Với sự bùng nổ dữ liệu, chúng ta cần một sự thay đổi mang tính cách mạng trong cách trung tâm dữ liệu tiêu thụ năng lượng và đạt hiệu quả cao hơn.
Các trung tâm dữ liệu của Mỹ tiêu thụ khoảng 100 tỷ kilowatt-giờ điện, đại diện cho hơn 2% của tất cả các sử dụng điện của Mỹ theo Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) ước tính. Với sự bùng nổ dữ liệu rõ ràng trong điện toán đám mây, Internet of Things, lưu trữ hồ sơ kỹ thuật số và các loại tương tự dự kiến ​​sẽ tiếp tục tăng trong tương lai gần, chúng ta cần một sự thay đổi mang tính cách mạng trong cách trung tâm dữ liệu tiêu thụ năng lượng và đạt hiệu quả cao hơn.
Rõ ràng là có một nhu cầu cho các sáng kiến ​​Buildings DOE tốt hơn, trong đó trung tâm dữ liệu hợp tác với các cơ quan này phải cam kết giảm mức tiêu thụ năng lượng của họ. Hai chương trình các cơ quan bao gồm các tòa nhà tốt hơn Challenge, đòi hỏi một cam kết từ các tổ chức để giảm tiêu thụ năng lượng trung tâm dữ liệu của họ bằng 20% ​​trong vòng 10 năm, và các tòa nhà tốt hơn Trung tâm dữ liệu hiệu quả Accelerator, trong đó tổ chức cam kết giảm mức tiêu thụ năng lượng của một hoặc nhiều trung tâm dữ liệu của 25% trong vòng năm năm.
Trung tâm của chương trình này là nâng cao hiệu quả của cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu, trong đó sử dụng ít nhất là nhiều điện năng như các thiết bị xử lý dữ liệu, mạng và lưu trữ. Của năng lượng cần thiết cho cơ sở hạ tầng, làm mát các tài khoản xây dựng cho một phần lớn. Theo Bộ Năng lượng, cơ sở hạ tầng trung tâm dữ liệu năng lượng hiệu quả có thể được cải thiện 20% đến 40% bằng cách áp dụng “quản lý tốt nhất” các biện pháp năng lượng hiệu quả và chiến lược, đặc biệt với lợi nhuận ngắn hạn về thu hồi vốn đầu tư. Nâng cấp phổ biến bao gồm việc quản lý luồng không khí mát mẻ để các máy chủ, tối ưu hóa hệ thống làm mát và cung cấp không khí cho các máy chủ trong phạm vi khuyến cáo của Hiệp hội Mỹ sưởi, làm lạnh và điều hòa không khí Engineers (ASHRAE).
Hiệu quả Cách sử dụng điện trong Trung tâm dữ liệu
Với gần ba triệu trung tâm dữ liệu tại Hoa Kỳ, Bộ Năng lượng Mỹ đang khuyến khích các cơ sở này để theo dõi và đo lường hiệu quả sử dụng năng lượng (PUE), được tính bằng cách chia việc tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu bằng cách tiêu thụ năng lượng của các thiết bị CNTT. Hiện nay, các PUE trung bình là khoảng 2,0 đối với hầu hết các trung tâm dữ liệu ở Mỹ
Nhưng tiết kiệm năng lượng là về nhiều hơn là chỉ “là màu xanh lá cây.” Làm cho trung tâm dữ liệu tiết kiệm năng lượng sẽ đi một chặng đường dài trong việc đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng đối với tăng năng lực tính toán và lưu trữ dữ liệu. Trong cuộc chiến đối với đồng USD khan hiếm, đầu tư vào khả năng tính toán có giá trị sẽ có một tác động lớn hơn ném tiền với mức tiêu thụ năng lượng bị lãng phí.
Ưu tiên mâu thuẫn
Thông thường, mâu thuẫn tồn tại giữa CNTT, phương tiện và người ra quyết định tài chính trong một tổ chức, đơn giản chỉ vì những mâu thuẫn vốn có trong các mục tiêu công việc liên quan đến họ cũng như ý kiến ​​khác nhau về quá trình ra quyết định trung tâm dữ liệu.
