Využití odpadního tepla z výpočetní techniky

Abstract

Tato diplomová práce si klade za cíl zhodnotit možnosti využití odpadního tepla z výpočetní techniky jako nový, alternativní zdroj energie zejména pro vytápění a přípravu teplé vody. Práce obsahuje teoretickou část o principech návrhu, provozu a možnostech získávání tepla z datových center. Jako nejvhodnější zdroj pro zpětné získávání tepla z výpočetní techniky byla vyhodnocena datová centra s vodním chlazením. Následuje technické řešení pro konkrétní bytový komplex Park Hloubětín v Praze, ve kterém je nově navržené datové centrum pro pokrytí potřeb objektů. Důraz byl kladen na návrh chladicího systému datového centra a jeho napojení na otopnou soustavu bytového komplexu. Součástí je zjednodušená výkresová dokumentace otopné soustavy jednoho bytového domu. V rámci diplomové práce byl vytvořen výpočetní nástroj pro vyhodnocení záměru propojení výpočetního centra s bytovou či administrativní budovou. Program může být využit developerem nebo provozovatelem datového centra pro zjištění vhodnosti této instalace. Vstupem programu jsou parametry objektu a datového centra. Na jejich základě je proveden výpočet potřeb tepla pro vytápění a přípravu teplé vody. Výstupem programu jsou technické informace o požadavcích datového centra, velikost investice a doba návratnosti, vliv na životní prostředí a efektivita zpětného využívání tepla. Zpětné využití odpadního tepla z výpočetní techniky je technicky proveditelné. Nevýhodou je nutnost využití vodního chlazení, které není dnes běžným standardem a vede ke zvýšení vstupních nákladů. Zvýšení investičních nákladů je ovšem ekonomicky rentabilní, obzvláště pro nově budovaná datová centra. Zároveň tímto řešením dojde k výraznému snížení zátěže na životní prostředí, a to ze strany datového centra i budovy, zlepšení ekologických ukazatelů datového centra a je jednou z možností, jak docílit evropských či celosvětových ekologických cílů.

The purpose of this master thesis is to evaluate the possibility of reusing waste heat from IT equipment, mainly for heating and domestic hot water. The paper includes a theoretical part about data center design, operation and waste heat recovery solutions. The optimal technology for this purpose are data centers with water cooled systems. The theoretical part is followed by a technical solution for an apartment complex of Park Hloubětín in Prague. A new data center is situated inside the complex to supply its heat demand. Emphasis has been especially laid on the cooling solution of the data center and its connection with the heating system of the apartment complex. A simplified drawing documentation of one apartment block is included in the thesis. A calculation software has been created for this thesis. The program can be used by a developer or a data center operator to evaluate the suitability of reusing data center waste heat in a given administrative or residential building. Input data are the building and data center parameters. Output data are technical information about data center requirements, investment cost and payback time, environmental impact and the effectiveness of heat recovery. Heat recovery from IT equipment is technically possible. The downside is the necessity of using water cooling systems. Water cooling is not a usual standard and thus leads to increased initial costs. The saving on heat exceeds the increased initial costs and the system is profitable. It is more lucrative to apply these methods in newly build data centers. The environmental impact can be vastly reduced by implementing heat recovery systems in data centers, as well as improving data center ecological index. The described method is one of the alternatives for achieving European and worldwide environmental targets.