Energooszczędne chłodzenie centrów danych – dokąd zmierzamy?

Wykorzystanie technik free coolingu w centrach danych w Europie (100 ze 170 uczestników programu Kodeks Postępowania Efektywności Energetycznej Centrów Danych) [9]
Wykorzystanie technik free coolingu w centrach danych w Europie (100 ze 170 uczestników programu Kodeks Postępowania Efektywności Energetycznej Centrów Danych) [9]
rys. Autorka

Znaczna energochłonność systemów chłodzenia centrów danych jest postrzegana jako cena ich niezawodności i pewności działania w niemal każdych okolicznościach zewnętrznych. Dążeniom do zmniejszania ilości zużywanej na chłodzenie energii zawsze towarzyszy pytanie, czy można tego dokonać bez wpływu na najważniejsze funkcjonalności klimatyzacji centrów danych? Na to pytanie od lat próbują odpowiedzieć praktycy, niezależne instytucje, naukowcy, a nawet ekolodzy.

Odpowiedzi na tytułowe pytanie jest tyle, co pomysłodawców. Dlatego w poniższym opracowaniu omówiono tylko wybrane trendy – szczególnie ciekawe lub wskazywane przez ekspertów branżowych.

Jak efektywnie schładzać serwery o coraz większej gęstości mocy?

Jednym z trendów w rozwoju centrów danych, który nie jest jeszcze dominujący, ale nie powinien być ignorowany [1], jest wzrost gęstości mocy serwerów (kW/szafę). Rosnąca gęstość mocy wiąże się m.in. z upowszechnianiem nowych technologii opartych na przetwarzaniu ogromnych zbiorów danych, takich jak internet rzeczy, sztuczna inteligencja, technologia block­chain, kopanie kryptowalut itp.

Jak wynika z corocznych badań ankietowych prowadzonych przez Uptime Institute (organizację badawczo-konsultingową zajmującą się zwiększaniem wydajności i skuteczności centrów przetwarzania danych), średnia gęstość mocy wynosi obecnie 8,4 kW/szafę [1]. Od 2018 roku większość respondentów wskazuje, że najwyższa osiągana w ich obiektach wartość wynosi między 10 a 19 kW/szafę. Jak wskazano w opracowaniu wyników badań, dopiero serwerownie o gęstości 20–25 kW/szafę wymagają zdecydowanej zmiany podejścia przy chłodzeniu – bardziej efektywne staje się wówczas bezpośrednie chłodzenie cieczowe oraz powietrzna klimatyzacja precyzyjna [1]. Dla gęstości przekraczającej 40 kW/szafę obciążenia cieplne będą tak duże, że konieczne będzie zastosowanie cieczowego układu chłodzącego [3].

Aby uświadomić sobie, o jakich wielkościach strumienia powietrza chłodzącego mowa, warto przytoczyć analizę wykonaną przez Schneider Electric [4]. Wskazano w niej, że serwer kasetowy o mocy 18 kW dla prawidłowej pracy wymaga dostarczenia 1,18 m3/s powietrza chłodnego do obudowy, odprowadzenia takiej samej ilości powietrza gorącego oraz utrzymywania gorącego powietrza wylotowego z dala od wlotu powietrza do urządzenia (tego konkretnego oraz sąsiadujących) [4].

Ważnym kierunkiem związanym z poprawą wydajności systemu chłodzenia (a tym samym bardziej ekonomicznym wykorzystaniem jego możliwości) w aspekcie gęstości mocy i „zarządzania” chłodzeniem jest decentralizacja urządzeń chłodniczych w pomieszczeniu serwerowni.

Klasycznym rozwiązaniem jest chłodzenie całego pomieszczenia. Nie w pełni sprawdza się ono jednak w odniesieniu do centrów opartych na serwerach o dużej gęstości. Rozwiązanie to w dużym stopniu zależy od warunków danego pomieszczenia i nawet jeśli zapewnia sumaryczną wydajność odpowiednią dla wytwarzanej mocy cieplnej, może ona nie być wykorzystywana w pełni. Dzieje się tak np., gdy przepływ powietrza omija urządzenia IT i przepływa bezpośrednio z powrotem do urządzenia chłodniczego – nie zapewnia chłodzenia, a zatem obniża jego całkowitą wydajność. W systemie tym konieczne jest bardzo dokładne zaplanowanie architektury pomieszczenia, z układem podłóg podniesionych oraz tzw. zimnych i ciepłych korytarzy, dzięki którym strumienie powietrza nie będą się mieszać.

