Systemy chłodnicze centrów danych pochłaniają znaczne ilości energii i muszą występować w układach nadmiarowych, stąd stanowią istotny składnik kosztów budowy oraz eksploatacji tych obiektów. Stąd dla firm prowadzących centra danych niezwykle istotna jest energooszczędność zastosowanych systemów chłodniczych. Jej zapewnienie nie jest łatwym zadaniem, szczególnie, że musi iść w parze z wysokimi parametrami technicznymi, skutecznością i niezawodnością. 

Fot. Materiały prasowe Beyond.pl

– W przypadku Data Center chłodzenie jest decydującym elementem w kontekście ilości pobieranej przez obiekt energii, stąd efektywność energetyczna jest tak istotna – wskazuje Bartłomiej Danek, wiceprezes firmy Beyond.pl. – Oczywiście innowacyjność rozwiązań przekłada się na korzyści biznesowe. Im mniej energii pochłania chłodzenie komór, tym korzystniejsze finansowo usługi można oferować klientom.

Aby opisać efektywność energetyczną centrum danych pod kątem zarówno technologicznym, jak i biznesowym, stosowane są następujące wskaźniki: ƒƒ

• PUE (ang. Power Usage Effectiveness) – efektywność zużycia energii, która określa całkowitą energię obiektu odniesioną do energii urządzeń IT. Jest to podstawowy współczynnik efektywności energetycznej centrum danych, stanowiący dla klientów jednoznaczną wskazówkę – im jego wartość jest bliższa jedności, tym bardziej efektywne jest centrum danych. W Polsce są obiekty, gdzie PUE=1,1, na świecie możnana spotkać centra z PUE=1,07. – Obniżenie współczynnika PUE dla klientów oznacza redukcję kosztów, przykładowo ze 100 do 70 tys. miesięcznie – wskazuje Bartłomiej Danek;ƒƒ
• CAPEX (ang. capital expenditures) – wydatki inwestycyjne na rozwój produktu lub wdrożenie systemu; ƒƒ
• OPEX (ang. operating expenditures) – wydatki operacyjne – związane z utrzymaniem produktu czy systemu.

Eksperci zajmujący się funkcjonowaniem centrów danych wskazują następujące możliwości podwyższenia efektywności energetycznej obiektu:

• możliwość podwyższenia temperatury w serwerowni – m.in. dzięki nowym rozwiązaniom serwerów (dostawcy z roku na rok podwyższają dopuszczalne temperatury, w jakich mogą pracować serwery) – oraz zwiększenia zakresu parametrów w pomieszczeniu serwerowni – eksperci firmy Atman podają wartości temperatury 18÷27°C i wilgotności 30÷70%; ƒƒ
• zwiększanie efektywności klimatyzacji poprzez zabudowę, np. uszczelnianie zimnych korytarzy, aby powietrze ciepłe nie mieszało się z zimnym lub nadbudowa szaf klimatyzacyjnych, aby powietrze powracające miało jak najwyższą temperaturę; ƒƒ
• optymalizacja układu chłodzenia, w tym stosowanie systemów adiabatycznych oraz free-coolingu i direct free-coolingu. Jak podaje firma Qumak, w Polsce są aplikacje serwerowe, które działają przez cały rok na pełnym free-coolingu – pobierają 100% mocy chłodniczej z powietrza zewnętrznego nawet podczas upalnego lata; ƒƒ
• zastosowanie odpowiednio efektywnych urządzeń chłodniczych; ƒƒ
• stosowanie źródeł odnawialnych; ƒƒ
• wykorzystanie ciepła odpadowego z serwerów, np. do ogrzewania powierzchni biurowych czy przygotowania c.w.u. w przylegających pomieszczeniach.

Schemat układu chłodzenia w Data Center Oktawave, Warszawa

Optymalizacja układu chłodzenia

(...)

