Разделы
ИБП AC SOHO (230В) (24)
ИБП AC Power (400В) (339)
Опции к ИБП AC (356)
Распределение питания (29)
Батареи для ИБП (55)
Полный список товаров
Производители
AEG Power Solutions
APC
BB Battery
CSB
Delta Energy Systems
Eaton
Emerson Network Power
EnerSys AD
Exide Technologies
Fiamm
GE
NorthStar
Panasonic
Power Battery Company, Inc..
Riello UPS
Tripp-lite
Yuasa
Статьи
Новые статьи (0)
Тестирования
ИБП (10)
ЦОД (5)
Последние новости
RSS-канал новостей  RSS-канал новостей
Валюта
Внедрение энергоэффективных центров обработки данных
Автор: Нил Расмуссен
Статья компании: APC

Введение

 

Потребляемая электрическая мощность не входит в число типовых критериев проектирования центров обработки данных. Как следствие, эффективное управление этой статьей расходов не осуществляется. И положение не меняется несмотря на то, что за время существования ЦОДарасходы на электричество способны превысить стоимость не только его электрической инфраструктуры, включая ИБП, но также и стоимость установленного оборудования ИТ. Это объясняется следующими причинами:

- Счета за электричество начинают приходить, когда все основные расходы по проекту уже произведены и связь между ними и какими-либо конкретными решениями или эксплуатационной практикой не очевидна. В результате эти затраты рассматриваются как неизбежные. 

-Средства моделирования затрат на обеспечение центров обработки данных электроэнергией мало распространены и не всегда применяются при проектировании. 

- Счета за электричество часто не входят в сферу ответственности подразделения, осуществляющего эксплуатацию ЦОДа, и оплачиваются не из его бюджета.  

-Потребление электроэнергии центром обработки данных может не учитываться отдельно и оплачиваться в составе менее детализированных счетов.

- Лица, принимающие решения, не получают достаточной информации о затратах на электричество на этапе планирования и закупок.

Далее будет показано, что все перечисленные выше причины можно устранить и что
в типичном случае это может принести существенную экономию. Наибольший выигрыш можно получить при проектировании новых объектов, однако и при реконструкции существующих объектов, и в процессе их регулярной эксплуатации можно добиться некоторой экономии. Достаточно принять на этапе проектировании нового центра обработки данных некоторые простые и не требующие затрат решения, чтобы получить экономию на счетах за электричество в 20–50 %; а систематические усилия в этом направлении позволяют сократить их на все 90 %.

Сколько стоит электричество?

Как правило, стоимость электроэнергии составляет 0,12 доллара США за киловатт в час. С учетом этой стоимости расходы электроэнергии на 1 кВт ИТ-оборудования за год составляют примерно 1000 долларов США. За 10 лет электропотребление обычного ЦОДа обходится примерно в 10 000 долларов США за киловатт нагрузки. 

Общее правило состоит в том, что на оборудование ИТ приходится лишь около половины потребления электричества центром обработки данных. Вторая половина обеспечивает функционирование инженерной инфраструктуры, включая аппаратуру системы электропитания. Это значит, что каждый киловатт, потребляемый ИТ­оборудованием за 10 лет, стоит примерно 20 000 долларов США. Например, расходы не электроэнергию ЦОДа, потребляющего 200 кВт, за 10 лет составят
4 000 000 долларов США. Такие расходы ощутимы для любой организации. Все ИТ­специалисты должны понимать, на что тратится эта сумма, и знать, как ее сократить.

На что тратится энергия?

Лишь примерно половина, а нередко и меньшая часть энергии, потребляемой центром обработки данных, идет на питание оборудования ИТ. Другая часть расходуется на инженерную инфраструктуру ЦОДа, включая аппаратуру электропитания, оборудование охлаждения и освещения. На Рисунке 1 представлено распределение энергии, потребляемой типичным центром обработки данных высокого уровня готовности. Обратите внимание, что вся эта энергия превращается в конечном итоге в тепло, которое выбрасывается в атмосферу. На Рисунке 1 приведен типичный ЦОД с резервированием инфраструктуры питания по схеме 2N и оборудования охлаждения по схеме N+1 при уровне загрузки приблизительно в 30 % от расчетного.

