Как снизить затраты на охлаждение дата-центра

Содержание современных дата-центров требует от компаний значительных затрат. Большая часть этих затрат идёт на оплату электроэнергии. При этом в среднем лишь 30% всей энергии идёт на поддержание работы вычислительных систем. Основная же часть энергии расходуется на охлаждение.

Наиболее популярная схема охлаждения центров обработки данных носит название «DX» и предполагает использование чиллеров – специальных устройство для охлаждения жидкостей. DX-системы потребляют почти половину всей электроэнергии, поступающей в дата-центр. Как уже было сказано выше, ещё 30% идёт собственно на работу вычислительных систем. Оставшиеся затраты приходятся на системы безопасности, освещение и на потери энергии в сети.

Способы сэкономить на охлаждении

Учитывая, что на работу IT-оборудования приходится меньше половины всей энергии, поступающей в ЦОД, одним из наиболее важных показателей эффективности современного дата-центра является коэффициент энергоэффективности «Power Usage Effectivenes» (PUE). Данный коэффициент показывает отношение всей энергии, потребляемой центром обработки данных, к энергии, которая идёт на работу вычислительного оборудования. Чем ниже значение PUE, тем лучше. Хорошим показателем  этого параметра является значение в пределах 1,2 – 1,4. У экспериментальных дата-центров компании Facebook данный показатель достигает 1,05.

Чтобы снизить энергопотребление дата-центра и, соответственно, повысить значение PUE, современные компании используют следующие технологии:

Ø  системы полного свободного охлаждения;

Ø  чиллеры со свободным охлаждением;

Ø  разделение горячих и холодных коридоров;

Ø  спиральные компрессоры;

Ø  оптимизация воздушных потоков;

Ø  адиабатическое охлаждение.

Традиционные способы охлаждения

К традиционным способам позволяющим снизить PUE дата-центра на данный момент относят использование вентиляционного оборудования, использование кондиционеров со спиральными компрессорами, а также разделение горячих и холодных коридоров. Последний способ, по словам представителей компании Schneider Electric, ведущего производителя инженерных систем, позволяет снизить показатель PUE на 15% и таким образом экономить до 43% энергии. Все 3 вышеперечисленных способа в последнее время используются практически повсеместно.

Охлаждение при помощи наружного воздуха

В странах с холодным климатом, в том числе и в России, есть возможность для охлаждения центров обработки данных использовать холодный воздух с улицы. Такая технология носит название «Free Cooling» и предполагает использование чиллеров без компрессора, который зачастую является самым энергоёмким элементом всей системы. В зависимости от параметров конкретного дата-центра, подключение компрессора может требоваться при температуре +5 градусов Цельсия или выше. Использование технологии «Free Cooling» позволяет сохранить до 40% электроэнергии.

Более продвинутой разновидностью «Free Cooling» является технология полного свободного охлаждения, в основе которой лежит теплообмен между тёплым воздухом внутри центра обработки данных и холодным воздухом за его пределами. Воздух с улицы поступает на специальный роторный теплообменник, который и обеспечивает охлаждение системы. Меняя скорость вращения ротора, можно регулировать температуру воздуха в ЦОД.

На территории России данную технологию активно внедряет компания Ayaks Engineering, которая предлагает организациям собственную запатентованную систему полного свободного охлаждения. Данная система позволяет использовать для охлаждения дата-центров воздух с температурой вплоть до +22 градусов Цельсия. В случае если температура на улице поднимается выше, к системе подключают компрессорный фреоновый модуль и контуры адиабатического охлаждения. В отличие от обычного «Free Cooling», технология полного свободного охлаждения позволяет снизить энергопотребление почти на 60%, по сравнению с обычными системами охлаждения. Значение PUE при использовании данной технологии может составлять около 1,15.

Упомянутые выше экспериментальные ЦОД компании Facebook также используют данную технологию, но с некоторыми отличиями: вместо роторных теплообменников здесь применяются специальные вентиляционные установки, укомплектованные секциями фильтрации, осушения и охлаждения воздуха. Таким образом, система не только охлаждает, но ещё и очищает наружный воздух. Такая система наиболее эффективна, однако крайне сложна в реализации, поэтому используют её только при возведении новых дата-центров.

Адиабатическое охлаждение

Ещё одним эффективным способом охлаждения ЦОД является адиабатическое охлаждение. В отличие от предыдущих способов, здесь для снижения температуры используется не воздух, а вода, которая распыляется по системе в виде мельчайших частиц. Такую технологию целесообразно использовать в условиях тёплого и сухого климата. В то же время, при высокой влажности наружного воздуха  адиабатическое охлаждение становится абсолютно неэффективным.

В сухом климате данная технология позволяет экономить до 80% электроэнергии. Однако здесь также стоит учитывать затраты на воду.