Konesalin hukkalämmön hyödyntämismahdollisuudet toimistorakennuksessa

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää keinoja, joilla konesalissa syntyvä hukkalämpö voidaan hyödyntää lähellä sijaitsevaan toimistorakennukseen. Lämpökuormat kasvavat konesaleissa koko ajan, sillä yritykset siirtävät omia palvelimiaan suurempiin keskuksiin.

Konesalit vaativat jäähdytystä ympäri vuoden. Edullisin tapa toteuttaa jäähdytys on vapaajäähdytys, mutta kesäaikaan useimmissa konesaleissa joudutaan käyttämään konejäähdytystä. Tarkasteltavassa kohteessa käytetään puolet vuodesta vapaajäähdytystä ja puolet konejäähdytystä. Järjestelmää muokataan siten, että voidaan käyttää portaattomasti osittaista vapaa- ja konejäähdytystä syksyisin ja keväisin. Tällä toimenpiteellä voidaan saada kaksi kuukautta lisää vapaajäähdytysaikaa, joka tarkoittaa merkittävää energiansäästöä.

Konesalissa syntyvää hukkalämpöä on mahdollista hyödyntää toimistorakennuksen tuloilman esilämmitykseen, lattialämmitykseen ja käyttöveden esilämmitykseen. Hukkalämmön hyödyntäminen lattialämmitykseen ja käyttöveden esilämmitykseen on mahdollista ainoastaan kesällä, kun käytetään konejäähdytystä. Kesällä ei ole juuri tarvetta lämmitykselle ja käyttövedenkulutus toimistorakennuksessa on vähäistä, joten hukkalämmön hyödyntämisestä ei ole mahdollista saada merkittävää säästöä.

Tuloilman esilämmitykseen hukkalämpöä voidaan hyödyntää talvella, kun käytetään vapaajäähdytystä. Tämän hetkisellä lämpökuormalla pelkkä esilämmitys ja ilmanvaihtojärjestelmän lämmöntalteenottolaitteisto eivät riitä, vaan järjestelmä vaatii jälkilämmityspatterin tuloilman lämpötilan nostamiseksi sisäänpuhalluslämpötilaan. Tulevaisuudessa lämpökuorman kasvaessa jälkilämmityspatteria ei enää tarvita, sillä hukkalämpö ja ilmanvaihdon lämmöntalteenotto riittävät tuloilman lämmitykseen.

The purpose of this bachelor's thesis was to find out ways to use waste heat from data center to office building. The heat loads in data centers have grown recently because companies are outsourcing their servers to data center enterprises.

Data centers need cooling throughout the year. The best way to cool is to use free cooling but it can only be used during winter in most data centers. In summer time compressor has to be used to produce cool. The data center which is under review in this bachelor's thesis is using free cooling half of the year and compressor for the other half. The system will be modified to make possible of variable partial free and compressor cooling during spring and autumn. This act will make it possible to use two more months of free cooling.

The waste heat produced in data center can be used in office building nearby to preheat the inlet air, underfloor heating and preheating hot water. Underfloor heating and preheating hot water can only be used in summer when cooling by compressor. At the summer time there is not much need for heating and office building doesn't use hot water enough to make it benefit.

Preheating the inlet air during winter when free cooling is used is the best way to use waste heat from data center. At the moment the heat load in data center isn't high enough so the system needs an extra heating coil beside of preheat coil and the heat recovery of the air conditioning unit. In future when the head load in data center will grow the extra heating coil will no longer be needed.