Рисунок 1

Диаграмма потребления мощности в типичном центре обработки данных

 

Эффективность ЦОДа в приведенном примере составляет 47 % на основании того, какая доля потребляемой им электроэнергии идет на питание оборудования ИТ. Общие сведения о потреблении электроэнергии и влиянии на нагрузку различного оборудования см. в информационной статье APC № 113 Моделирование эффективности энергопотребления в центрах обработки данных.

 

Эффективность –необъективная характеристика

При обсуждении потребления электроэнергии часто используется термин «эффективность». Хотя смысл, вкладываемый в выражения вроде «повышение эффективности», понятен, применение этого термина в области количественной оценки центров обработки данных создает некоторую путаницу. Все становится намного яснее, если для количественных оценок пользоваться характеристикой потребляемой мощности (в кВт). Например, если в ЦОДе установлены два устройства эффективностью одно 50 %, а другое – 80 %, не вполне понятно, как из этих двух цифр получить одну, характеризующую издержки. Фактически счета за электричество должны зависеть от количества энергии, протекаемого через каждое устройство.  Однако в этом случае эффективность некоторых устройств, таких как компьютеры и осветительные приборы, вообще составляет ноль процентов – малопонятная характеристика, которая к тому же не несет никакой информации об энергопотреблении. 
В противоположность этому показатель потребляемой мощности простой и однозначный. Полное энергопотребление определяется простым сложением потребления всех устройств, установленных в ЦОДе. Если одно устройство расходует электроэнергию на 10 долларов США в месяц, а другое – на 20, необходимо просто сложить эти цифры. Поэтому в настоящей статье используется именно показатель потребляемой мощности, а не распространенный, но неоднозначный термин «эффективность». Подробное обсуждение вопросов моделирования потребления энергии в центре обработки данных приведено в информационной статье № 113.

 

Цена ватта

 

Электрическая энергия продается в киловатт-часах (кВт*ч). Эта единица измерения определяется как количество энергии, расходуемое в течение одного часа при мощности в тысячу ватт (или 1 кВт). В экономическом анализе очень важно проводить различие между мощностью и энергией. Затраты, связанные с запасом мощности, определяются стоимостью систем, обеспечивающих электропитание, и растут с увеличением проектной мощности объекта. В качестве примера можно назвать затраты на ИБП, резервные генераторы, кондиционеры и электрическую распределительную аппаратуру. Затраты, связанные с потреблением энергии, отражаются в счетах за электричество.

Главное принципиальное положение состоит в том, что меры по сокращению потребления энергии позволяют снизить как затраты, связанные с запасом мощности, так и затраты, связанные с потреблением энергии. То есть проектные решения, обеспечивающие экономию электричества, во многих случаях позволяют также снизить стоимость инженерной инфраструктуры ЦОДа, которая определяется в первую очередь энергопотреблением нагрузки. Другое принципиальное положение – различие между временным и постоянным, или структурным снижением потребления энергии. Временное сокращение, такое как снижение нагрузки или управление питанием серверов, уменьшает затраты на электроэнергию, но не обязательно приводит к уменьшению энергетических характеристик систем инженерной инфраструктуры ЦОДа и связанных с ней расходов на инфраструктуру. А постоянное снижение энергопотребления – например, благодаря применению высокоэффективных серверов и ИБП – положительно сказывается на обеих статьях расходов.
В таблице 1 приведены примеры этих принципов и значения достигнутой экономии. 


Таблица  1

Экономические преимущества от сокращения используемых киловатт или потребляемой энергии в центре обработки данных высокой доступности по сравнению с временным и структурным сокращением потребления

 

Временное сокращение потребления

Структурное сокращение потребления

Комментарии

Методы снижения энергопотребления

Экономия при сокращении нагрузки с помощью управления питанием

Высокоэффективные серверы Высокоэффективные ИБП оптимальной мощности

 

Годовая экономия электроэнергии

$960

$960

Исходя из стоимости 0,12 долларов США за кВт/ч

Экономия за 10 лет (ИТ)

$9,600

$9,600

Срок службы типичного центра обработки данных

Экономия электроэнергии за 10 лет (инженерная инфраструктура ЦОДа)

$960

$13,760

Структурное сокращение потребления энергии полезной нагрузкой позволяет снизить потребление энергии вспомогательным оборудованием

Экономия капитальных затрат на инженерную инфраструктуру ЦОДа

$0

$13,300

Структурное сокращение потребления энергии позволяет снизить затраты на оборудование

