Data centers around the world are using energy to process large amounts of data. Energy consumption is increasing with accelerating data usage, and data traffic is expected to increase by 20 percentage units each year between 2016 and 2022. More data center operators choose to place their data centers operation in Sweden due to favorable climate conditions, cheap renewable electricity and technical skills. In data centers, the IT-equipment generates a large amount of heat which must be removed to ensure that servers maintain their performance and service life. The abducted heat can either be ventilated to the surroundings or be used to heat other premises. In this study, four cooling models were developed and evaluated from an economic and environmental perspective. For the economic perspective, a life- cycle cost for each system was calculated for 20 years, and for the environmental perspective, the carbon dioxide emission generated by the cooling systems were analyzed. The cooling systems that were compared were district cooling, free cooling with a cooling tower, cooling machine and heat pump with heat recovery to a district heating network. The cooling systems were further assumed to be used in their respective optimal operating environment. The cost analyses showed that there were large differences in the total cost between each respective cooling system. Free cooling with a cooling tower had the lowest cost while district cooling accounted for the highest cost. Selling waste heat to a district heating supplier could in this study reduce the total cost by approximately 27 %, for 20 years of use of a data center with an installed IT- power of 1 MW, provided that the electricity price does not change significantly from today's market price. The district cooling technique was the most expensive and has disadvantages due to current energy tax policies, because district cooling suppliers are not entitled to tax subsidy. In this work, carbon dioxide emissions were assumed to be caused only by electricity used for cooling equipment. This resulted in that the heat pump with heat recovery was the best option for minimizing carbon dioxide emission. Recovering heat could furthermore reduce the carbon dioxide emission significantly, provided that the electricity was cleaner than district heating. / Serverhallar världen över använder sig av en stor mängd energi för att processa dagens enorma datamängder. Energiåtgången ökar med ett stigande databehov, och datatrafiken förväntas att öka med 20 procentenheter varje år mellan 2016 och 2022. Fler aktörer väljer att placera sin serverhallsverksamhet i Sverige på grund av gynnsamma klimatförhållanden, billig förnyelsebar el och teknisk kompetens.I serverhallarna genererar IT-utrusningen en stor mängd värme, som måste föras bort för att servrarna ska bibehålla sin prestanda och livslängd. Den bortförda värmen kan antingen fläktas ut till omgivningen eller tas tillvara på för att värma upp andra lokaler.I denna studie togs fyra kylmodeller fram och utvärderades utifrån ett ekonomiskt- och miljömässigt perspektiv. För det ekonomiska perspektivet beräknades en livscykelkostnad för respektive system för 20 år, och för miljöperspektivet analyserades vilka koldioxidutsläpp driften av kylsystemen genererar. Kylsystemen som jämfördes var fjärrkyla, frikyla med kyltorn, kylmaskin och kylvärmepump med värmeåtervinning till ett fjärrvärmenät.Kylsystemen antogs vidare att användas i deras respektive optimala driftsmiljö. Kostnadsanalysen visade att det fanns stora skillnader i totalkostnad mellan de respektive kylsystemen. Frikyla med kyltorn hade den lägsta kostnaden medan fjärrkylatekniken stod för den högsta kostnaden. Att sälja spillvärmen till en fjärrvärmeleverantör kunde i denna studie reducera totalkostnaden med cirka 27 %, för 20 års användning av en serverhall med 1 MW installerad IT-effekt. Men detta under förutsättningen att elpriset inte ändrar sig signifikant från dagens marknadspris. Fjärrkylatekniken var dyrast och missgynnas på grund av rådande energiskattepolitik, eftersom fjärrkylaleverantörer inte får ta del av skattesubventioner på el.I detta arbete antogs koldioxidutsläppen endast orsakas av använd el för kylutrustningen. Detta gav att kylvärmepumpen med värmeåtervinning var det bästa alternativet för att minimera koldioxidutsläppen. Att återvinna värmen kunde vidare även reducera nettoutsläppen av koldioxid kraftigt, men under förutsättningen att den använda elen var renare än fjärrvärmen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-226871 |
| Date | January 2017 |
| Creators | Sellstedt, Magnus, Sjöling, Andreas |
| Publisher | KTH, Energiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; EGI_2017:2048 |
Page generated in 0.0015 seconds