Корпоративный ЦОД – простые методы энергоэффективности

Сорокин ОлегЭксперт по направлению ЦОД

Что мы понимаем под этими словами?

Энергоэффективность в ЦОД

Соотношение затрат энергии

на электроснабжение ИТ-систем ЦОД

к затратам энергии на электроснабжение

всех остальных систем

Усреднённая за год мощность, потребляемая системой охлаждения – 62% от полной потребляемой мощности серверной

Обычная серверная с исторически сложившейся инженерной инфраструктурой

Мощность ИТ-нагрузки

Затраты на охлаждение

Потери в ИБП

Питание вспомогательных систем

!!!

• Перейти на использование прецизионных кондиционеров

• Оптимизировать воздушные потоки (перераспределив оборудование и создав изоляцию «горячих коридоров»)

Что делать?

Обычный корпоративный ЦОД с обычной фреоновой системой охлаждения

Мощность ИТ-нагрузки

Затраты на охлаждение

Потери в ИБП

Питание вспомогательных систем

Усреднённая за год мощность, потребляемая системой охлаждения – 38% от полной потребляемой мощности ЦОД

• Использовать фрикулинг (свободное охлаждение)

• Перестать замораживать серверную (и себя заодно)

Что еще можно сделать?

Низкие температуры в серверной/ЦОД могут быть не менее вредны чем повышенные

Аналогичный ЦОД, но с водяным охлаждением и системой фрикулинга

Мощность ИТ-нагрузки

Затраты на охлаждение

Потери в ИБП

Питание вспомогательных систем

Усреднённая за год мощность, потребляемая системой охлаждения – 27% от полной потребляемой мощности ЦОД

Аналогичный ЦОД, но с водяным охлаждением и системой фрикулинга

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сен. Окт. Нояб. Дек. Год

Средний максимум, °C −8,1 −8,4 −0,7 9,6 18,8 21,9 25,8 23,7 16,9 8,2 0,1 −6,6 8,4

Средняя температура, °C −9,7 −11,2 −3,7 5,4 13,9 17,3 20,9 18,8 12,8 5,5 −1,5 −8,5 5,0

Средний минимум, °C −12,3 −14,4 −6,8 1,2 8,9 12,6 15,9 13,8 8,6 2,7 −3,3 −10,6 1,4

Фрикулинг 5 месяцев в году

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сен. Окт. Нояб. Дек. Год

Средний максимум, °C −8,1 −8,4 −0,7 9,6 18,8 21,9 25,8 23,7 16,9 8,2 0,1 −6,6 8,4

Средняя температура, °C −9,7 −11,2 −3,7 5,4 13,9 17,3 20,9 18,8 12,8 5,5 −1,5 −8,5 5,0

Средний минимум, °C −12,3 −14,4 −6,8 1,2 8,9 12,6 15,9 13,8 8,6 2,7 −3,3 −10,6 1,4

Фрикулинг 8 месяцев в году

*

*

* * * *

* * ** * ***

Водяное охлаждение – типовая схема

Чиллер

Обычный температурный диапазон дает нам

5 месяцев фрикулинга

Внешний контур

(водно-гликолевая

смесь)

Внутренний контур(вода)

Теплообменник

Кондиционеры

Насос

Воздух

+200C

Вода

+100C

Вода

+150CГликоль

+70C

Гликоль

+120C

Воздух

+20CВоздух

+100CВоздух

+260C

Вода

+160C

Вода

+210C

Гликоль

+190CГликоль

+140C

Расширенный температурный диапазон дает нам

8 месяцев фрикулинга

t H

Рек. 18-270C <60%

А1 15-320C 20-80%

А2 10-350C 20-80%

А3 5-400C 8-90%

А4 5-400C 8-90%

А4А3

А2

А1

Рекомендации ASHRAE

ЦОД с водяным охлаждением и системой фрикулинга на «теплой» воде

Мощность ИТ-нагрузки

Затраты на охлаждение

Потери в ИБП

Питание вспомогательных систем

Усреднённая за год мощность, потребляемая системой охлаждения – 18% от полной потребляемой мощности ЦОД

Самое простое решение – гнать воздух с улицы (прямой фрикулинг). Дёшево, эффективно, дорого в эксплуатации.