Экономия эксплуатационных затрат на инженерную инфраструктуру ЦОДа

$0

$6,600

Чем меньше оборудования, тем ниже расходы на его сопровождение и иные эксплуатационные затраты

Совокупная экономия за 10 лет на 1 кВт

$10,560

$43,260

 

 

В приведенном выше примере расчет производился для центра обработки данных с уровнем резервирования по схеме 2N и при его работе при нагрузке в 30 %. Для ЦОДа без резервирования экономия окажется значительно ниже – примерно наполовину. Следует отметить, что в большинстве случаев не все запасы системы энергоснабжения и системы охлаждения могут быть подвержены структурным изменениям,  что выразится в дальнейшем уменьшении экономии. В общем случае, однако, вполне можно считать, что структурное снижение энергопотребления приносит вдвое больший эффект по сравнению с временным.

 

Сокращение потребления энергии ИТ-оборудованием 

 

Очевидно, что общее потребление электроэнергии определяется, в первую очередь, оборудованием ИТ. Потребление энергии ИТ-оборудованием не только напрямую вносит вклад в общий электрический счет, но и косвенно влияет на системы электропитания и охлаждения, которые также потребляют сопоставимое количество энергии. Поэтому мощности потребления оборудования ИТ следует уделять первоочередное внимание.
До сих пор средства управления энергопотреблением ИТ-оборудования оставались весьма неразвитыми. Его производители не предоставляли достаточного объема соответствующей информации, позволяющей пользователям принимать решения, основываясь на данных об энергопотреблении.. А пользователи, как правило, не осознают, что их выбор ИТ-оборудования может влиять на потребление энергии. Однако ситуация исправляется, и покупатели начинают систематически учитывать фактор энергопотребления как в текущей работе, так и в планировании.

Для сокращения энергопотребления ИТ-систем применяется ряд подходов: 
- В текущей работе: вывод из эксплуатации устаревших и ненужных систем, эксплуатация существующих систем наиболее эффективным образом, внедрение более экономичных платформ

- Действия по планированию: виртуализация и стандартизация

Каждый из этих подходов рассматривается далее.

В текущей работе: вывод из эксплуатации устаревших и ненужных ИТ-систем

В большинстве центров обработки данных основанные на устаревших технологиях платформы не выводятся из эксплуатации, а продолжают использоваться для задач архивирования и проведения различных исследований. Кроме того, в большинстве ЦОДов имеются серверы приложений, которыми никто не пользуется. Может оказаться полезно вести их учет и планировать вывод из эксплуатации. Часто такие системы можно остановить и отключить от электропитания, даже если об их физическом демонтаже говорить еще рано. 

Подобный же эффект дает консолидация приложений при их переводе со старых платформ на новые с сокращением общего числа серверов. Консолидация этого типа не требует виртуализации, о которой речь пойдет ниже.

В типичном случае удается сэкономить до 20 % электроэнергии. Даже если при этом не высвобождаются производственные площади, высвобожденный ресурс мощности электропитания может быть очень полезен при последующем развертывании ИТ-оборудования с высокой плотностью мощности. 

В текущей работе: эксплуатация существующих систем наиболее эффективным образом

Большинство современных серверов имеет определенные функции управления энергопотреблением. Другими словами, они способны снижать потребление энергии
в периоды пониженной вычислительной нагрузки. А всего несколько лет назад это было не так, и потребление практически любого ИТ-оборудования оставалось постоянным независимо от нагрузки. Пользователям следует учитывать эти изменения и обращать внимание на настройки схем энергосбережения ИТ-систем. При


возможности функции управления энергопотреблением следует задействовать на всем оборудовании, имеющем такую возможность. На оборудовании многих производителей они деактивированы по умолчанию. Для максимально эффективного использования функций управления энергопотреблением может потребоваться обновить программное обеспечение. Этот подход позволяет снизить потребление электроэнергии, но не максимальную расчетную мощность потребления.