System chłodzenia rzędowego (jeden układ chłodzący do obsługi jednego rzędu szaf) jest bardziej precyzyjny i przewidywalny, struga powietrza przebywa krótszą drogę, a jej przepływ jest dobrze ukierunkowany. Takie rozwiązanie umożliwia wykorzystanie pełnej mocy znamionowej, a tym samym obsługę urządzeń IT o większej gęstości. Możliwa jest także większa sprawność dzięki mniejszej wymaganej mocy wentylatorów. Przejście z chłodzenia pomieszczeń na system rzędowy pozwala na zmniejszenie kosztów energii elektrycznej średnio o 35% [5].

Systemy chłodzenia pojedynczych szaf w jeszcze większym stopniu wykorzystują zalety dobrze ukierunkowanego, przewidywalnego strumienia powietrza i pełnego wykorzystania mocy. Takie zdecentralizowane chłodzenie szczególnie dobrze sprawdzi się w przypadku szaf o wysokiej gęstości (maks. 50 kW na szafę). Zasadniczą wadą tego rozwiązania jest konieczność zastosowania dużej liczby urządzeń chłodzących wraz ze związanymi z nimi instalacjami rurowymi.

W wielu przypadkach korzystne jest rozwiązanie mieszane. Ciekawy przykład takiego rozwiązania podano w [6], odwołując się do rozbudowy chłodzonej serwerowni jako całego pomieszczenia poprzez wyposażenie niewielkiej grupy rzędów lub szaf wysokiej gęstości w specjalne systemy chłodzenia. W ten sposób urządzenia wysokiej gęstości są wydzielane z pomieszczenia jako „termicznie obojętne”, a obsługujące je urządzenia mogą wręcz korzystnie oddziaływać na resztę pomieszczenia, zwiększając wydajność chłodniczą dla jego pozostałej części [6].