“Nếu chiến lược của trung tâm dữ liệu của bạn không phù hợp với mục tiêu của công ty bạn, chúng tôi gửi trong một nhà tư vấn kinh doanh đầu tiên để giúp IT ra từ tủ quần áo và vào phòng họp,” mỗi Brashers, người sáng lập của Yttibrium cho biết, một tư vấn tập trung vào độ lớn của dữ liệu các giải pháp cơ sở hạ tầng. “CNTT là một tài sản cần một nhà vô địch kinh doanh để có được giá trị nhất từ ​​đầu tư cơ sở hạ tầng của bạn.”
Rõ ràng, lo ngại rủi ro là một yếu tố lớn trong việc điều hành một trung tâm dữ liệu. Mặc dù các nhà sản xuất máy chủ có thể bảo đảm thiết bị của nó ở nhiệt độ máy chủ-đầu vào vượt quá 100 ° F, nó sẽ rất khó để thuyết phục một nhà điều hành trung tâm dữ liệu để nâng cao lạnh lối đi nhiệt độ thậm chí còn cao là 80 ° F.
Những đổi mới trong Hệ thống làm mát trung tâm dữ liệu
ASHRAE đã đề xuất rằng các trung tâm dữ liệu hoạt động ở nhiệt độ máy chủ-đầu vào tăng cao, với mục tiêu khuyến khích sử dụng của không khí bên ngoài và bay hơi làm mát như là phương tiện hiệu quả nhất của việc làm mát không khí dựa trên.
Làm mát bay hơi trực tiếp tiêu thụ ít hơn 70% năng lượng so với máy lạnh truyền thống, nhưng mà mức độ tiết kiệm năng lượng không đi kèm với những hạn chế của độ ẩm tương đối cao hơn. Báo cáo chỉ ra rằng một số các nhà khai thác trung tâm dữ liệu lớn nhất, bao gồm cả Facebook, sử dụng làm mát bay hơi trực tiếp.
Việc thay thế, làm mát bằng bay hơi gián tiếp, sẽ làm giảm nhiệt độ mà không cần thêm độ ẩm. Được sử dụng bởi Google và Amazon, các phương pháp gián tiếp là hơi ít hiệu quả hơn so với phương pháp trực tiếp, nhưng nó vẫn còn tiêu thụ một phần của năng lượng của một hệ thống làm mát máy nén chịu lực điển hình.
Hình 1: Trong gián tiếp và gián tiếp / trực tiếp hệ thống làm mát bay hơi, nhiệt được hấp thụ từ không khí nóng bằng nước, làm giảm nhiệt độ không khí và gia tăng độ ẩm tương đối của nó.
Một hệ thống thậm chí cao cấp hơn sử dụng một hỗn hợp làm lạnh bay hơi trực tiếp và gián tiếp, kết hợp với giám sát và điều khiển tiên tiến. Ví dụ, một hệ thống trực tiếp gián tiếp / bay hơi làm mát như Aztec, được sản xuất bởi trụ sở ở Dallas Mestex, sẽ sử dụng khoảng một phần ba năng lượng của một đơn vị trên mái nhà hoặc làm lạnh hệ thống làm mát bằng khí tương tự như kích thước. Tiến lên một bước nữa để sử dụng không khí bên ngoài để làm mát có thể làm giảm việc sử dụng năng lượng ít hơn một phần tư những gì hệ thống thông thường đòi hỏi.
Công ty tiến bộ đó đã triển khai các công nghệ này thường xuyên và chính đáng có thể yêu cầu bồi thường Pues dưới 1.1-một sự tương phản sắc nét với thước đo hiệu suất trung bình (2,0) của các trung tâm dữ liệu của Mỹ. “Một watt giá khoảng $ 1.90 mỗi năm bao gồm các loại thuế,” Brashers nói. “Ví dụ một cơ sở 1 megawatt với một PUE của 1.90 dành hơn $ 1 triệu cho lãng phí năng lượng, trong khi cơ sở có PUE của 1,07 dành $ 148,000 vào năng lượng lãng phí.”
