Emerson показывает, как охлаждать

центры обработки данных

Сталкиваясь с проблемами ограниченного бюджета, выбросов углекислого газа и высоких цен на электроэнергию, руководители ИТ-отделов стремятся найти возможности, чтобы сэкономить деньги, снизить энергопотребление и добиться максимальной эффективности от своих центров обработки данных, требующих большой мощности и постоянного температурного режима. Стратегии Energy Logic компании Emerson демонстрируют, как достичь этих целей... в первую очередь — за счет сокращения избыточного тепловыделения.

10 стратегий Emerson
для повышения эффективности центров обработки данных

Наведите указатель на каждый элемент, чтобы узнать больше

Снижение на
10%

Высокоэффективные процессоры позволяют снизить общее энергопотребление центра обработки данных на 10 процентов.

Высокоэффективные процессоры

Типичная тепловая мощность используемых процессоров (Thermal Design Power — TDP) составляет в среднем 91 Вт. Производители выпускают версии процессоров с более низким напряжением питания, которые потребляют в среднем на 30 Вт меньше, чем стандартные процессоры, но обеспечивают ту же производительность, что и более мощные модели. Использование таких процессоров позволяет на 10 процентов снизить общее энергопотребление центра обработки данных.

Снижение на
11%

Высокоэффективные источники питания позволяют снизить энергопотребление центра обработки данных на 124 кВт или на 11 процентов от совокупной мощности 1127 кВт.

Высокоэффективные источники питания

Использование источников питания на базе передовых технологий обеспечивает повышение эффективности более чем на 90 процентов и снижение энергопотребления центра обработки данных на 124 кВт или на 11 процентов от совокупной мощности 1127 кВт. Обратите внимание, что некоторые источники питания более эффективны при частичных нагрузках по сравнению с другими, и они являются предпочтительными.

Экономия электроэнергии
8%

Управление питанием серверов позволяет сэкономить 86 кВт или 8 процентов от нагрузки центра обработки данных.

Управление питанием серверов

Центры обработки данных проектируются с расчетом на пиковую нагрузку, которая фактически возникает в редких случаях. Без программного обеспечения управления питанием энергопотребление в режиме простоя составляет 80 процентов от рабочего, а при использовании управления питанием оно снижается до 45 процентов. Это позволяет сэкономить 86 кВт или 8 процентов от нагрузки центра обработки данных.

Снижение на
1%

Компания Emerson снизила общее энергопотребление на 1 процент в результате замены 20 процентов серверов в стойках на блейд-серверы.

Блейд-серверы

Энергопотребление блейд-серверов приблизительно на 10 процентов ниже, чем у эквивалентных серверов в стойке, благодаря тому, что несколько серверов могут использовать общие источники питания, вентиляторы и другие компоненты. Компания Emerson снизила общее энергопотребление на 1 процент в результате замены 20 процентов серверов в стойках на блейд-серверы.

Снижение на
8%

Виртуализация серверов позволяет на 8 процентов снизить совокупное энергопотребление центра обработки данных площадью более 1500 квадратных метров.

Виртуализация серверов

Виртуализация — это оптимизированная серверная технология, позволяющая увеличить эффективность использования серверов и сократить потребность в физических серверах. Виртуализация позволяет на 8 процентов снизить совокупное энергопотребление центра обработки данных площадью более 1500 квадратных метров.

Снижение на
2%

За счет повышения напряжения в сетях распределения питания переменного тока можно добиться снижения энергопотребления на 2 процента.

Распределение питания по высоковольтным сетям переменного тока

В большинстве центров обработки данных на территории США с источников бесперебойного питания (ИБП) на серверы подается напряжение 208 вольт. Если поднять напряжение до 240 вольт, источники питания в серверах будут работать с более высокой эффективностью. За счет повышения напряжения в сетях распределения питания переменного тока можно добиться снижения энергопотребления на 2 процента.