Czytaj też: Chłodzenie adiabatyczne budynków przemysłowych >>

---

Literatura

  1. Lawrence Andy, Ascierto Rhonda, 2020 Data Center Industry Survey, Uptime Institute, 2020, https://uptimeinstitute.com/publications/asset/2020-data-center-industry-survey.
  2. Lachapelle Alan, Improving Performance in Ever-Changing Mission-Critical IT Infrastructures, Uptime Institute, 2015, https://journal.uptimeinstitute.com/improving-performance-ever-changing-mission-critical-infrastructures/.
  3. Shehata Hussein, Data Center Cooling: CRAC/CRAH redundancy, capacity, and selection metrics, https://journal.uptimeinstitute.com/data-center-cooling-redundancy-capacity-selection-metrics/.
  4. Rasmussen Neil, Strategie chłodzenia serwerów kasetowych i szaf o bardzo wysokiej gęstości, „White Paper” 46, Schneider Electric, 2010, https://www.apc.com/pl/pl/download/document/SPD_SADE-5TNRK6_PL/.
  5. Janus Rafał, Nowoczesne chłodzenie i zasilanie centrum danych, „ITwiz” 9/2017.
  6. Dunlap Kevin, Rasmussen Neil, Wybór między chłodzeniem pomieszczeń, rzędów i szaf w centrach danych, „White Paper” 130, Schneider Electric, 2012, https://www.apc.com/pl/pl/download/document/SPD_VAVR-6J5VYJ_PL/.
  7. Klesner Keith, Economizers in Tier Certified Data Centers, https://journal.uptimeinstitute.com/implications-of-economizers-in-tier-certified-data-centers/.
  8. Liu Yanan et al., Energy consumption and emission mitigation prediction based on data center traffic and PUE for global data centers, „Global Energy Interconnection”, Vol. 3, No. 3/2020, p. 272–282, DOI: 10.1016/j.gloei.2020.07.008.
  9. Avgerinou Maria, Bertoldi Paolo, Castellazzi Luca, Trends in Data Centre Energy Consumption under the European Code of Conduct for Data Centre Energy Efficiency,
    „Energies” 10/2017, DOI: 10.3390/en10101470.
  10. Cook Gary, Clicking Clean: Who is Winning the race to build a green internet?, Greenpeace, 2017.
  11. Beresford Alan, Summer Jon, What knowledge can we apply from building the World’s most efficient conventional data centre, https://bodentypedc.eu/upload/images/publications/ny-/Boden-Type-DC-Project-Presentation-19-Oct-2020.pdf.
  12. Boden Type DC Cooling Innovation, Boden 2020, https://bodentypedc.eu/about/features-findings.
  13. Herzog Reinhard, Summers Jon, Batz Thomas, BodenType Data Center One – Performance Measurements, https://fordatis.fraunhofer.de/handle/fordatis/171.
  14. BTDC partners with Arctiq DC to experiment waste heat utilization , 2020, https://bodentypedc.eu/news-calendar/news/21--btdc-partners-with-arctiq-dc-to-experiment-waste-heat-utilization.
  15. Marszycki Mikołaj, Vertiv i Honeywell ujednolicą zarządzanie energią dla mikrosieci centrów danych, https://itwiz.pl/vertiv-honeywell-ujednolica-zarzadzanie-energia-dla-mikrosieci-centrow-danych/.
  16. Heslin Kevin, Tier III Certified Facilities Prove Critical to Norwegian Colo’s Client Appeal, Uptime Instutite, 2016, https://journal.uptimeinstitute.com/tier-iii-certified-facilities-prove-critical-norwegian-colos-client-appeal/.
  17. Luo Laura, Alibaba launches $2.9bn cloud base in North China, https://www.datacenterdynamics.com/en/news/alibaba-launches-29bn-cloud-base-in-north-china/.
  18. AliCloud Launches New Energy-Efficient Qiandao Lake Data Center, https://www.businesswire.com/news/home/20150908005493/en/AliCloud-Launches-New-Energy-Efficient-Qiandao-Lake-Data-Center.
  19. China Data Center Tour: Alibaba Qiandaohu Data Center, http://www.idcnova.com/html/1/59/153/710.html.
  20. Han Bingbing et al., Study on Libr/H2O absorption cooling system based on enhanced geothermal system for data center, „Energy Reports” 6/2020, Supplement 9, p. 1090–1098, DOI: 10.1016/j.egyr.2020.11.072.
  21. Turner Pitt, Klesner Keith, Orr Ryan, Implementing Data Center Cooling Best Practices, Uptime Instutite, 2014, https://journal.uptimeinstitute.com/implementing-data-center-cooling-best-practices/.

W artykule:

• Jak efektywnie schładzać serwery o coraz większej gęstości mocy?
• Jak zużyć mniej prądu, nie tracąc na niezawodności?
• Boden – nowy rodzaj centrum danych?

Chcesz być na bieżąco? Czytaj nasz newsletter!

[chłodzenie centrów danych, centra danych, energooszczędne chłodzenie, systemy chłodzenia centrów danych, chłodzenie energii, chłodzenie serwerów]

Ten artykuł jest PŁATNY. Aby go przeczytać, wykup dostęp.
DOSTĘP ABONAMENTOWY
DOSTĘP SMS
Dostęp za pomocą SMS czasowo zawieszony