В текущей работе: переход на более экономичные вычислительные платформы

Внедрение более экономичных платформ – еще одна эффективная стратегия снижения энергопотребления. В большинстве современных центров обработки данных эксплуатируются так называемые «серверы низкой плотности мощности», произведенные 3–5 лет назад. Современные системы блейд-серверов потребляют столько же или немного больше электрической мощности в расчете на один сервер, но занимают значительно меньше места. Таким образом, внедрение блейд-серверов с заменой устаревших систем в соотношении один к одному НЕ ведет к снижению потребляемой мощности и даже может вести к ее увеличению. Но зато плотность серверов на единицу площади производственных помещений значительно возрастает. Кроме того, хотя тепловыделение в расчете на один блейд-сервер не превышает тепловыделения аналогичного 1U сервера, из-за более плотной компоновки задача отвода тепла усложняется, и возникает неверное представление, что новые системы греются сильнее прежних.

При развертывании новых серверов следует учитывать, что системы блейд-серверов в целом требуют примерно на 20 % меньше энергии, чем аналогичные системы в ином форм-факторе. Это объясняется более высокой эффективностью блоков питания и консолидацией некоторых дополнительных устройств, таких как вентиляторы. При развертывании нового оборудования важно понимать, что выбор в пользу блейд-серверов уменьшает потребление энергии по сравнению с серверами других форм и размеров, но блейд-серверы необязательно будут потреблять меньше энергии, чем старые серверы.

Как следует из вышеизложенного, замена устаревших серверов на новые в соотношении один к одному не всегда ведет к существенному снижению энергопотребления. Чтобы определить потенциал сохранения энергии при поэтапном переходе к блейд-серверам, потребление энергии существующего сервера необходимо сравнить с потреблением энергии любого предлагаемого блейд-сервера. Часто имеет смысл учитывать также и соотношение производительности сравниваемых систем, чтобы принимать решение на основании показателя «производительности на потребленный ватт». Все основные OEM-производители серверов, включая Dell, HP и IBM, предоставляют пользователям расчетные средства, с помощью которых можно точно определить энергопотребление различных конфигурацийблейд-сервера. Единственный надежный способ определения энергопотребления устаревшего сервера – с помощью ваттметра. Сравнивая полученные таким путем значения, можно определить последствия крупномасштабной замены серверов для энергопотребления. В основном наиболее эффективными показывают себя следующие стратегии:

- Замена двух и более устаревших серверов одним двухпроцессорным или однопроцессорным с двухъядерным процессором 

- Замена устаревшего сервера блейд-сервером с процессором, рассчитанным на низкое или среднее напряжение питания 

- При необходимости оснащения сервера выделенным жестким диском – использование моделей корпоративного класса формата 2,5 дюйма, потребляющих энергии меньше аналогичных дисков формата 3,5 дюйма
- Замена двухпроцессорных серверов однопроцессорными с двухъядерным процессором
- Замена четырехпроцессорных серверов двухпроцессорными с двухъядерными процессорами

Как следует из вышеизложенного, обновление парка серверов не всегда является наиболее эффективным средством снижения энергопотребления. Главное направление применения новых серверных технологий для снижения энергопотребления – консолидация и виртуализация с уменьшением общего числа физических серверов.

Планирование: виртуализация

Виртуализация позволяет значительно снизить потребность ИТ-оборудования в электроэнергии. При этом почти всегда существенно сокращается число физических серверов. Ликвидация одного сервера обеспечивает структурное сокращение энергопотребления в размере 200–400 Вт, в зависимости от конкретной технологии. Это соответствует годовой экономии на счетах за электричество примерно в 380 долларов США и полной экономии по показателю TCO за 10 лет в размере около 7 680 долларов США. Таким образом, экономия значительно превышает стоимость самого сервера. 


Планирование: стандартизация

Переход на однотипные энергоэкономичные серверы дает значительный эффект даже без виртуализации. На сегодняшний день наиболее эффективно используют электроэнергию системы блейд-серверов. Однако доступные типы лезвий в блейд-серверах могут отличаться по производительности и по потреблению энергии. Часто потребности приложения в производительности сервера трудно спрогнозировать, и пользователи заказывают наиболее мощную из предлагаемых конфигураций, не обращая внимания на ее высокое энергопотребление. 

При использовании виртуализации наилучшим способом снижениия энергопотребления является, в общем случае, применение наиболее высокопроизводительных физических серверов. Однако при использовании выделенных серверов для каждого приложения имеет смысл выбирать их параметры с учетом реальной потребности, чтобы не перерасходовать энергию.

