JAK RAZANTNĚ SNÍŽIT SPOTŘEBU ENERGIE V SERVEROVNÁCH

KLASICKÝ  OBRAZ  SITUACE  V CHLAZENÍ  MALÝCH  SERVEROVEN.

POPIS SITUACE:

Dvě podstropní split jednotky foukající před přední stranu racků.

Volně otevřený prostor serverovny. Bez optimalizace proudění.

Pro provozu schopné chlazení takové situace z pohledu IT HW potřebujeme mít při návrhu vycházejícího pouze ze zkušeností chladícího specialisty cca 2až3-krát předimenzovnou kapacitu. To je reálná praxe.

Situace v malých serverovnách vypadá jednoduše, ale je jiná v každé serverovně i při podobném uspořádání. Záleží na všech detailech uvnitř serverovny, na umístění a výkonu chladících jednotek, na rozmístění a příkonu jednotlivých IT zařízení v rackcích a na dalších prvcích, různých potrubních systémech, kabelových trasách a pod.,  ovlivňujících proudění v serverovně. 

UKÁZKA OPTIMALIZACE MALÉ SERVEROVNY

Popis a vývoj optimalizované situace je zobrazen v  následujících tabulkách a obrázcích z CFD nástroje.

V pěti racích je nainstalován IT HW s příkonem 7,5kW. Chlazení je vyřešeno dvěmi podstropními split jednotkami (a je pochopitelně předimenzováno na základě zkušeností chladících specialistů).

Obraz situace v proudění a teplotní model v rovině horní hrany racků v klasické serverovně.

Rekapitulace situace.

Inlet Vents reprezentují split jednotky, celková jejich kapacita Airflow je 5.900CMH a výstupní teplota je nastavena na cca 15°C.
Chlazení je vyřešeno dvěmi postropními split jednotkami (je předimenzováno) a přesto má problém správně uchladit tuto malou serverovnu (hustotu IT příkonu).

Přestože jsou split jednotky předimezovány, jak je vidět v tabulce výše, je teplota na vstupu do dvou racků nad 27°C viz. tabulka níže, detailní teploty je možné vidět v druhé tabulce níže.

OPTIMALIZACE (metodou pokus/omyl):

Oddělením teplé a studené uličky získáme lepší situaci, můžeme po té snížit výkon chladících jednotek (3.900CMH), ale stále nebudeme mít k dispozici žádnou redundanci. Přestože máme dvě jednotky, které mají dvakrát větší kapacitou než je požadovaná kapacita daná IT HW(1.538CMH).

Obraz situace v proudění a teplotní model v rovině horní hrany racků a u stropu v hrubě optimalizované serverovně.

Detaily upravené nové situace ve zdrojích chladu a hrubé optimalizaci proudění v serverovně nám ukazují, že jsme tím dosáhli snížení spotřeby (vyjádřeno air flow) na 3.900CMH a optimálnějšího chlazení pokud běží obě jednotky současně.

Bohužel situace při výpadku jedné jednotky je zobrazen níže, a serverovna je jak ukazuje obrázek níže nedostatečně chlazena (2050CMH) jedné jednotky nestačí.

Obraz situace v proudění a teplotní model v podélné rovině před přední hranou racků v hrubě optimalizované serverovně, při výpadku jedné chladící jednotky.

PRECIZNÍ OPTIMALIZACE CFD nástrojem:

Precizní optimalizací celé serverovny, přesným nadefinováním potřebných úprav včetně modelu osazení racků 1 ku 1 se skutečnou situací v serverovně (stávající nebo budoucí) dosáhneme dalšího snížení spotřeby chladícího systému (1850CMH), tj. významně efetivnějšího provozu  chlazení a velkou úsporu spotřebované el. energie, a současně plné redundance v chladících jednotkách.

Obraz situace v proudění a teplotní model v rovině před přední hranou racků v přesně optimalizované serverovně.

Závěr
pomocí CFD modelu jsme schopni předem nebo při optimalizaci za provozu, precizně optimalizovat prostředí serverovny a ušetřit minimálně 38% instalovaného celkového výkonu chlazení při provozu obou jednotek současně, nebo 69% instalovaného výkonu chlazení při “smart” řízení split jednotek při 100% bezproblémové redundanci chladícího systému.

Ověřená přesnost CFD modelovacího nástroje je na úrovni 10%, proti srovnávacím reálným měřením v serverovnách.

Ing. Petr Synek,
CDCDP certifikovaný designer
a nezávislý konzultant non IT
infrastruktury datových center

Příloha:

Srovnání návratnosti jednotlivých technologií chlazení v malých serverovnách včetně variant využívajících Air Flow Management - organizovaného řízení proudění v serverovnách.