Upload
zenon-ruta
View
264
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Chłodzenie serwerowni, a optymalizacja zużycia energii elektrycznej
Opracował: Zenon Ruta, Nordea Bank AB Oddział w Polsce S.A., 2015
Grupa Nordea
■ Nordea jest wiodącą grupą finansową
w północnej Europie oraz w regionie
Morza Bałtyckiego i oferuje usługi w ramach
bankowości detalicznej, bankowości
korporacyjnej i instytucjonalnej oraz
ubezpieczenia.
■ Aktywa grupy wynoszą 679,9 mld EUR,
dwukrotnie więcej niż łączne aktywa
polskiego sektora bankowego
■ Nordea jest światowym liderem bankowości
internetowej z 6,1 mln klientów
■ W Polsce Nordea jest obecna w Łodzi: Nordea
Operations Centre, które świadczy usługi
skandynawskim oddziałom banku i w Trójmieście,
gdzie znajdują się działy IT wspierające Grupę:
Nordea IT Polska i Capital Markets IT.
Źródło: materiały wewnętrzne Grupy Nordea, 06.2015
I. Struktura zużycia energii elektrycznej w Ośrodku Przetwarzania Danych (OPD)
II. Podstawowe pojęcia z zakresu klimatyzacji
III. Wykres psychrometryczny
IV. Zasada działania systemu chłodzenia z funkcją free-cooling
V. Dobór poziomu wilgotności powietrza
VI. Przykład - awaria nawilżacza
VII. Podsumowanie
Konspekt prelekcji
I. Struktura zużycia energii elektrycznej w OPD
1 The Green Grid - „PUE: A comprehensive examination of the metric„.2 Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 113 Rev 2
Wskaźnik efektywności wykorzystania energii elektrycznej w OPD - PUE (Power Usage Effectiveness) został zdefiniowany przez The Green Grid w 2007 roku.
��� �������� ��������
��������� �����������
1
Rozpływ energii elektrycznej w typowym OPD 2
(dwutorowe zasilanie, N+1 CRAC, wykorzystanie OPD w 30%)
PUE 2,13 1,76
Moc [kW] % [kW] %
Chiller 245 23% 82 9%
Humidifier 32 3% 11 1%
CRAC/CRAH 160 15% 160 18%
IT Equipment 500 47% 500 57%
PDU 32 3% 32 4%
UPS 64 6% 64 7%
Lighting / aux devices 21 2% 21 2%
Switchgear / generator
11 1% 11 1%
Razem: 1064 100% 879 100,0%
Rozpływ mocy w typowym Data Center1
1 Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 113 Rev 2
Wyliczenia kosztów energii elektrycznej dla przykładowego OPD
Koszt energii elektrycznej w ciągu roku brutto wyniosą około: 4,19 mln zł 3,47 mln zł
Przyjmując cenę energii elektrycznej około 450 zł brutto / MWh
I. Struktura zużycia energii elektrycznej w OPD
PUE 2,13 1,76
Moc [kW] % [kW] %
Chiller 245 23% 82 9%
Humidifier 32 3% 11 1%
CRAC/CRAH 160 15% 160 18%
IT Equipment 500 47% 500 57%
PDU 32 3% 32 4%
UPS 64 6% 64 7%
Lighting / aux devices 21 2% 21 2%
Switchgear / generator
11 1% 11 1%
Razem: 1064 100% 879 100,0%
Rozpływ mocy w typowym Data Center1
1 Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 113 Rev 2
Wyliczenia kosztów energii elektrycznej dla przykładowego OPD
Koszt energii elektrycznej w ciągu roku brutto wyniosą około: 4,19 mln zł 3,47 mln zł
Przyjmując cenę energii elektrycznej około 450 zł brutto / MWh
I. Struktura zużycia energii elektrycznej w OPD
• Powietrze suche - mieszanina gazów
• 78% - azot (N2), 21% - tlen (O2), niecały 1% - inne gazy.
• V = 1m3, mp = 1kg (t = 20oC, pp = 1000hPa, RH% = 0%).
Zagrożenie ładunkami elektrostatycznymi.
• Powietrze wilgotne – mieszanina powietrza suchego oraz zawartej w nim wody,
która może znajdować się w stanie gazowym, ciekłym lub stałym.
• V = 1m3, mp = 1kg, mw = 0,0074kg (t = 20oC, pp = 1000hPa, RH% = 50%).
II. Podstawowe pojęcia z zakresu wentylacji i klimatyzacji
• Powietrze suche - mieszaniną gazów
• 78% - azot (N2), 21% - tlen (O2), niecały 1% - inne gazy.
• V = 1m3, mp = 1kg (t = 20oC, pp = 1000hPa, RH% = 0%).
Zagrożenie ładunkami elektrostatycznymi.
• Powietrze wilgotne – mieszanina powietrza suchego oraz zawartej w nim wody,
która może znajdować się w stanie gazowym, ciekłym lub stałym.
• V = 1m3, mp = 1kg, mw = 0,0074kg (t = 20oC, pp = 1000hPa, RH% = 50%).
II. Podstawowe pojęcia z zakresu wentylacji i klimatyzacji
• Wilgotność bezwzględna – masa pary wodnej wyrażona w gramach zawarta w
1m3 powietrza.