Улучшение на
5%

Эффективность системы охлаждения можно улучшить на 5 процентов всего лишь за счет следования рекомендациям, что позволит снизить общую стоимость энергообеспечения центра на 1 процент.

Рекомендации по охлаждению

Можно экономить деньги, если следовать принятым в отрасли рекомендациям, например герметизировать отверстия в полах, устанавливать панели-перекрытия в пустых участках стоек и не допускать перемешивания горячего и холодного воздуха. Кроме того, можно использовать средства вычислительной гидродинамики для выявления причин снижения эффективности и для оптимизации воздушных потоков в центре обработки данных. Эффективность системы охлаждения можно улучшить на 5 процентов всего лишь за счет следования рекомендациям, что позволит снизить общую стоимость энергообеспечения центра на 1 процент.

Экономия электроэнергии
4%

Охлаждение с переменной мощностью обеспечивает дополнительную 4-процентную экономию энергопотребления центра обработки данных.

Охлаждение с переменной мощностью

В новых кондиционерах для серверных комнат используются цифровые компрессоры, частотно-регулируемые приводы и другие технологии, обеспечивающие высокую эффективность при частичной нагрузке. В системах кондиционирования воздуха, использующих охлажденную воду, регулирование мощности охлаждения обеспечивает дополнительную 4-процентную экономию энергопотребления центра обработки данных.

Снижение на
6%

Добавочное охлаждение конструкций высокой плотности позволяет на 6 процентов снизить общие затраты на энергообеспечение центра обработки данных.

Добавочное охлаждение конструкций высокой плотности

Для оптимизации энергоэффективности центра обработки данных может потребоваться переезд в помещение, в котором может поддерживаться гораздо более высокая плотность конструкций. Это означает, что потребуется перенести часть нагрузки системы охлаждения с традиционных кондиционеров для серверных комнат на устройства добавочного охлаждения, что позволит снизить затраты на охлаждение на 30 процентов. В среде, проанализированной компанией Emerson, для 20 стоек с плотностью 12 кВт на стойку использовалось добавочное охлаждение для конструкций высокой плотности, а оставшиеся 40 стоек с плотностью 3,2 кВт были подключены к традиционной комнатной системе охлаждения — в результате общие затраты на энергообеспечение центра обработки данных удалось снизить на 6 процентов.

Экономия
1%

Благодаря мониторингу и контролю на уровне системы была получена дополнительная экономия в 1 процент.

Мониторинг и оптимизация

Системы управления охлаждением способны контролировать температурные условия в масштабах всего центра обработки данных и координировать работу кондиционеров во избежание конфликтов. В среде, проанализированной компанией Emerson, благодаря мониторингу и контролю на уровне системы была получена дополнительная экономия в 1 процент.

Если последовать рекомендациям компании Emerson, можно сократить энергопотребление центра обработки данных по крайней мере на 50 %.

Emerson показывает, как охлаждать центры обработки данных

Сталкиваясь с проблемами ограниченного бюджета, выбросов углекислого газа и высоких цен на электроэнергию, руководители ИТ-отделов стремятся найти возможности, чтобы сэкономить деньги, снизить энергопотребление и добиться максимальной эффективности от своих центров обработки данных, требующих большой мощности и постоянного температурного режима.

По оценкам исследования, проведенного отраслевым экспертом Джонатаном Куми (Jonathan Koomey), количество электроэнергии, потребляемой центрами данных по всему миру, возросло в 2010 году приблизительно на 56 процентов по сравнению с 2005 годом. По оценкам того же исследования, на центры данных приходилось 1,3 процента мирового потребления электроэнергии в 2010 году и 2 процента общего потребления электроэнергии в США.

Такого раньше не было! Чтобы помочь справиться с вышеозначенными проблемами в масштабе отрасли, специалисты компании Emerson разработали стратегию Energy Logic, первый в мире пример целостного подхода к вопросу сокращения энергозатрат центров обработки данных, основывающийся на количественном анализе и делающий акцент, в первую очередь, на уменьшении излишней тепловой нагрузки. Принятие рекомендованных Emerson мер даже при использовании существующих технологий поможет сократить объем потребления электроэнергии центрами обработки данных как минимум на 50%, что позволит отрасли в целом экономить ежегодно миллиарды долларов в глобальном масштабе.