Технически красивое решение – использовать для фрикулинга воздухо-воздушный теплообменник.

Какие есть альтернативы

Решение, работающее круглый год: установки с адиабатическим охлаждением (AHU, «экономайзеры», и т. п.).

Есть и другие варианты, но не все они доступны, и не все применимы в сравнительно небольших корпоративных ЦОД

Принцип работы теплообменникаИспользовать холодный воздух, забираемый улицы, для охлаждения воздуха, циркулирующего внутри ЦОД

Принцип работы теплообменника

Тёплый воздух из горячего коридора

Охлаждённый воздух в холодный коридор

Холодный воздух с улицы

Тёплый воздух обратно на улицу

Воздух

+40CВоздух

+300C

Воздух

+200CВоздух

+140C

Это лучше, чем вентиляция!

Холодный воздух с улицы

Тёплый воздух из горячего коридора

Два воздушных контура, «внутренний» воздух не смешивается с уличным.

Воздух внутри ЦОД всегда чистый, нет частой замены дорогостоящих фильтров.

Как это выглядит

Что делать летом?

Тёплый воздух из горячего коридора

Охлаждённый воздух в холодный коридор

Не очень холодный

воздух с улицы

Тёплый воздух обратно на улицу

Воздух

+220CВоздух

+300C

Воздух

+200CВоздух

+140C

Воздух

+40C

Что делать летом?

Тёплый воздух из горячего коридора

Охлаждённый воздух в холодный коридор

Совсем не холодный

воздух с улицы

Тёплый воздух обратно на улицу

Воздух

+300CВоздух

+300C

Воздух

+200CВоздух

+200C

Воздух

+100C

Воздух

+260C

Решение не идеальное, но нам подходит

Производительность системы с испарением воды зависит от влажности воздуха.

Переходы между режимами – не только по температуре!

Большая и красивая машина

Когда включается компрессор?

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сен. Окт. Нояб. Дек. Год

Средний максимум, °C −8,1 −8,4 −0,7 9,6 18,8 21,9 25,8 23,7 16,9 8,2 0,1 −6,6 8,4

Средняя температура, °C −9,7 −11,2 −3,7 5,4 13,9 17,3 20,9 18,8 12,8 5,5 −1,5 −8,5 5,0

Средний минимум, °C −12,3 −14,4 −6,8 1,2 8,9 12,6 15,9 13,8 8,6 2,7 −3,3 −10,6 1,4

Фрикулинг 5 месяцев в году

Показатель Янв. Фев. Март Апр. Май Июнь Июль Авг. Сен. Окт. Нояб. Дек. Год

Средний максимум, °C −8,1 −8,4 −0,7 9,6 18,8 21,9 25,8 23,7 16,9 8,2 0,1 −6,6 8,4

Средняя температура, °C −9,7 −11,2 −3,7 5,4 13,9 17,3 20,9 18,8 12,8 5,5 −1,5 −8,5 5,0

Средний минимум, °C −12,3 −14,4 −6,8 1,2 8,9 12,6 15,9 13,8 8,6 2,7 −3,3 −10,6 1,4

Фрикулинг 10-11 месяцев в году

*

*

* * * *

* * ** * *** **

Недостатки? Есть один…К сожалению, за всё приходится чем-то платить.

Установка, размещённая не в машинном зале, требует воздуховодов большого сечения, которые занимают много места.

Приспособиться к существующему помещению получится не всегда.

ЦОД с воздухо-воздушным теплообменником и адиабатическим охлаждением

Мощность ИТ-нагрузки

Затраты на охлаждение

Потери в ИБП

Питание вспомогательных систем

Усреднённая за год мощность, потребляемая системой охлаждения – 10% от полной потребляемой мощности ЦОД

Обсудим вопросы?

Благодарю за внимание!