Come dimensionare un trasformatore per un Data Center

A prima vista, il dimensionamentoun trasformatore per un data centersembra piuttosto semplice.
Basta sommare i carichi, scegliere un trasformatore, fatto-giusto?

Ma nella vita reale? Di solito non.

Un data center non si comporta come un tipico edificio per uffici in cui la domanda aumenta e diminuisce durante il giorno. I server e i sistemi di alimentazione continuano a funzionare, il raffreddamento è sostanzialmente programmato 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e la domanda di energia può aumentare più velocemente di quanto ci si aspetterebbe-soprattutto con i carichi di lavoro AI e le configurazioni ad alta-densità di oggi.

COSÌdimensionamento del trasformatoreriguarda meno ciò di cui hai bisogno adesso e più ciò di cui avrai bisogno in seguito. Il futuro conta. Molto.

Inizia con la richiesta di energia effettiva

Prima ancora di esaminare i valori nominali dei trasformatori, concentrati su ciò che effettivamente consuma energia all'interno della struttura.

La maggior parte dei data center tende a suddividere il consumo energetico in pochi grandi segmenti:

• Dotazioni informatiche:server, storage, apparecchiature di rete
• Sistemi di raffreddamento
• Attrezzatura di supporto:UPS (centro datiGruppo di continuità)sistemi, illuminazione, monitoraggio e altri ausiliari
•  

Il carico IT è solitamente il numero più semplice da ottenere perché corrisponde direttamente all'attrezzatura in loco. Il raffreddamento può essere un po’ più complicato. A seconda del modello, può essere necessario solo il raffreddamentoDal 30% al 50% del carico IT totale-e nei climi più caldi potrebbe salire più in alto.

Un passo falso comune (e capita più di quanto si ammetta) è quello di dimensionare i trasformatori basandosi solo sulle apparecchiature attualmente installate. Potrebbe funzionare per un po', ma raramente i data center rimangono "così come-sono" a lungo.

Convertire il carico in capacità del trasformatore

Ecco la svolta: i trasformatori sono classificati inkVA, non

kW.

Ciò significa che devi tenere conto difattore di potenza.

Un calcolo iniziale di base è simile al seguente:

• kVA=kW ÷ Fattore di potenza

Esempio:

• Dotazioni informatiche:1.200 kW a 0,95 PF
• Raffreddamento:800 kW a 0,85 PF
• Carichi ausiliari:200 kW a 0,90 PF

Il risultato è circa:

• 1.263 kVA per l'IT
• 941 kVA per il raffreddamento
• 222 kVA per sistemi ausiliari

Totale? All'incirca2.426 kVA.

Ma pochissimi progetti si fermano a questo numero preciso e pulito. Le perdite dell'UPS, le aggiunte pianificate dei rack, la crescita imprevista del carico e una riserva operativa fanno aumentare le dimensioni finali del trasformatore. In molti casi, finisce per avvicinarsi a3.000–3.500 kVA.

L'affidabilità cambia tutto

Onestamente, la ridondanza può essere più importante dei calcoli del carico nella scelta del trasformatore.

Una struttura più piccola potrebbe utilizzare un'architettura di alimentazione più semplice, ma spesso è necessaria per i data center più grandiN+1O2Nridondanza.

• N+1:un trasformatore aggiuntivo disponibile se un'altra unità viene messa fuori servizio
• 2N:due percorsi di alimentazione completamente indipendenti, ciascuno in grado di sostenere l'intero carico

Per i siti di livello III e IV, questo tipo di affidabilità non è una "caratteristica interessante"-è il punto centrale, perché i tempi di inattività semplicemente non sono accettabili.

Le armoniche sono facili da trascurare-finché non lo sono più

I moderni data center sono carichi di apparecchiature non lineari. I server, i sistemi UPS e gli azionamenti-a velocità variabile generano tutti armoniche. Queste armoniche non solo "esistono"-ma creano un riscaldamento aggiuntivo negli avvolgimenti del trasformatore.

E se lo ignori troppo a lungo, potresti notare una minore efficienza e una durata ridotta delle apparecchiature. Non eccezionale.

Ecco perchéTrasformatori di classe K-sono comuni negli ambienti dei data center. Lo vedrai spessoK-13OK-20specificato, ma la risposta reale dipende dallo studio armonico e dal profilo di carico. (Quindi sì,-ogni progetto è leggermente diverso.)

Secco-Tipo o Olio-Immerso?

Per le installazioni interne, molti operatori propendono pertrasformatori di tipo secco-in resina colata. Le ragioni sono piuttosto pratiche:

• migliore sicurezza antincendio
• manutenzione minima
• nessun problema di perdite d'olio
• Più facileinstallazione all'interno degli edifici
•  

Le unità-immerse nell'olio hanno ancora senso in alcune applicazioni esterne e nelle sottostazioni dei servizi pubblici-soprattutto quando sono necessarie capacità più elevate. Sfortunatamente, non esiste una risposta-taglia-adatta a-tutti. Dipende dai requisiti del sito e del progetto.

Lascia spazio alla crescita

C'è un'altra cosa che i team dei data center imparano rapidamente: la domanda tende a crescere più rapidamente del previsto.

Vengono visualizzati nuovi server. La densità dei rack aumenta. I carichi di lavoro dell'intelligenza artificiale si espandono.

Un trasformatore che oggi sembra comodamente sovradimensionato potrebbe sembrare sottodimensionato tra cinque anni.

Ecco perché molti progettisti inseriscono capacità di riserva nel piano originale. L’investimento extra iniziale è spesso più economico della sostituzione successiva dell’infrastruttura (cosa che nessuno vuole fare).

Considerazioni finali

Non esiste un'unica formula perfetta per il dimensionamento del trasformatore che funzioni per ogni data center.

Sì, i calcoli del carico sono importanti. Ma devi anche tenere conto della ridondanza, delle prestazioni armoniche, delle esigenze di raffreddamento, degli obiettivi di efficienza e dei piani di espansione a lungo-termine.

Come esempio generale: una struttura con circa2 MW di carico informaticopotrebbe finire per usaredue trasformatori da circa 3.000–3.500 kVA ciascunoin unN+1impostare. Le specifiche esatte varieranno in base al progetto, ma il principio fondamentale rimane lo stesso:

Dimensionare il trasformatore non solo per il carico odierno, ma per dove è probabile che il sito si trovi tra qualche anno.