Климатизация на центрове за данни

ОВКСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 1, 2015

Намалена консумация на енергия и СО2 емисии с технологията свободно охлаждане (free-cooling)

Cпецификата на работа на центровете за данни определя значителните количества енергия, които изразходват, както и приноса им към изхвърляните в атмосферата вредни емисии. Високата плътност на оборудването и увеличеният брой на сървърните помещения са само част от причините за това значително енергопотребление в центровете за данни, което ги превръща в един от основните консуматори на електроенергия.

На фона на все по-голямата атрактивност на енергийно ефективните технологии и стремежа към ограничаване на потреблението на енергия, според направени проучвания разходът на енергия в дейта центровете непрекъснато нараства.

Проучванията сочат, че на практика по-голямата част от тази енергия се изразходва не за захранване на сървърите, а за поддържане на обслужващите системи. Поради тази причина актуалната тенденция при изграждането на центровете за данни е усъвършенстването на технологиите за икономично използване на електроенергия не само на ИТ оборудването, но и при инженерните системи.

За целта са въведени два показателя за енергийна ефективност на центровете - Power Usage Effectiveness (PUE) и Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE). И двата коефициента са въведени от The Green Grid Consortium (глобален консорциум от ИТ компании и професионалисти, търсещи начини за подобряване на енергийната ефективност на центровете за данни и бизнес компютърните системи) и към момента са общопризнати мерки за ефективност в световен мащаб.

Индикаторът PUE е широко използван в ИТ индустрията показател, който показва количеството енергия, използвано за захранване на ИТ оборудването в даден център, срещу осигуряването на охлаждане и други поддържащи функции. Колкото по-висока е тази стойност, толкова повече енергия се изразходва не за захранване на ИТ компонентите, а за съпътстващи процеси: охлаждане, осветление, UPS-и и т. н.

Традиционно в ИТ индустрията PUE се движи около 1.5, но някои от най-новите центрове на данни (например на Facebook) достигат нива под 1.1. Основна цел на бранша е коефициентът да бъде 1.

Показателят Ефективност на инфраструктурата на дейта центъра (Data Center Infrastructure Efficiency, DCIE) определя общата ефективност на изчислителния център в процентно изражение, разделяйки енергийните разходи на ИТ оборудването от общите разходи за експлоатация на центъра. Направени изчисления на базата на двата коефициента и други проучвания посочват

климатичната система като основен енергиен консуматор
Голяма част от изразходваната енергия в центровете е вследствие от работата на климатичната инсталация, която целогодишно поддържа в тесни граници необходимите параметри на микроклимата.

Известно е, че в процеса на функционирането си сървърните системи генерират огромно количество топлина. Ако не се използва система за охлаждане, температурата в помещенията би се покачила до нива, които могат да причинят авария, при това за много кратко време. Затова се налага въздухът непрекъснато да се охлажда - денонощно и целогодишно.

Това е причината водещите производители на системи за прецизна климатизация да инвестират сериозно в решаване на проблема с икономията на електроенергия, търсейки всякакви възможни начини за повишаване на енергийната ефективност на системите.

Част от решенията, насочени към постигане на икономия на енергия, са свързани с постигане на по-добро разпределение на охлаждащия въздух вътре в помещението. Други - с подобряване конструкцията на прецизния климатик с цел повишаване на коефициента му на полезно действие и намаляване на загубите на енергия. Възможно решение на проблема е свързано с използването на особеностите на климата в района.

Free-cooling технологията
Характерна специфика на умереноконтиненталния климат, който е характерен и за нашата държава, е наличието на периоди с високи и с ниски температури на външния въздух. През студените месеци външният въздух успешно може да се използва за охлаждане на помещенията в дейта центровете.

В този случай, за отвеждане на излишната топлина се използва много по-малко енергия, тъй като охлаждането на хладилния агент се постига чрез студения външен въздух. Описаната накратко технология е известна под наименованието свободно охлаждане (free-cooling) и се използва предимно за прецизните климатици.

Превключването на климатика в режим на работа с използване на външен въздух се осъществява автоматично, ако външните температури се понижат до достатъчно ниски стойности. В същото време използването на външен въздух не нарушава по никакъв начин стабилността на поддържания микроклимат в сървърните помещения. Този режим на работа не се отразява на работоспособността на оборудването.

В практиката се използват няколко схеми на реализация на т. нар. свободно охлаждане. Една от често прилаганите и наложили се в практиката схеми е базирана на използването на допълнителен контур с междинен студоносител. Преносът на топлина се осъществява от течност, охлаждаща се в топлообменник, разположен от външната страна на сградата.

За да се избегне замръзването на водата в тънките тръби на въздушния топлообменник (при отрицателни температури на външния въздух), като междинен студоносител в повечето случаи се използва воден разтвор на етиленгликол. При работа на климатика в този режим се постига намаляване на енергопотреблението, тъй като компресорът не работи, а енергията се изразходва само за захранване на помпите и вентилатора. Това допринася за удължаване живота на компресора.

Сред предимствата на free-cooling режима е и фактът, че при аварийна ситуация, например прекъсване на електрозахранването, климатикът преминава в този режим на работа, като изразходва много по-малко електроенергия. Благодарение на това, той може да работи дълго време, захранван от резервни батерии.

Възможността за работа на прецизния климатик в режим на свободно охлаждане в изключителна степен зависи от климатичните условия. Размерът, с който ще се намалят енергийните разходи, се определя изцяло от температурите на външния въздух. Направени проучвания показват, че за държавите от Централна Европа възможната икономия на енергия е около 30%.

Предимствата на free-cooling технологията й отреждат все по-голям пазарен дял и обещаващо бъдеще, става ясно от доклад на IMS Research. „Мениджърите на центровете за данни трябва не само да поддържат непрекъсната работа, но трябва и да я поддържат на възможно най-ниската цена. Повишаващите се цени на електроенергията правят свободното охлаждане много изгодно”, допълват анализаторите от IMS Research.

Изчисляване на възможностите за екологично охлаждане
На разположение на операторите на центровете за данни е безплатен онлайн калкулатор, предоставен от консорциума The Green Grid, с който те могат да оценят потенциала за екологично охлаждане на центровете за данни в различни части на Европа. Калкулаторът и вървящите в комплект с него карти помагат да се определи какви са възможностите за охлаждане на центровете чрез използване на въздух и вода от природата.

Потребителите посочват държавата и града (за България са налични София, Пловдив, Варна, Бургас и Горна Оряховица) и различни променливи като цена на електроенергията, разхода за електроенергия за оборудването и други показатели, и като резултат програмата изчислява възможностите за спестяване. Калкулаторът е базиран върху почасови данни от стотици метеорологични станции, разположени в цяла Европа.

„Увеличаващото се натоварване на центровете за данни изискват все повече енергия за охлаждане на техниката, така че намирането на начини за намаляването й е важно не само за организациите, които нямат възможност да строят нови сгради за целта, но и за онези, които просто желаят да спестят”, поясняват от техническия екип на The Green Grid. С

поред тях голяма част от годината въздухът извън центровете за данни може да е по-хладен, отколкото този вътре и инструментът, разработен от консорциума, помага да се определи какви ползи могат да се извадят от тази температурна разлика.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top