При разработке рекомендаций специалисты Emerson моделировали процесс энергопотребления типичного центра обработки данных, занимающего помещения площадью 5000 кв. футов. Инженеры компании тщательно проанализировали возможности энергосбережения, дали количественную оценку энергосберегающего эффекта каждой конкретной меры и определили, каким образом снижение расхода энергии в некоторых системах может отразиться на энергопотреблении вспомогательных систем.

По результатам анализа был сделан ключевой вывод: при решении задачи снижения энергопотребления центра обработки данных лучше всего начать с IT-оборудования, поскольку снижение расходов энергии на этом уровне по принципу каскада влечет за собой дополнительную экономию в пределах вспомогательной инфраструктуры. Например, в построенной Emerson модели центра обработки данных сокращение потребления на уровне серверного компонента на 1 ватт автоматически (т.е. без каких бы то ни было дополнительных шагов) имело следствием дополнительную экономию в размере 1,84 Вт (общее уменьшение расхода энергии, таким образом, в итоге составило 2,84 Вт).

На основании анализа данных специалисты Emerson сформулировали 10 наилучших стратегий повышения энергоэффективности центров обработки данных, начиная с IT-оборудования и заканчивая вспомогательной инфраструктурой, включая системы охлаждения.

Разработанный Emerson подход Energy Logic представляет собой вендоронезависимую общую схему действий. Все рекомендуемые в рамках Energy Logic технологии непосредственно доступны по состоянию на сегодняшний день, причем многие из них могут поэтапно внедряться в ходе плановой технологической модернизации, что сводит к минимуму необходимость капитальных вложений. Предлагаемая Emerson модель также производит расчет периодов окупаемости инвестиций применительно к каждой из 10 стратегий, чтобы помочь организации принять оптимальное решение по выбору наиболее эффективных технологий для данного конкретного центра обработки данных.

Дополнительное преимущество данных стратегий заключается в том, что они позволяют руководителям центров обработки данных несколько сгладить проблему дефицита трех наиболее критичных для них в настоящее время ресурсов: электропитания, мощностей охлаждающего оборудования и свободного места. В процессе предпринятого Emerson моделирования центра обработки данных реализация всех 10 наилучших стратегий Energy Logic реально позволила высвободить соответственно до двух третей ценного пространства фальшполов, до трети – объема бесперебойного электропитания и до 40% мощностей прецизионного охлаждения.

Стратегии Energy Logic от Emerson

Для повышения энергоэффективности центров обработки данных Emerson рекомендует следующие 10 стратегий:

1. Использование процессоров низкой мощности: Усредненный показатель потребляемой мощности термопакетов наиболее широко использующихся в настоящее время процессоров составляет 91 Вт. Однако производители процессоров также предлагают низковольтные версии своих изделий; потребляя в среднем на 30 Вт меньше по сравнению со стандартными, они не уступают в плане производительности более высокомощным моделям. Данная мера позволит уменьшить расход электроэнергии центром обработки данных на 10%.

2. Обеспечение высокоэффективных источников электропитания: Использование лучших в своем классе технологий электропитания позволяет добиться эффективности на уровне 90% и выше и уменьшить забор мощности в масштабах центра обработки данных на 124 кВ при общем объеме 1127 кВт (т.е. на 11%). Помните, что некоторые источники электропитания работают при частичных нагрузках лучше, чем другие, и используйте предпочтительные варианты.

 

3. Управление электропитанием сервера: Центры обработки данных проектируются в расчете на пиковую нагрузку, случаи которой, однако, весьма редки. Использование программного обеспечения для управления электропитанием позволяет сократить объем забора мощности в режиме простоя с 80% до 45%. Экономия составляет, таким образом, 86 кВт или 8% от общей нагрузки центра обработки данных.

