+7 (495) 545-44-85 8 (800) 775-04-59
Серверные системы и сетевое оборудование от всемирно известных вендоров

Услуги ИТ-аутсорсинга

4:55
Пн.- Пт. с 09.00 до 19.00 ч.

Как повысить энергоэффективность дата-центра

Спецпредложения
x
Посмотреть все
спецпредложения
acticle-energoeffektivnost-data-centrov/

Одной из важнейших статей затрат владельцев современных центров обработки данных является электричество. При этом на поддержание работы вычислительных систем приходится всего около 30% от всей энергии, потребляемой дата-центром. Основным потребителем энергии в современном дата-центре являются системы охлаждения.

Одной из самых распространенных сегодня схем организации охлаждения дата-центра предполагает использование чиллеров или прецизионных кондиционеров с прямым расширением (DX -системы). Такая схема «съедает» примерно 45% электроэнергии, поставляемой в дата-центр. Часть энергозатрат приходится на системы контроля температуры, около 12% составляют потери энергии при распределении в электросетях и бесперебойниках. Кроме того, часть энергии забирает и автоматизированная система диспетчерского управления.

Как сэкономить на охлаждении

В связи с этим одной из важнейших характеристик современного центра обработки данных является коэффициент энергоэффективности PUE. Этот коэффициент рассчитывается как отношение общего энергопотребления дата-цента к потребностям IT-оборудования. По сути этот коэффициент выражает количество энергии, которое расходуется на поддержку работы обслуживающих систем.

Хорошим показателем считается PUE равный 1,2 – 1,4, однако компания Facebook в своем экспериментальном дата-центре продемонстрировала, что этот показатель может достигать 1,05-1,1. Попробуем разобраться, какие же технологии позволяют сократить расход электроэнергии.

Чаще всего для экономии электроэнергии используют следующие технологии:

  • чиллеры со свободным охлаждением
  • адиабатическое охлаждение
  • системы FFC (полного свободного охлаждения)
  • разделение холодных и горячих коридоров
  • технология оптимизации воздушных потоков
  • спиральные компрессоры
  • двигатели с электронными коммутаторами

Традиционный подход

Традиционные системы охлаждения позволяют также снизить PUE, в том числе и с помощью изоляции горячих и холодных коридоров. Один из ведущих производителей инженерных систем компания Schneider Electric, заявляет, что этот подход позволяет ежегодно экономить до 43% энергии, что примерно равно уменьшению показателя PUE на 15%.

Еще один распространенный вариант - использование вентиляционного оборудования и кондиционеров с электронно-коммутируемыми двигателями и спиральными компрессорами Scroll Digital в чиллерах. Эти решения позволяют регулировать производительность в соответствии с текущей нагрузкой, обеспечивая до 30% экономии энергии. Сегодня такой подход уже стал de facto стандартом при построении центра обработки данных.

Использование наружного воздуха

В некоторых странах, в том числе и в России, климатические условия позволяют реализовать технологию «Free Cooling», которая предполагает использование естественного холодного воздуха с улицы.

Благодаря тому, что а некоторых регионах России холодное время года длится до полугода, чиллеры с функцией свободного охлаждения позволяют обеспечивать снабжение дата-центра холодным воздухом без использования компрессора – самого энергоемкого элемента системы. В зависимости от конфигурации и нагрузки на вычислительную системы при использовании наружного воздуха подключение компрессора может требоваться только при достижении температуры воздуха 5 градусов и выше. Использование технологии свободного охлаждения позволяет сберечь до 40% энергии. Энергоэффективность таких решений для России может достигать 1,3-1,4.

Логическим продолжением таких систем являются системы полного свободного охлаждения. Эта технология базируется на принципе теплообмена между воздухом внутри дата-центра и холодным воздухом снаружи. Уличный воздух подается на роторный теплообменник, который обеспечивает охлаждение воздуха внутри ЦОД, а контроль температуры реализуется путем изменения скорости вращения этого теплообменника.

У нас в стране эту технологию внедряет в первую очередь компания Ayaks Engineering, предлагающая собственное запатентованное решение. Предлагаемая схема позволяет использовать для охлаждения центров обработки данных наружный воздух температурой до +22 градусов. Если температура окружающего воздуха выше, подключаются контуры адиабатического охлаждения и компрессорный фреоновый модуль DX. Компания утверждает, что применение этого решения позволит сократить расходы энергии на 60% по сравнению с классическими схемами охлаждения и достичь среднегодового значения PUE на уровне 1,16.

Дата-центр Facebook, о котором мы упоминали ранее, также базируется на принципе полного свободного охлаждения, но с использованием другой технологии – фрикулинга (прямого свободного охлаждения). Если упрощенно, то приточно-вытяжная вентиляционная установка, которая комплектуется секциями фильтров, подогрева и осушения воздуха и адиабатического охлаждения. Система очищает наружный воздух и после подготовки подает его к серверному оборудованию. Такая система наиболее энергоэффективна, но сложна в реализации, потому что воздух должен быть тщательно отфильтрован от пыли и примесей, а также обладать строго определенным уровнем влажности. Такую систему достаточно просто реализовать при возведении нового центра обработки данных, но очень трудно установить при реконструкции уже существующего здания. Рисунок ниже демонстрирует распределение энергопотребления с функцией фрикулинга.

Адиабатическое охлаждение

Еще один современный способ охлаждения воздуха в ЦОД – это адиабатическое охлаждение. Здесь для теплоотведения используется вода, которая распыляется в виде мельчайших капель, которые испаряясь, поглощают тепло и уменьшают температуру воздуха. Наибольшую эффективность такие системы гарантируют в теплом и сухом климате. Если же влажность наружного воздуха высока (например, идет дождь), то технология перестает работать. При использовании этого подхода экономится до 60-90% энергии в зависимости от региона по отношению к классическим системам на основе чиллеров или DX-системам, но здесь необходимо учитывать дополнительные расходы на воду.

Важное значение имеет и оптимизация использования имеющихся серверов. Сделать это можно, например, активно внедряя средства виртуализации. Несколько виртуальных машин могут эффективно работать на одном физическом сервере. Кроме того, модульный подход к построению всего дата-центра также позволит увеличить PUE ЦОДа. Использование модульного принципа позволяет добиться правильного баланса между нагрузкой и обслуживающей инфраструктурой, обеспечивая существенное повышение энергоэффективности.