Для пользователей, стандартизирующих систему блейд-серверов и развертывающих блейд-серверы, при необходимости можно выполнить следующую стандартизацию на двух лезвиях: сервер высокой производительности / высокого электропотребления и низкой производительности / низкого электропотребления. По энергопотреблению они могут отличаться больше, чем в два раза. При этом приложения, потребности которых точно неизвестны, по умолчанию следует первоначально развертывать на серверах низкой производительности и переводить на высокопроизводительные только при возникновении такой потребности. Такому развертыванию способствует простота установки лезвий в блейд-серверы. Применение этой стратегии обеспечивает структурное снижение энергопотребления в типичном коммерческом ЦОДе  на 10 % и более.

 

Снижение  энергопотребления оборудованием инженерной инфраструктуры центра обработки данных 

 

Снижение энергопотребления оборудованием инженерной инфраструктуры центра обработки данных достигается следующими способами: приведение конфигурации инженерной инфраструктуры ЦОДа максимальному соответствию с нагрузкой, применение эффективных компонентов инфраструктуры и проектирование энергоэффективных систем. Пользователь такого оборудования может иметь некоторые представления о его электрической эффективности, но предоставляемой производителем информации, как правило, бывает недостаточно для точного определения различий в мощности потребления. Кроме того, приведение конфигурации к оптимальному масштабу в соответствие с потребностями и различные проектные меры оказывают значительно большее влияние на энергопотребление, нежели выбор тех или иных моделей оборудования инженерной инфраструктуры ЦОДа.

Оптимизация размера

Из всех доступных пользователям методов приведение компонентов инженерной инфраструктуры ЦОДа в соответствие с потребностями нагрузки оказывает наибольшее влияние на собственное потребление электроэнергии инженерной инфраструктурой центра обработки данных (DCPI). Большинство пользователей не осознает того, что в системах питания и охлаждения существуют фиксированные потери, не зависящие от ИТ-нагрузки, и что эти потери пропорциональны максимальной расчетной мощности системы. В типичном случае они составляют основную часть собственного энергопотребления инженерной инфраструктурой ЦОДа. А если мощность потребления ИТ-оборудованием невелика, фиксированные потери в инженерной инфраструктуре ЦОДа легко могут превысить мощность самой нагрузки. Завышение параметров оборудования инженерной инфраструктуры ЦОДа увеличивает долю фиксированных потерь в счете за электричество. Для типичного случая, когда инфраструктура работает под нагрузкой в 30 % от номинальной, стоимость электроэнергии составляет примерно 2 300 долл. на киловатт мощности аппаратуры ИТ в год. Если бы установленные мощности точно соответствовали потребностям полезной нагрузки, эта цифра сократилась бы примерно до 1 440 долларов США, или на 38 % (см. Таблицу 2). 

Обратите внимание, что наряду с экономией электроэнергии приведение мощности инженерной инфраструктуры ЦОДа к оптимальному масштабу в соответствии с потребностями нагрузки обеспечивает почти не уступающую ей по размерам экономию в 1400 долларов США на кВт мощности ИТ-оборудования в год за счет капитальных и эксплуатационных затрат на оборудование инженерной инфраструктуры вычислительного центра. Приведенный расчет относится к конкретному примеру; фактическая величина экономии может отличаться: в частности, она значительно уменьшается для систем без резервирования. На практике оптимизация инфрастуктуры в соответствии с потребностями позволяет уменьшить счет за электричество на величину до 50 %. Экономическая привлекательность этого принципа построения является основной причиной того, что отрасль движется сегодня в направлении масштабируемых модульных решений инженерной инфраструктуры центра обработки данных.

 

Таблица  2

Экономические преимущества оптимизации инфраструктуры ЦОДа в соответствии с нагрузкой (10 лет с учетом каждого киловатта)

 

Контрольный вариант

ЦОД с оптимальными параметрами инфраструктуры

Комментарии

Потребление электроэнергии оборудованием ИТ

$9,600

$9,600

Исходя из стоимости 0,12 долларов США за кВт/ч

Пропорциональные потери инженерной инфраструктуры ЦОДа

$960

$960

 

Фиксированные потери в инженерной инфраструктуре ЦОДа

$12,800

$3,840

Структурное сокращение размеров инфраструктуры позволяет снизить потребление энергии компонентами инфраструктуры

Капитальные затраты инженерной инфраструктуры ЦОДа

$13,330

$4,000

Оптимизация инфрастурктуры позволяет снизить капитальные затраты на оборудование

Эксплуатационные затраты инженерной инфраструктуры ЦОДа

$6,667

$2,000

Чем меньше оборудования, тем ниже расходы на его обслуживание и иные эксплуатационные затраты

Общая стоимость электроэнергии, потребляемой инженерной инфраструктурой ЦОДа

$13,760

$4,800

Сумма фиксированных и пропорциональных потерь

Общая стоимость электроэнергии (инженерная инфраструктура ЦОДа и ИТ-оборудование)

$23,360

$14,400

 

Общая стоимость владения за 10 лет

$43,360

$20,400

Включая стоимость систем питания и охлаждения ЦОДа, а также потребляемую энергию

 

Использование эффективных проектов

Многие пользователи исходят из того, что потребление электроэнергии системой определяется эффективностью ее отдельных компонентов, на которую и следует обращать внимание в первую очередь. Это предполложение весьма далеко от истины. Качество проекта системы в целом оказывает огромное влияние на энергопотребление центра обработки данных и может обусловить существенную разницу в сумме счетов за электричество даже при использовании одного и того же оборудования. В этом отношении эффективность проекта даже более важна, нежели выбор тех или иных моделей аппаратуры питания и оборудования охлаждения для ЦОДа.

Ниже приведены лишь некоторые примеры ошибок проектирования, значительно снижающих энергоэффективность центра обработки данных по сравнению с тем, что можно было бы ожидать при суммировании потерь в отдельных компонентах:

Работа электрической распределительной аппаратуры и / или трансформаторов под нагрузкой существенно ниже номинальной  Чрезмерное охлаждение воздуха кондиционерами, ведущее к снижению его влажности, которое приходится компенсировать постоянной работой увлажнителей  Неправильная координация работы кондиционеров, вследствие которой одни из них работают на обогрев, а другие – на охлаждение воздуха в одном и том же помещении  Неправильный выбор длины и сечения воздуховодов, приводящий к дополнительным затратам энергии на прокачку по ним кондиционированного воздуха  Температура на входе в кондиционер много ниже температуры на выходе из ИТ-оборудования, что приводит к снижению эффективности и производительности работы кондиционера

Проток жидкости в насосах системы охлаждения регулируется с помощью дроссельных клапанов, что значительно снижает эффективность работы насосов

Большинство пунктов приведенного списка относится к системам кондиционирования воздуха, и это не случайно. Ошибки проектирования из-за которых энергия расходуется нерационально, чаще всего относятся к системе охлаждения, более стандартизованная архитектура систем питания оставляет меньше простора для неправильных решений.

Из-за ошибок, указанных выше, энергопотребление инженерной инфраструктуры центра обработки данных часто вдвое превышает необходимое. А избежать их можно с помощью несложных проектных решений, которые не требуют значительных затрат (зачастую и вообще никаких). Существуют два источника таких решений: 

1. глубокая инженерная проработка проекта, включая аэродинамическое моделирование, и проведение комплексных промежуточных и приемо-сдаточных испытаний;

2. использование законченных решений в области инженерной инфраструктуры центра обработки данных, основанных на стандартных проектах и состоящих из набора модулей, которые прошли глубокую инженерную проработку и полное комплексное тестирование.

Сложность и дороговизна первого варианта не оставляет сомнений в том, что именно второй путь станет в будущем стандартным для разработки спецификаций центров обработки данных и закупки всего необходимого для их построения.

Применение эффективного оборудования инженерной инфраструктуры центра обработки данных

Хотя выбор эффективного оборудования инженерной инфраструктуры центра обработки данных (такого как аппаратура питания и оборудование охлаждения) оказывает менее существенное влияние на общее потребление электроэнергии системой, нежели архитектура ИТ, конфигурация ЦОДа в соответствии с потребностями нагрузки или использование эффективных проектов, выбор оборудования - это тоже важный фактор снижения энергопотребления ЦОДа.  Энергетические потери различных моделей оборудования инженерной инфраструктуры центра обработки данных, относящейся к одному и тому же типу и работающей в одинаковых условиях, могут существенно различаться. В декабре 2005 г. институт U.S. Electric Power Research Institute опубликовал статью, согласно которой потери ИБП различных систем при работе под нагрузкой в 30 % от номинальной составляют от 4 до 22 % с вариацией в 500 %. Важно, что в представляемых покупателям  спецификациях этих устройств не содержится информации, по которой можно было бы судить о таком их поведении. Эта и различные другие информационные статьи Schneider Electric наглядно демонстрируют, что успешное прогнозирование электрических потерь возможно только на основе соответствующих моделей и что предоставляемая производителями информация не дает возможности количественно оценить энергопотребление будущего ЦОДа. Пример корректного сравнения энергопотребления двух устройств центра обработки данных приведен в информационной статье № 108 Повышение эффективности крупных систем ИБП.

 

Возможные пути сокращения общего потребления энергии

 

Итак, мы продемонстрировали масштаб проблем энергопотребления и предложили ряд стратегий по его сокращению. Комплексное применение различных подходов позволяет значительно оптимизировать потребление энергии центром обработки данных по сравнению с типовым случаем.

В Таблице 3 приведены 10 эффективных стратегий, позволяющих снизить энергопотребление по сравнению с типичными существующими центрами обработки данных и получить экономию по ряду других направлений. Все они подходят для применения при строительстве новых объектов, а некоторые могут внедряться — немедленно или на протяжении некоторого времени — и на существующих ЦОДах.

 

Таблица  3

Возможные пути сокращения энергопотребления центров обработки данных и определение диапазона возможной экономии

 

Экономия

Рекомендации

Ограничения

Выбор инженерной инфраструктуры ЦОДа в точном соответствии с потребностями

10 – 30%

 

• Используйте масштабируемую модульную архитектуру систем питания и охлаждения воздуха

• Экономия более значительна для систем с резервированием

 

 

• Подходит для нового строительства и, в определенных случаях, для наращивания мощностей

 

Виртуализация серверов

10– 40%

 

• Не имеет прямого отношения к физической инфраструктуре, но дает отличный эффект

• Позволяет консолидировать приложения на меньшем числе серверов; как правило, используются системы блейд- серверов

• Высвобождает мощности систем электропитания и охлаждения воздуха, которые можно использовать для обслуживания дополнительного ИТ-оборудования

 

 

• Требует внесения серьезных изменений в сфере ИТ

• Для получения экономии на существующем объекте необходимо отключение избыточной аппаратуры питания и охлаждения воздуха

 

Использование более эффективной архитектуры кондиционирования воздуха

7 – 15%

 

• Применение внутрирядных кондиционеров позволяет добиться более высокой эффективности при использовании ИТ-аппаратуры с высокой плотностью мощности (см. информационную статью № 130)

• Сокращение длины воздуховодов позволяет снизить энергопотребление вентиляторов

• Повышение температуры воздуха на входе и выходе из КВКЗ увеличивает его эффективность и производительность; кроме того, воздух не так сильно осушается, в результате чего снижаются расходы на увлажнение

 

 

• Подходит для нового строительства

• Преимущества достигаются только в технической среде с высокой плотностью тепловыделения

 

Использование экономичных режимов работы кондиционеров

4 – 15%

 

• Многие кондиционеры воздуха имеют специальные экономичные режимы работы

• Их использование может давать значительный эффект, в зависимости от географического положения

• В некоторых центрах обработки данных кондиционеры имеют экономичные режимы работы, но они не используются

 

 

• Подходит для нового строительства

• Внедрение на существующих объектах затруднено

 

Эффективные схемы размещения оборудования

5 – 12%

 

• Расположение оборудования в помещении сильно влияет на эффективность работы системы кондиционирования воздуха

• В частности, рекомендуется расставлять стойки по схеме с горячими и холодными коридорами и размещать кондиционеры соответствующим образом (см. информационную статью 122)

 

 

• Подходит для нового строительства.

• Внедрение на существующих объектах затруднено

 

Применение более эффективного оборудования электропитания

4 – 10%

 

• При типичных параметрах нагрузки электрические потери лучших в своем классе современных ИБП на 70 % ниже, чем у моделей прежних лет производства

• Ключевое значение имеет эффективность при низкой, а НЕ при полной нагрузке

• Не следует забывать, что потери превращаются в тепло, которое необходимо отводить, – это удваивает затраты

 

 

• Подходит для нового строительства и для существующих ЦОДов

 

Координация работы кондиционеров

0 – 10%

 

• Во многих ЦОДах устанавливается по несколько автономных кондиционеров, которые вступают в настоящее противоборство друг с другом

• Нередко возникают ситуации, когда один кондиционер работает на охлаждение, а другой – на подогрев

• Один может осушать воздух, а другой – его увлажнять.

• В результате возникают огромные непроизводительные потери

• Диагностика таких ситуаций может требовать вмешательства специалиста

 

 

• Подходит для любого ЦОДа с несколькими кондиционерами

 

Правильный выбор мест для установки перфорированных плит фальшпола

1 - 6%

 

• Для среднего ЦОДа характерен неверный выбор мест установки перфорированных плит фальшпола, а также их количества

• Интуитивные соображения по этому поводу обычно оказываются НЕВЕРНЫ

• Для получения оптимального результата требуется вмешательство специалиста

• Дополнительное преимущество – сокращение числа зон локального перегрева

 

 

• Только для ЦОДа с фальшполами

• Не представляет трудности, но требует вмешательства специалиста для получения оптимального результата

 

Применение более эффективных систем освещения

1 – 3%

 

• Выключение ненужного освещения в зависимости от времени дня и местонахождения персонала

• Использование более эффективных источников света

• Не следует забывать, что потребляемая светильниками энергия превращается в тепло, которое необходимо отводить, — это удваивает затраты

• Эффект получается более значительным ЦОДе большой площади, с низкой плотностью размещения оборудования или только частично заполненных

 

 

• Подходит для большинства ЦОДов

 

Установка заглушек

1 – 2%

 

• Снижение температуры в воздухозаборниках серверов

• Экономия за счет повышения температуры воздуха на входе КВКЗ

• Минимум расходов и трудозатрат, особенно при использовании современных фиксирующихся на защелках панелей, таких как выпускаемые компанией Schneider Electric

 

 

• Подходит для всех ЦОДов

 

 

В Таблице 3 выше содержится сводка наиболее простых и эффективных способов снижения потребления электроэнергии в центрах обработки данных. Количественные оценки взяты из расчетов, приведенных в информационной статье 113 (на которую мы уже ссылались выше) и учитывающих характеристики широкого спектра проектов ЦОДов. В таблицу не вошли некоторые эффективные стратегии в области архитектуры ИТ, описанные выше в настоящей статье. 

Некоторые из предлагаемых мер экономии могут реализовываться в оборудовании, но основная часть относится к области проектирования и монтажа системы в целом. Некоторые производители предлагают предварительно проработанные оптимизированные и верифицированные проекты; информацию о них можно получить у поставщиков. Помимо подходящих рекомендаций из числа изложенных выше для снижения энергозатрат на существующих объектах можно пользоваться специальными услугами, оказываемыми рядом поставщиков. В частности, специалисты Schneider Electric выполняют соответствующие работы с применением специального инструментария и методологий в рамках услуги Data Center Energy Efficiency Assessment Service.

 

Заключение

 

Счета за электричество составляют значительную статью расходов на эксплуатацию центров обработки данных, которую можно и нужно оптимизировать. Уменьшение энергопотребления ЦОДа влечет за собой сокращение и других затрат, включая капитальные и эксплуатационные расходы на системы питания и охлаждения,
а также высвобождение производственных площадей.

Снижение энергопотребления в существующих центрах обработки данных достигается с использованием целого ряда малозатратных методов, но в первую очередь – путем перехода на более энергоэффективные вычислительные платформы. При строительстве новых объектов спектр возможностей значительно шире как в сфере ИТ, так и в области архитектуры инженерной инфраструктуры ЦОДа, и потенциальный эффект значительно выше.

В типичном случае электричество расходуется ИТ-оборудованием и средствами инженерной инфраструктуры центра обработки данных приблизительно в одинаковых объемах. Поэтому для получения максимального эффекта необходимо рассматривать ИТ-оборудование и инженерную инфраструктуру ЦОДа в совокупности.

Некоторые поставщики оборудования предлагают готовые стандартизированные проекты центров обработки данных, которые в числе прочих достоинств оптимизированы по эффективности использования энергии. Для существующих ЦОДов доступны услуги по оценке эффективности энергопотребления с выработкой рекомендаций по ее повышению. 

Экономия по сравнению с традиционными подходами к проектированию центра обработки данных весьма значительна при том, что необходимые вложения малы, а в некоторых случаях вообще отсутствуют.

Для получения подробностей, пройдите по следующей ссылке: http://www.apc.com/whitepaper/?wp=114
Эта статья была опубликована 12 Июль 2013 г..
Число отзывов: 0
Написать отзыв