4. Использование блейд-серверов: Блейд-серверы потребляют приблизительно на 10% меньше электроэнергии по сравнению со стоечными серверами за счет совместного использования несколькими серверами источников электропитания, вентиляторов охлаждения и других компонентов. В рамках предпринятого анализа сотрудники Emerson установили, что замена 20% серверов, монтируемых в стойках, блейд-серверами обеспечивает снижение общего энергопотребления на 1%. Показатель, действительно, не самый высокий, но важно помнить другое: реализация этой меры делает возможным использование высокоплотной архитектуры (см. пункт 9 ниже).

5. Виртуализация сервера: По мере оптимизации серверных технологий виртуализация находит все более широкое применение, поскольку позволяет повысить интенсивность эксплуатации серверов и сократить их физическое число. При площади центра обработки данных = 5000 кв. футов виртуализация обеспечивает уменьшение общего забора мощности в масштабах объекта на 8%.

6. Повышение напряжения в системе распределения электропитания переменного тока: В большинстве американских центров обработки информации системы бесперебойного электропитания подают на серверы напряжение 208 В. Его повышение до 240 В обеспечивает рост эффективности источников электропитания серверов. Повышение напряжения в системе распределения электропитания переменного тока позволит добиться уменьшения расхода энергии до 2%.

7. Использование методов оптимизации систем охлаждения: Внедрение методов оптимизации, таких как герметизация щелей в полах, заделка заполняющими панелями промежутков между стойками и недопущение смешивания горячего и холодного воздуха, помогает экономить деньги. Для выявления ситуаций недостаточной эффективности и оптимизации движения потоков воздуха в масштабах центра обработки данных может использоваться метод вычислительной гидродинамики. Внедрение методов оптимизации само по себе, фактически без дополнительных вложений в новые технологии, обеспечивает повышение эффективности системы охлаждения на 5% и, как следствие, сокращение расхода энергии объектом на 1%.

8. Регулирование мощности охлаждения: Применение в кондиционерах машинных залов новейших технологий, включая цифровые спиральные компрессоры и частотно-регулируемые электроприводы, позволяет добиться высокой эффективности при работе с частичной нагрузкой. Использование частотно-регулируемых электроприводов в кондиционерах воздуха с водяным охлаждением обеспечивает снижение потребления электроэнергии центром обработки данных дополнительно на 4%.

9. Использование дополнительных устройств высокоплотного охлаждения: Для оптимизации энергоэффективности центра обработки данных необходим переход от традиционных методов организации к созданию новой среды, обеспечивающей поддержание существенно более высоких показателей плотности. Он предполагает частичный перенос нагрузки по охлаждению со стандартных кондиционеров машинных залов на дополнительные блоки охлаждения, использование которых позволяет сократить расходы на 30%. Предпринятый Emerson анализ показал, что схема, при которой 20 стоек с показателем плотности 12 кВт каждая обслуживаются дополнительными устройствами высокоплотного охлаждения, а остальные 40 стоек (плотность = 3,2 кВт) – обычными системами для охлаждения внутренних помещений, снижает общее потребление электроэнергии центром обработки данных на 6%.

10. Мониторинг и оптимизация: Системы контроля охлаждения могут осуществлять мониторинг условий в пределах центра обработки данных и координировать работу нескольких блоков, не допуская конфликтов. По аналитическим данным Emerson, мониторинг и контроль на уровне системы обеспечивает дополнительную экономию в размере 1%.

В дополнение к стратегиям Energy Logic специалисты компании Emerson также разработали технический документ и калькулятор эффективности, который сотрудники центров обработки информации могут использовать для измерения энергоэффективности своих объектов, что помогает им оценить производительность системы в плане энергопользования. Данный калькулятор позволяет количественно фиксировать достигнутые изменения с течением времени, назначать приоритеты мер сообразно их продуктивности и подготавливать отчеты о достижениях для руководства. 

Посетите веб-сайт: Emerson Network Power
Печать PDF
Show Video