• Wilgotność właściwa – masa pary wodnej wyrażona w gramach przypadająca
na 1kg powietrza (powietrza ważonego razem z parą wodną).
• Wilgotność względna – wyrażony w procentach stosunek ciśnienia
cząsteczkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do ciśnienia cząstkowego
pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze (RH %).
• Temperatura punktu rosy – jest to temperatura w której para wodna osiąga
stan nasycenia, czyli jest to temperatura w której może rozpocząć się proces
skraplania pary wodnej (przy zastanym składzie i ciśnieniu powietrza).
II. Podstawowe pojęcia z zakresu wentylacji i klimatyzacji
• Wilgotność bezwzględna – masa pary wodnej wyrażona w gramach zawarta w
1m3 powietrza.
• Wilgotność właściwa – masa pary wodnej wyrażona w gramach przypadająca
na 1kg powietrza (powietrza ważonego razem z parą wodną).
• Wilgotność względna – wyrażony w procentach stosunek ciśnienia
cząsteczkowego pary wodnej zawartej w powietrzu do ciśnienia cząstkowego
pary wodnej nasyconej w tej samej temperaturze (RH %).
• Temperatura punktu rosy – jest to temperatura w której para wodna osiąga
stan nasycenia, czyli jest to temperatura w której może rozpocząć się proces
skraplania pary wodnej (przy zastanym składzie i ciśnieniu powietrza).
II. Podstawowe pojęcia z zakresu wentylacji i klimatyzacji
III. Wykres psychrometryczny
1 Carrier Corporation Cat. No. 794-001, dated 1975
1
Psychrometr Assmanna
Podniesienie wartości temperatury w zimnym korytarzu umożliwi zmianę parametrów pracy systemu klimatyzacyjnego, które
przełożą się na podwyższenie progu temperatury zewnętrznej przy którym możliwe będzie wykorzystywanie „Free Coolingu”
- czyli skróci się czas pracy sprężarek w chillerach.
Przykładowe dobowe wykresy temperatur w okresie całego roku oraz spodziewane okresy czasu pracy systemu
klimatyzacyjnego z wykorzystaniem funkcji „Free Coolingu”.
Praca z Free Coolingiem
Praca sprężarek
IV. Zasada działania systemu chłodzenia z funkcją free-cooling
Praca z Free Coolingiem
Praca sprężarek
IV. Zasada działania systemu chłodzenia z funkcją free-coolingPodniesienie wartości temperatury w zimnym korytarzu umożliwi zmianę parametrów pracy systemu klimatyzacyjnego, które
przełożą się na podwyższenie progu temperatury zewnętrznej przy którym możliwe będzie wykorzystywanie „Free Coolingu”
- czyli skróci się czas pracy sprężarek w chillerach.
Przykładowe dobowe wykresy temperatur w okresie całego roku oraz spodziewane okresy czasu pracy systemu
klimatyzacyjnego z wykorzystaniem funkcji „Free Coolingu”.
V. Dobór poziomu wilgotności powietrza
1 Carrier Corporation Cat. No. 794-001, dated 1975
1
9oC
0.0075
1 Carrier Corporation Cat. No. 794-001, dated 1975
14oC
1
9oC
V. Dobór poziomu wilgotności powietrza
0.0075
0.010
1 Carrier Corporation Cat. No. 794-001, dated 1975
V. Dobór poziomu wilgotności powietrza
1
9oC6oC
0.0075
0.006
2 Carrier Corporation Cat. No. 794-001, dated 1975
V. Dobór poziomu wilgotności powietrza
1 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments, ASHRAE TC 9.9
ASHRAE Termal Guideline1
Recommended
2
Allowable
9oC6oC
0.0075
0.006
VI. Przykład - awaria nawilżacza
III zmiana I zmiana II zmiana
1 2 3 4
1. Awaria nawilżacza.
2. Ustabilizowanie się poziomu wilgotności względnej w serwerowni (temperatura punktu rosy < temperatury wody lodowej).
3. Spadek wilgotności spowodowany np. schłodzeniem wody lodowej poniżej temperatury punktu rosy.
4. Uruchomienie naprawionego nawilżacza.
Wykres wilgotności RH powietrza w zimnych korytarzach
1 Carrier Corporation Cat. No. 794-001, dated 1975
1
9oC7oC
VI. Przykład - awaria nawilżacza
0.0075
0.006
Systemy chłodnicze z funkcją free-coolingu mogą pracować bardzo efektywnie nawet w okresach wyższych temperatur.
Szczególnie korzystne może być stosowanie nieco wyższych temperatur wewnątrz komory serwerowej, co musi być powiązane z podwyższeniem parametrów pracy systemu chłodzącego powietrze.
Układy automatyki mogą dostosowywać temperaturę wody lodowej do zadanej temperatury wewnątrz komory serwerowej, ale dodatkowo powinny uwzględniać poziom wymaganej wilgotności powietrza.
Taki układ powinien współpracować z system nawilżania powietrza i regulować temperaturę wody lodowej w pobliżu temperatury punktu rosy w ten sposób, aby niepotrzebnie nie powodować osuszania powietrza.
VII. Podsumowanie