Linh hoạt, khả năng mở rộng, tiết kiệm năng lượng Tùy chọn
“Trung tâm dữ liệu Modular đang nổi lên như là một thay thế cho gạch truyền thống và trung tâm dữ liệu vữa”, theo một báo cáo tháng 6 năm 2015 từ các cơ quan nghiên cứu thị trường và thị trường. Theo báo cáo, thị trường cho các trung tâm dữ liệu-một mô-đun bộ các module khác nhau tùy chỉnh tiền chế bao gồm CNTT, điện, tản nhiệt và máy phát điện-dự kiến ​​sẽ tăng gấp ba lần (đến $ 35 tỷ USD) vào năm 2020.
Đơn vị HVAC thiết kế để được “plug and play”, cung cấp một cách tiết kiệm cho các trung tâm dữ liệu add làm mát công suất như họ add tính toán công suất. Khả năng mở rộng của loại hệ thống HVAC giúp loại bỏ chi phí năng lượng overprovisioning và lãng phí liên quan đến việc có khả năng làm mát hơn là cần thiết.
The Bottom Line
Gián tiếp / trực tiếp hệ thống làm mát bay hơi, có thể khai thác khí bên ngoài lạnh hơn để hỗ trợ làm mát trong nhà, được chứng minh là làm giảm điện năng tiêu thụ so với máy lạnh truyền thống (bao gồm cả các đơn vị điều hòa không khí trong phòng máy tính cuối cùng thế hệ, hoặc CRACs). Điều khiển kỹ thuật số của hệ thống, khi tích hợp với các hệ thống tự động hóa tòa khác, có thể mở rộng các khoản tiết kiệm hơn nữa.
“Trong tương lai gần, các quyết định mua HVAC sẽ được dựa trên khả năng giảm mức tiêu thụ năng lượng và chi phí”, mỗi Brashers nói. Thực hành tốt nhất hiện nay đối với hiệu quả năng lượng tại các trung tâm dữ liệu bao gồm các công nghệ HVAC tiết kiệm năng lượng (cho các thiết bị làm mát mới hay retrofitting) mà cung cấp sau đây:
Hiệu năng cao hiệu suất máy xử lý bằng cách sử dụng trực tiếp ổ fan Hội nghị lần với biến tần số ổ đĩa (VFD) điều khiển làm giảm tiêu thụ năng lượng khi thiết bị đang hoạt động ở phần tải, mà thường là hơn 95% thời gian.
Công nghệ làm mát bằng bay hơi môi chất lạnh-do, đó là chứng minh để giảm thiểu sử dụng năng lượng lên đến 70% so với máy điều hòa không khí truyền thống.
Điều khiển kỹ thuật số trực tiếp giúp giám sát và điều chỉnh hệ thống HVAC cho thoải mái, chi phí và hiệu quả năng lượng (bao gồm cả PUE). Những điều khiển này có thể truy cập từ xa 24/7 thông qua một giao diện web, cũng như tại địa phương thông qua một bảng điều khiển kỹ thuật số mới equipment- hoặc gắn trên tường.
Bằng cách sử dụng thực hành tốt nhất, chẳng hạn như những mô tả ở đây, ngày càng có nhiều trung tâm, đặc biệt có hiệu quả cao những dữ liệu của các cầu thủ lớn hơn, chẳng hạn như Amazon, Facebook và Google-rằng đã có biện pháp tiết kiệm năng lượng. Nhưng với ba triệu trung tâm dữ liệu ở Mỹ, có cơ hội lớn hơn để đạt được hiệu quả năng lượng và tiết kiệm chi phí vận hành tại các doanh nghiệp nhỏ và vừa cấp nơi khả năng mở rộng, plug-and-play HVAC có thể cung cấp một lựa chọn hợp cho gián tiếp / trực tiếp làm mát cho bay hơi retrofits, “Êđê dựng khi bạn phát triển” trung tâm dữ liệu mô-đun và xây dựng mới.