Рекомендации Gartner по охлаждению ЦОД

Судя по информации, опубликованной аналитической компанией Gartner, в традиционных центрах обработки данных (ЦОД) от 35 до 50% электроэнергии тратится на охлаждение, в то время как в современных «зеленых» дата-центрах на эти цели расходуется уже только 15%. В действительности во многих существующих ЦОД бесполезно тратится довольно много электроэнергии только из-за неэффективно спроектированной (или неэффективно эксплуатируемой) системы охлаждения. По словам вице-президента по исследованиям Gartner, даже в небольших дата-центрах количество растраченной понапрасну электрической мощности ежегодно составляет весьма внушительную цифру – более 1 млн кВт.ч. Причем затраты на электроэнергию можно было бы существенно сократить только за счет некоторых, вполне нехитрых, рекомендаций и правил эксплуатации. Доминирующей причиной ненужных трат в традиционных дата-центрах эксперты считают свободное смешивание холодных охлаждающих потоков с нагретым, отработанным воздухом. Такое смешивание увеличивает нагрузку на систему кондиционирования CRAC (Computer Room Air Conditioners) и ведет к дополнительному расходу энергии, которая раньше тратилась на охлаждение. Эффективность охлаждающей системы уменьшается, так как разница — «дельта Т» — между температурами отработанного и подаваемого охлажденного воздуха сокращается. Как известно, высокая «дельта Т» — это основное правило в охлаждении.

Эксперты Gartner предлагают 11 простых рекомендаций, благодаря которым можно ежегодно экономить миллионы кВт.ч электрической мощности.

Заделка отверстий в фальшполе

Не секрет, что фальшпол часто зияет открытыми отверстиями для кабельной проводки. Отверстия для коммуникаций и другие щели как раз и приводят к тому, что холодный воздух почти беспрепятственно смешивается с отработанным, нагретым. Одна только операция по заделке фальшпола, не требующая особой квалификации, может привести к экономии до 10% электроэнергии, используемой для охлаждения дата-центра.

Установка бланкирующих панелей

Любые неиспользуемые установочные места в стойках должны быть закрыты бланкирующими панелями («заглушками»). Эта процедура направлена на сохранение требуемой циркуляции потоков воздуха в стойке и, в частности, позволяет избежать ситуации, когда поток горячего отработанного воздуха от одного устройства в стойке смешивается с входным холодным потоком для другого устройства в той же стойке. Считается, что эффективное использование бланкирующих панелей может снизить температуру в шкафу на 5-6°С. Благодаря этому могут быть уменьшены затраты электроэнергии, идущие на питание вентиляторов в ИТ-оборудовании. Возможно даже, что эта мера позволит как-то сгладить «горячие точки» в ЦОД.

Координация работы систем кондиционирования

Старые системы кондиционирования CRAC работают независимо в том, что касается охлаждения и увлажнения воздуха. Теперь эти системы должны обязательно функционировать более плотно и согласованно. Если попытки координации их работы оказываются безуспешными, то стоит отключить подсистему, контролирующую параметры влажности воздуха, установив для этих целей новые устройства, использующие одну из современных технологий, например, ультразвуковое увлажнение воздуха.

Улучшение движения воздуха под фальшполом

В традиционных ЦОД пространство под фальшполом использовалось не только для распределения охлажденного воздуха, но и для прокладки коммуникационных кабелей, а также кабелей электропитания. Со временем во многих дата-центрах множество таких кабелей, проложенных довольно хаотично, нередко образует клубки, которые затрудняют свободное распространение потоков воздуха. Следует непременно расчистить изначально спроектированные пути распространения охладителя.

«Горячие» и «холодные» проходы

В традиционных дата-центрах стойки довольно часто устанавливались в определенном порядке (его называли «стиль классной комнаты»), когда все входные отверстия для вентиляции были сориентированы в одном направлении. Однако такое расположение часто приводило к тому, что отработанный горячий воздух из одного ряда стоек смешивался с охлажденным потоком, предназначенным для соседнего ряда. Из-за этого температура охлажденного потока возрастала не только неравномерно, но часто и непредсказуемо.

За последние 10 лет довольно эффективной показала себя новая система расположения стоек, когда между соседними рядами организованы «горячие» и «холодные» проходы, что позволяет лучше управлять потоками воздуха в ЦОД.

Установка датчиков температуры

Небольшое количество датчиков можно установить в тех местах ЦОД, где предполагаются проблемы с реальными значениями температуры. Простые датчики позволяют накапливать данные, которые затем можно собрать вручную и перенести, например, в электронные таблицы для последующей обработки и анализа. Даже с такими минимальными инвестициями в оборудование можно разобраться в динамике возникающих температурных проблем. Анализ результатов позволит разработать методы, улучшающие охлаждение в дата-центре.

Герметизация «горячих» и «холодных» проходов

Эта мера, значительно улучшающая разделение поступающего охлажденного воздуха и горячих отработанных потоков наиболее наглядно улучшает энергоэффективность ЦОД.

Увеличение температуры воздуха в ЦОД

Оказывается, во многих дата-центрах намного холоднее, чем этого требуют действующие стандарты и рекомендации. Например, Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers) увеличило допустимую температуру подаваемого воздуха с 77°F (25°C) до 80°F (26,7°C). Разумеется, не во всех центрах обработки температурный режим должен соответствовать предельным значениям, однако даже постепенное увеличение температуры, например, до 75°F (23,9°C) или 76°F (24,4°C), может дать положительный эффект с точки зрения сокращении затрат ЦОД на электроэнергию.

Переменная скорость моторов вентиляторов и насосов

Традиционные установки кондиционирования CRAC включают вентиляторы, моторы которых работают только на одной скорости. Современные технологии позволяют использовать вентиляторы с переменной скоростью всякий раз, когда это возможно. Так, уменьшение скорости вентилятора всего на 10% ведет в конечном счете к уменьшению энергопотребления этих устройств приблизительно на 27%. А в случае замедления вращения двигателя на 20% экономический выигрыш оказывается уже на уровне 49%.

Использование «свободного охлаждения»

Термин Free cooling в общем смысле относится к любой методике или техническому приему, который позволяет понижать температуру воздуха без специальных охладителей и рефрижераторов. Две самых общих формы «свободного охлаждения» связаны с понижением температуры используемого воздуха или воды вне помещения дата-центра. По оценкам экспертов, такие методики, в зависимости от местного климата, могут применяться от 100 до 8 тыс. ч в год.

Проектирование новых ЦОД с модульным охлаждением

Традиционно в дата-центрах для охлаждения использовалось распределение воздуха по периметру фальшпола. Однако исследования показали, что более энергоэффективной стратегией для ЦОД оказывается модульное охлаждение (по рядам, или в стойку).

По мнению экспертов Gartner, отнюдь не во всех ЦОД непременно нужно воспользоваться всеми вышеперечисленными рекомендациями, однако в любом дата-центре можно реализовать по крайней мере три или четыре из них. Даже самые доступные методики уже могут обеспечить от 10 до 30% экономии на электроэнергии.