy entisestään ja pian käyttöön otettiin laitteita, joissa ilma liikkui suodattimien ja jäähdytysnestettä sisältävien kennojen läpi. Menetelmä, joka on yleisesti käytössä myös tänä päivänä.

Stockexchange
Kuva Wikipedia.

Suurin kasvu ilmastointi- ja ilmanvaihtojärjestelmien määrässä tapahtui toisen maailman sodan jälkeisenä aikana, kun uusien rakennusten määrä kasvoi huimaa vauhtia. Yhdysvalloissa ilmastoinnin ja ilmanvaihdon kulta-aika nähtiin 1970-luvulla, kunnes Yhdysvalloissa astui voimaan laki energiankäytön vähentämiseksi. Energiasäästö ja energiatehokkuus on tärkeä trendi edelleen tänä päivänä ja siksi alalla kehittyykin jatkuvasti kohti ympäristöystävällisempiä, energiatehokkaampia ja kestävämpiä ratkaisuja.

Lähteet:

http://www.brighthubengineering.com/hvac/26990-history-of-hvac-knowing-the-timeline/

http://www.achrnews.com/articles/87035-an-early-history-of-comfort-heating

http://www.jccomfort.com/history-of-hvac/

Using Economizer to increase boiler efficiency

As requirements for energy savings tighten and costs become higher, every possible way to increase energy efficiency are more valuable than ever. In a boiler, a lot of energy is wasted with the combustion gas. Significant savings can be achieved, if this energy can be recovered and further utilized in the boiler cycle.

laite_1

Econimizers can be used for this type of heat recovery. It acts as a heat exchanger between the combustion gas and the feed water. Economizer is installed at the end of the boiler cycle to cool down combustion gas exiting from the boiler. The recovered energy can be further used to heat the feed water. This way the Economizer improves the operating efficiency of the boiler process.

Below is an example of the energy savings an Economizer offers.

Initial data:

  • Boiler efficiency: 5MW
  • Combustion gas from boiler: 200°C
  • Combustion gas from Economizer: 100°C
  • Energy cost: 50€
  • Operating time: 4000h/a

Results:

  • Economizer power: 257kW
  • Energy savings: 1029MW/a
  • Energy savings: 41466€/a

Kuvankaappaus 2016-5-18 kello 13.55.05

 

The payback time for an Economizer is from 6 months to 4 years depending on case.

 

 

Lämmityskattilan energiatehokkuuden parantaminen Ekonomaiserin avulla

Energiansäästövaateiden kiristyessä ja kustannusten kasvaessa kaikki keinot energiatehokkuuden lisäämiseksi ovat entistä arvokkaampia. Lämmityskattiloissa merkittävä määrä niille syötetystä lämpöenergiasta menee hukkaan kattilasta poistuvan savukaasun mukana. Jos tämä energia saadaan talteen ja uudelleen hyötykäyttöön kattilaprosesseissa, saavutetaan huomattavia säästöjä.

Tämä savukaasujen lämpö voidaan hyödyntää Ekonomaiserilla. Sen avulla lämpöhävikki pienenee ja kattilan hyötysuhde paranee. Ekonomaiseri toimii lämmönvaihtimena savukaasun ja syöttöveden välillä. Se asennetaan kattilan jälkiosaan jäähdyttämään kattilasta tulevaa savukaasuvirtaa. Talteen otetulla lämmöllä voidaan edelleen esilämmittää kattilaan menevää syöttövettä. Ekonomaiseri parantaa näin prosessin kokonaishyötysuhdetta.

laite_1

 

Seuraavassa esimerkki Ekonomaiserin tuomasta energiansäästöstä:

Lähtötiedot:

  • Maakaasukattilan teho: 5MW
  • Savukaasun lämpötila kattilasta: 200°C
  • Savukaasun lämpötila Ekonomaiserista: 100°C
  • Energian hinta: 50€
  • Käyttötunnit: 4000h/a

 

Tulokset:

  • Ekonomaiserin teho: 257kW
  • Energian säästö: 1029MW/a
  • Energian säästö: 51466 €/a

 

Kuvankaappaus 2016-5-18 kello 13.54.52

Keskimäärin ekonomaiseri maksaa itsenä takaisin 1-4 vuodessa tapauksesta riippuen.