Reklamacje usługi prosimy zgłaszać przez formularz reklamacyjny
Masz już abonament - zaloguj się:
:
:
zapomniałem hasła
Nie posiadasz konta - kliknij i załóż »
Nie masz abonamentu - wykup dostęp:
Abonament umożliwia zalogowanym użytkownikom dostęp do wszystkich płatnych treści na naszym portalu.
Dostępne opcje abonamentowe:
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (365 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Bezpłatny dostęp przy opłaconej prenumeracie (730 dni) - 0,00 zł
Dostęp do treści portalu rynekinstalacyjny.pl przy opłaconej prenumeracie
Roczna E- prenumerata PDF - 150,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia E-prenumerata PDF - 275,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna studencka E-prenumerata PDF - 90,00 zł
wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczna prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu - 150,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online ► ZAMÓW
Dwuletnia prenumerata papierowa (20 numerów) + dwuletni dostęp do portalu - 275,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Roczna studencka prenumerata papierowa (10 numerów) + roczny dostęp do portalu o portalu - 90,00 zł
wydanie papierowe + dostęp online► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (365) - 188,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Prenumerata papierowa + PDF (730) - 344,00 zł
wydanie papierowe + wysyłka meilowa miesięczników w pdf+ dostęp online ► ZAMÓW
Roczny dostęp on-line (365 dni) - 98,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dwuletni dostęp on-line (730 dni) - 180,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Roczny dostęp on-line dla studentów (365 dni) - 63,00 zł
Dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Dostęp on-line (30 dni) - 18,00 zł
30-dniowy dostęp do wszystkich płatnych treści portalu
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni) - 0,00 zł
Bezpłatny dostęp dla autorów Rynku Instalacyjnego (730 dni)
Regulamin korzystania z portalu RynekInstalacyjny.pl - zobacz regulamin
Uwagi prosimy zgłaszać na adres:
   29.03.2021

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie

 


Co osuszy powierzchnię do 80 m² »

osuszanie pomieszczeń


 


Zaprojektuj niezawodne instalacje w budynku »

Czy wiesz, jakich błędów unikać przy instalacji? »

zawory antyskażeniowe
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


 Jak zapewnić skuteczny monitoring parametrów środowiskowych w pomieszczeniach medycznych »

izolacje w instalacji


 


Czy bezdotykowy design stanie się standardem? »

Jak zminimalizować stratę energii w układach wentylacyjnych »
armatura bezdotykowa
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Skróć czas montażu i uruchomienia układu mieszającego nawet o 50% »

uklad mieszający projektowanie



Jak zadbać o higienę w miejscach publicznych »

Zarejestruj się i zgarnij  pieniądze na kolejne zakupy   »
 
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Co zrobić kiedy nie możesz pozbyć się wody z wycieku »

wyciek z rury


 


Jaki wybrać płyn do instalcji w przemyśle spożywczym »

Od czego zacząć, gdy chcesz zabezpieczyć hale przemysłowe przed pożarem »
panele fotowoltaiczne ochrona przed pożarem
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Jak zabezpieczyć dylatację przed pożarem »

dyletacja

 



Do 77% oszczędności na zużyciu energii »

Z poradnika hydraulika - gdzie kupisz sprawdzony sprzęt »

cichy oszczedny klimatyzator hydraulik
jestem na bieżąco » korzystam z wiedzy »

 


Jakich elemntów potrzebujesz do projektu fotowoltaicznego »

alternatywne zrodla energii


 


Które pompy ściekowe mogą być stosowane na dużej głębokości » Upały dają się we znaki! Co lepsze? Centrala wentylacyjna czy rooftop? »
kanalizacja wentylatory
wiem więcej » poznaj dziś »

 


Czy pompa ciepła się opłaca »

alternatywne zrodla energii


 


Poznaj metody na oszczędność wody »

W czym tkwi sedno w projektowaniu instalacji grzewczej »
produkcja studni wodomierzowych
jestem na bieżąco » korzystam z udogodnień »

 


Który grzejnik wybrać? Aluminiowy czy stalowy »

grzejniki aluminiowe czy stalowe


 

Ekspert Budowlany - zlecenia

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »

Co Szperacz wyszperał ;-)

źle wykonana instalacja

Sztywniactwo i niechlujstwo - zobacz i skomentuj »

Dla tych, którzy szukają bardziej elektryzujących wrażeń Szperacz ma dziś coś specjalnego - rozdzielnia w toalecie.

zaślepka


TV Rynek Instalacyjny


 tv rynek instalacyjny
11/2021

Aktualny numer:

Rynek Instalacyjny 11/2021
W miesięczniku m.in.:
  • - OZE w budynkach wielorodzinnych
  • - Klimat w pomieszczeniach szkolnych
Zobacz szczegóły

Bezpłatny newsletter

Mamy dla Ciebie prezent 


Wystarczy,

że zapiszesz się na newsletter,
a otrzymasz link do

e-book

" Kotły na biomasę i biopaliwa "

Zapisuję się »

Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright © 2011 - 2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl