Rambler's Top100
Статьи ИКС № 09 2011
Александр ЛАСЫЙ  13 сентября 2011

Резервы повышения энергоэффективности ЦОДа

Энергоэффективность ЦОДов определяется в основном системой холодоснабжения и кондиционирования и системой электроснабжения. Остальные системы влияют на энергоэффективность незначительно, но при больших мощностях ЦОДов и несколько процентов могут дать существенную экономию.

Александр Николаевич ЛАСЫЙ, технический директор департамента интеллектуальных зданий компании КРОКСистемы холодоснабжения и кондиционирования

Наибольший потенциал энергосбережения имеют системы кондиционирования и холодоснабжения. Большую часть года на территории России температура воздуха не превышает 20–22°С, поэтому, следуя рекомендациям ASHRAE и поддерживая температуру на входе в ЦОД в пределах 22–28°С, можно применять фрикулинг 80–85% времени в году. Значительную экономию электроэнергии дают системы воздушно-воздушного охлаждения – KyotoCooling, EcoBreese (АРС), а также системы адиабатного охлаждения, разработанные в России компанией «Аякс». При их использовании среднегодовое значение PUE может достигать 1,20–1,25. Однако не следует забывать, что в тот короткий период времени, когда фрикулинг не работает, пиковое энергопотребление этих систем практически равно полезному энергопотреблению. И энергию на эти пиковые нагрузки нужно где-то брать.

Сейчас для охлаждения воды, работающей в прецизионных кондиционерах крупных ЦОДов, можно применять чиллеры с компрессорами на базе технологии Turbocore. Такие компрессоры позволяют плавно изменять энергопотребление в зависимости от необходимого количества холода. Показатель их эффективности (COP) в среднем составляет 4–5, а при оптимальных условиях – 6–8. Если наряду с этими компрессорами задействовать системы фрикулинга, то среднегодовой PUE может достигать примерно тех же значений, что и в системах с воздушно-воздушным охлаждением, а пик потребления энергии будет значительно ниже. Традиционные многокомпрессорные системы с фрикулингом могут обеспечить хорошие результаты, причем первоначальные капитальные вложения не слишком отличаются от затрат на обычные системы с воздушным охлаждением. Но при установлении оптимального температурного режима внутри ЦОДа можно добиться среднегодовых значений PUE 1,4–1,7, что в общем-то неплохо, особенно для средних ЦОДов мощностью 1–2 МВт.

Надежное и эффективное электроснабжение ЦОДа

Согласно классификации Uptime Institute существуют четыре уровня организации электропитания ЦОДа: Tier I, Tier II, Tier III и Tier IV.

   
В большинстве случаев строятся системы электропитания, соответствующие уровню Tier II или Tier III (рис. 1 и 2). Сервисное обслуживание частей системы Tier II связано с повышенным риском остановки системы в случае работ на ДГУ или ИБП и требует ее остановки, например, для обслуживания коммутирующего оборудования.

В системах Tier III активные и пассивные компоненты инфраструктуры должны быть зарезервированы, что означает наличие как основных, так и резервных систем распределения электропитания, охлаждения и т.д.

Tier IV предполагает полное резервирование всех систем, так что в системе нет единой точки отказа. При отказе любого единичного устройства система остается работоспособной. Любые эксплуатационно-ремонтные работы можно проводить без остановки серверов. В мире всего несколько систем имеют такой уровень отказоустойчивости.

Используя в крупных ЦОДах мощностью более 1–2 МВт дизельные динамические ИБП, можно существенно упростить и удешевить систему электропитания (рис. 3) и перейти от «базового» уровня готовности системы электропитания к отказоустойчивому.

Поскольку система бесперебойного питания нечувствительна к характеру подключаемой нагрузки, применение ДДИБП позволяет перевести на бесперебойное питание системы, которые обычно необходимо питать только от гарантированного источника. Благодаря этому существенно снижаются риски невосстановления систем после отключения питания, упрощаются системы коммутации, становится возможным отказ от систем плавного ввода нагрузки. Кроме того, ДДИБП, обеспечивая бесперебойное питание системы кондиционирования, значительно упрощают и удешевляют ее резервирование.

Один из примеров использования ДДИБП в ЦОДе – проект компании КРОК на основе технологий HITEC Power Protection. В проекте была реализована полностью автономная по лучам схема подключения конечной нагрузки (см. рис. 3). Такая схема дает возможность выполнять любые эксплуатационно-ремонтные работы без отключения нагрузки.

Применение ДДИБП позволило максимально эффективно использовать пространство, выделенное под ЦОД, – почти на 40% уменьшилась площадь, занимаемая системой электроснабжения, благодаря чему удалось разместить дополнительные серверные стойки. ДДИБП компании HITEC Power Protection имеют ряд конструктивных особенностей, которые значительно повышают отказоустойчивость системы. Это резервирование системы запуска дизелей, максимально простая система подачи горючего (самотеком) и запуск дизелей на «холостом ходу» с подключением к генератору только после его выхода на рабочие обороты.

Система электропитания с ДДИБП намного энергоэффективнее комплекса «статический ИБП + ДГУ». Реальный КПД ДДИБП в данном проекте при 50%-ной нагрузке составляет 93%, что практически недостижимо для традиционного комплекса «статический ИБП + ДГУ». При более высоких мощностях агрегатов КПД может достигать 98%. Кроме того, ДДИБП не нуждаются в системе кондиционирования, требуемой для ИБП с аккумуляторными батареями, как и в системе подогрева дизелей, необходимой для ДГУ: обогрев происходит за счет естественного нагрева обмоток, т.е. «потерь» генератора, который работает постоянно. Все идет в дело, снижая энергозатраты «на собственные нужды».

Следует отметить, что системы электропитания на основе ДДИБП экономически выгодно использовать при мощностях от 1 МВт и выше. При мощностях 0,5–1 МВт ДДИБП целесообразно устанавливать только при необходимости обеспечить высокую готовность систем электропитания. При мощностях ниже 0,5 МВт начальные капитальные вложения неоправданно высоки и практически не окупаются в процессе эксплуатации.

Оптимизация систем сигнализации, мониторинга, СКС и телекоммуникации

Системы сигнализации, мониторинга, СКС и телекоммуникации на энергопотребление ЦОДов влияют незначительно, но при их оптимизации можно снизить энергопотребление на 1–3% и тем сэкономить на эксплуатации мощных ЦОДов миллионы рублей.

Например, переход в ЦОДах с одномодовых оптоволоконных систем на многомодовые при оптимальном проектировании позволяет намного уменьшить количество электроэнергии, потребляемое активным телекоммуникационным оборудованием. Если учесть, что, например, многомодовые кабели SYSTIMAX компании Commscope, соответствующие стандарту ОМ-4, несущественно отличаются в цене от кабелей стандарта ОМ-3, то в крупных ЦОДах суммарная экономия капитальных затрат по сравнению с применением одномодовых систем может достигать 15–20%.

Использование высоконадежных систем мониторинга и управления физическими параметрами производства компании Siemens может значительно уменьшить риски серьезных убытков при возникновении аварийных ситуаций, что сильно снижает затраты на эксплуатацию ЦОДов и ставки страховых премий.

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!
Поделиться: