Взято с сайта DatacenterDynamics.com, автор статьи: Лора Луо

Правительство Китая поставило перед центрами обработки данных задачу снизить коэффициент эффективности потребления энергии (PUE). Представители сетевого издания Datacenter Dynamics пообщались на эту тему с признанными экспертами по управлению энергопотреблением, которые применили различные технологии охлаждения и источники постоянного тока с высоким КПД для повышения эффективности энергопотребления своего ЦОД в Шанхае.

В Китае все больше потребителей пользуется смартфонами, планшетными ПК и другими интеллектуальными устройствами, а для удовлетворения их потребностей в хранении, обработке и передаче данных строится все больше центров обработки данных.

Такие центры, однако, интенсивно потребляют энергию. Установлено, что на ЦОД приходится около 3 процентов от общемирового объема энергопотребления.

Центры обработки данных в пятилетнем плане
Для решения проблем электроснабжения и ухудшающегося состояния окружающей среды Министерство промышленности и информационных технологий КНР требует от ЦОД повышения эффективности. Двенадцатый пятилетний план Китая включает в себя программу экономии электроэнергии, которая предусматривает снижение коэффициента эффективности потребления энергии (PUE) для центров обработки данных на 8 процентов к 2015 году.

Министерство промышленности и ИТ вместе с четырьмя другими министерствами выпустило инструкции по расположению центров обработки данных и предложило им стимулы для совершенствования. Новые центры обработки данных с PUE не больше 1,5 и переоборудованные ЦОД с PUE не больше 2 смогут воспользоваться привилегиями в отношении инфраструктуры электропитания, применяемых источников электроснабжения и других поддерживаемых служб.

Эффективность энергопотребления ЦОД непосредственно влияет на расходы владельцев, операторов и пользователей этих центров в Китае, а также является приоритетным направлением работы на правительственном уровне. Поставщики решений для ЦОД разработали энергоэффективные технологии, применение которых поможет добиться поставленных в пятилетнем плане целей.

Компания Delta запустила линейку продуктов для ЦОД в 2008 году и с тех пор уделяет значительное внимание строительству эффективных центров обработки данных для своих заказчиков. Но насколько компания доверяет собственной продукции? Пользуется ли она своими решениями и получает ли те преимущества, которые обещает заказчикам?

Представители Datacenter Dynamics посетили собственный центр обработки данных Delta, расположенный в шанхайском офисе компании, и взяли интервью у Икуань Ли (Yikuan Li), директора по ИТ Delta GreenTech China, чтобы изучить подход Delta к строительству ЦОД с высокой эффективностью энергопотребления.

Планирование и выбор
Ли считает, что эффективные центры обработки данных требуют тщательного планирования при выборе расположения, строительстве, эксплуатации, обслуживании и т.д.

Все начинается с выбора места расположения центра. «Когда знаменитые информационные гиганты, такие как Google и Microsoft, выбирают места для крупных центров обработки данных, они в первую очередь оценивают возможность хорошей окупаемости вложений с точки зрения эффективности энергопотребления. Если они решат строить центры обработки данных в жарких регионах и не смогут обеспечить бесперебойное электро- и водоснабжение, от этого пострадают все важные показатели эффективности», — рассказал Ли корреспонденту Datacenter Dynamics.

Завышенные площади ЦОД также часто являются причиной излишнего потребления энергии. «Например, проектируя ЦОД на 20 стоек, специалисты могут зарезервировать место еще на шесть или семь стоек для будущего расширения. Однако из-за постоянного повышения производительности серверов и применения новых технологий, таких как виртуализация и облачные вычисления, размеры большинства центров обработки данных до сих пор далеки от оптимальных: в них имеются зоны охлаждения, в которых отсутствует вычислительное оборудование, а это ведет к еще большему энергопотреблению», — объяснил Ли.

Повышение рабочей температуры также является актуальной темой среди специалистов, занимающихся повышением энергоэффективности ЦОД. После того как Технический комитет ASHRAE 9.9 выпустил новые инструкции, касающиеся тепловыделения, многие операторы ЦОД стали повышать рабочие температуры для экономии энергии. По словам Ли, это один из основных факторов, принимаемых во внимание при повышении эффективности энергопотребления.

«В традиционных ЦОД серверы работают при температуре 18-22 °C, что является очень низкой величиной с технологической точки зрения. Это все равно что включить летом кондиционер и задать температуру 18°C — компрессоры будут постоянно работать под большой нагрузкой, что приведет к высокому потреблению энергии. Из практического опыта мы можем сказать, что высокоэффективные центры обработки данных, в том числе с плотным размещением, могут работать при температуре 25-27°C без угрозы для безопасности. Повышение рабочей температуры способно помочь в снижении энергопотребления — в частности, системами охлаждения».

Высоковольтные линии постоянного тока
Ли также подчеркивает, что системы электроснабжения и распределения электроэнергии оказывают значительное влияние на эффективность энергопотребления: «Несмотря на то, что некоторые центры обработки данных вложили время и средства в установку прецизионных кондиционеров и компрессоров переменной частоты, они по-прежнему используют традиционные системы бесперебойного питания с низким КПД. Если их заменить современными ИБП (с КПД 94-95%), то можно избежать излишнего расхода электроэнергии в системе питания и распределения».

Ли с оптимизмом оценивает преимущества технологии высоковольтной передачи постоянного тока (HVDC). Поскольку сейчас замена серверов происходит чаще, их можно сделать совместимыми с технологией HVDC. «В настоящее время три крупных внутренних оператора связи внедрили технологию HVDC в своих облачных центрах обработки данных, что помогло им повысить эффективность потребления электроэнергии в системах питания и распределения», — добавил он.

Компания Delta, известная своими решениями для экологичных центров обработки данных, строит энергоэффективные ЦОД для нужд своего бизнеса.

У Delta имеются исследовательские центры и заводы на территории континентального Китая, на Тайване, в США, Таиланде, Японии, Сингапуре, Мексике, Индии, Бразилии и в странах Европы. Для поддержки развития своего глобального бизнеса Delta построила центры обработки данных по всему миру, используя собственные решения.

Собственный опыт Delta
На территории Большого Китая Delta эксплуатирует центры обработки данных в Шанхае (восточная часть страны), Дунгуане (южная часть) и Тайбэе (Тайвань). Эти центры в основном используются для поддержки работы внутренних ERP-систем, почтовых, сетевых, файловых систем и т.д.

В своих ЦОД Delta применяет множество энергосберегающих технологий, в том числе ИБП с высоким КПД, зоны горячего и холодного воздуха, стойки с перфорированными стенками, системы управления вращением вентиляторов, системы кондиционирования. Кроме того, при определенных погодных условиях может использоваться естественное охлаждение.

Центр обработки данных, расположенный в Операционном центре Delta в Шанхае, имеет средние размеры. В нем расположено 132 сервера, на которых работают 250 программных приложений, включая системы автоматизации бизнеса, ERP-системы, почтовые системы, системы управления документами, телефонной и конференц-связи.

В 2012 году Delta Group переоборудовала свой центр в Шанхае, развернув в нем собственное решение InfraSuite, которое объединяет шкафы, рядные кондиционеры, программное обеспечение для мониторинга, а также системы электропитания и распределения электроэнергии.

Ли говорит, что главной особенностью обновленного центра является возможность автоматического переключения между тремя системами охлаждения — теплообменниками (естественное охлаждение), воздушным и водяным охлаждением — в соответствии с условиями окружающей среды. Такой механизм делает ЦОД более эффективным с точки зрения потребления энергии.

Выбор наилучшей системы охлаждения
«Когда температура наружного воздуха не превышает 18 °C, автоматически включаются теплообменники, при температуре 18-30 °C работают системы воздушного охлаждения, а когда температура достигает 30 °C, на полную мощность включается система водяного охлаждения. Три системы охлаждения реализуют избыточность друг для друга — системы воздушного охлаждения перекрывают функции теплообменников, а системы водяного охлаждения перекрывают функции воздушного охлаждения».

Центр Delta в Шанхае в основном использует теплообменники для охлаждения в зимнее время, на которое приходится от 4,5 до 5 месяцев в году. Системы водяного охлаждения используются на протяжении 2-3,5 месяцев в году, а в остальное время осуществляется воздушное охлаждение.

«Продолжительность использования каждой системы зависит от погодных условий в течение года. Например, в 2013 году, когда лето в Шанхае было долгим и жарким, система водяного охлаждения использовалась дольше. Однако лето 2014 года не было таким жарким и прошло быстрее, поэтому водяное охлаждение применялось меньше».

Ли рассказал нам, что благодаря переоборудованию в шанхайском центре обработки данных Delta удалось реализовать несколько систем регулирования частоты для охлаждающего оборудования. «В шанхайском ЦОД мы реализовали автоматический механизм охлаждения, которые сочетает программируемые логические контроллеры (ПЛК), частотно-регулируемые приводы (VFD), а также внутренние и внешние температурные датчики».

Одна из трех систем охлаждения будет запускаться автоматически (в соответствии с условиями окружающей среды). Охлаждающие агрегаты и насосы также будут изменять частоту автоматически в соответствии с условиями окружающей среды, работать в режиме полной, 2/3, 1/3 мощности и даже в холостом режиме для максимально эффективного использования энергии.

Delta также применила решения, сочетающие технологию HVDC и высокоэффективные ИБП. «Этот центр обработки данных использует как HVDC, так и высокоэффективные ИБП в режиме «активный-активный»; при этом 10 процентов серверов питаются от HVDC, а 90 процентов — от ИБП. Это также помогает в некоторой степени экономить энергию», — рассказал Ли представителю Datacenter Dynamics.

Используя три системы охлаждения, зоны горячего и холодного воздуха, высокоэффективные ИБП, ПО для управления инфраструктурой ЦОД (DCIM) и энергосберегающие системы светодиодного освещения, центр обработки данных в Шанхае, по словам Ли, в течение всего последнего года поддерживал PUE на уровне 1,43.

«Благодаря переоборудованию, потребление энергии в ЦОД Операционного центра Delta в Шанхае снизилось с 17% до 11% от потребления всего здания. Это выдающееся достижение, поскольку здание уже имеет золотой сертификат LEED», — подчеркнул Ли.