Nie ma energooszczędności bez efektywnych urządzeń

Zastosowanie odpowiednio efektywnych urządzeń chłodniczych jest kluczowe do zrealizowania założeń związanych z energooszczędnością. Wśród rozwiązań stosowanych w nowoczesnych urządzeniach efektywnych energetycznie należy wymienić m.in.: ƒƒ

• wykorzystanie dużej powierzchni wymiany ciepła, ƒƒ
• zmniejszenie zużycia energii przez wentylatory i sprężarki – głównym czynnikiem jest stosowanie silników elektronicznie komutowanych, ƒƒ
• umieszczanie wentylatorów pod podłogą dla zmniejszenia oporu powietrza, ƒƒ
• stosowanie nowych czynników chłodniczych o szczególnie dobrych parametrach termodynamicznych.

Przykładem może być nowy chiller Cyber Cool 2 z oferty firmy Stulz. Dzięki zastosowaniu wymienników o bardzo dużej powierzchni wymiany ciepła i jej efektywnemu wykorzystaniu, instalacji największych dostępnych na rynku wentylatorów EC oraz wykorzystaniu specjalnej konstrukcji układu chłodniczego, nowy chiller pozwala zredukować zużycie energii elektrycznej aż o 30% w stosunku do innych rozwiązań rynkowych.

Na rynku pojawiają się też ciekawe przykłady dotyczące stosowania nowych czynników chłodniczych o wysokich parametrach termodynamicznych, co przyczynia się do bardziej ekonomicznej pracy urządzeń. W Centrum Badawczym Polskiego Internetu Optycznego, z instalacjami zaprojektowanymi przez firmę Qumak, zastosowano innowacyjny czynnik chłodniczy FREEZIUM (mrówczan potasu), który charakteryzuje się m.in. wysokim ciepłem właściwym. Natomiast Cyber Blue firmy Stulz to chiller, który na razie jako jedyny na rynku wykorzystuje wodę. Stosowanie trzech wysokoobrotowych „wirówek” eliminuje typowe sprężarki. Dzięki temu parametry efektywności energetycznej są wysokie, choć duże nakłady inwestycyjne sprawiają, że stosowanie tych urządzeń jest opłacalne i szczególnie uzasadnione w serwerowniach o zyskach ciepła większych niż 200 kW.

– Najważniejszym parametrem, jaki powinno spełniać centrum danych, jest niezawodność. Ten parametr zawęża producentów do sprawdzonych, solidnych marek, które nie tylko sprzedają urządzenia najwyższej jakości, ale również mają kompetentny i sprawny serwis – podkreślają eksperci firmy Atman.

Takie podejście do wyboru dostawcy urządzeń do serwerowni jest jednym z czynników sprawiających, że koszty inwestycji w „green data centre” pozostają znaczące.

 Agregat Liebert AFC ze stuprocentowym free-coolingiem (Fot. Materiały prasowe Beyond.pl)

Stosowanie źródeł odnawialnych

Na razie ciekawostką zarezerwowaną dla gigantów w obszarze przetwarzania danych jest stosowanie na dużą skalę energii odnawialnej – np. centra Facebooka pokrywają zapotrzebowanie na energię elektryczną w 100% z takich źródeł. Niewykluczone jednak, że w obliczu lawinowo rosnącej liczby przetwarzanych danych i powstawaniu kolejnych serwerowni, trend ten dotrze także do Polski. Przykładem źródła tańszej energii elektrycznej mogą być ogniwa fotowoltaiczne, stosowane coraz chętniej dzięki wciąż poprawianej sprawności i niższej cenie. Drugim kierunkiem jest poszukiwanie źródeł chłodu, np. rozpraszania ciepła w gruncie – rozwiązanie chętnie stosowane w krajach, gdzie warunki geologiczne są korzystne, a poziom wód gruntowych niski. Źródłem chłodu mogą być też morza i oceany, jak w przypadku serwerowni Google'a, zbudowanej nad Zatoką Fińską i w pełni chłodzoną z wykorzystaniem wody morskiej.

***

Za pomoc w przygotowaniu artykułu autorka dziękuje ekspertom z firm Atman, Beyond.pl i Qumak.

Joanna RYŃSKA
– dziennikarka branżowa