Case Study: zastosowanie osprzętu optymalizujacego przepływ powietrza w nowej serwerowni

WSTĘP

Bazując na badaniach przeprowadzonych w wielu centrach przetwarzania danych, można stwierdzić, że pomiędzy 50-80% klimatyzowanego powietrza nie jest w stanie osiągnąć odpowiedniego ciśnienia przepływu, co skutkuje faktem, że nie dociera do „chłodzonych” serwerów. Na przeszkodzie temu stają nieuszczelnione przejścia oraz otwory w podłogach.

To utracone powietrze, opisywane jako bypass airflow, powoduje powstawanie tzw. hot-spot’ów i nieefektywność jednostek chłodzących. Podwyższa również koszty całej infrastruktury. Poprzez uszczelnienie kabli przepustami do podłóg podniesionych KoldLok, można znacznie zmniejszyć zjawisko niekontrolowanego uciekania powietrza poprzez otwory w podłogach, co w znacznym stopniu polepsza wydajność chłodzenia w całym data center i przeciwdziała efektom, jakie powoduje powyższe zjawisko.

Poza zastosowaniem wspomnianych wyżej przepustów KoldLok, obieg powietrza w CPD poprawić można także poprzez wykorzystanie paneli zaślepiających do szaf rackowych HotLok zmniejszających recyrkulację powietrza w obrębie szafy a także płyt perforowanych, dzięki którym w większym stopniu powietrze chłodzone efektywnie docierać będzie do szaf.

PRZYPADEK BADANY

Badana jest nowo wybudowana serwerownia, w której na etapie budowy zainstalowano przepusty kablowe KoldLok, panele zaślepiające HotLok oraz dedykowane płyty perforowane. Wyniki porównane zostały z badaniami bliźniaczej serwerowni nie wyposażonej w te elementy. Jak widać zastosowanie ich pozwoliło osiągnąć relatywnie duże oszczędności na kosztach utrzymania oraz energii elektrycznej. Ale może wszystko po kolei…

SERWEROWNIA:

• powierzchnia 930m2 z podłogą podniesioną (wysokość podniesienia 45cm)
• 400 szaf rackowych
• koszt adaptacji oraz wyposażenia (bez sprzętu IT) – około 5.000.000zł
• całkowity pobór mocy: 600kW – średnio 1,5kW / szafę oraz 645W / m2
• koszt energii – 0,60zł / kWh
• użyte klimatyzatory: Liebert Model VH267W. Każdy egzemplarz posiada wentylator o mocy 5KM pozwalający na wykonanie przepływu o wartości 10.000 CFM (cubic feet per minute)
• pobór mocy: 3,73kW na wymuszenie obiegu powietrza oraz 16,7kW na chłodzenie
• badania przepływu powietrza wykazały, że 50-80% powietrza z klimatyzatorów wydostaje się spod podłogi podniesionej poprzez nieuszczelnione przejścia kablowe
• zainstalowano ogólnie 400szt przepustów kablowy KoldLok Integral (koszt 400zł/szt)
• zainstalowano elementy zapewniające utrzymanie ciepłych i zimnych korytarzy powietrznych (min. zaślepki do szaf rackowych HotLok – średnio 7U / szafę – koszt 75zł/szt)
• zainstalowano 200 płyt perforowanych (jedna na dwie szafy rackowe – koszt 1000zł/szt)
• wszystkie niepotrzebne przejścia w podłodze, ścianach i suficie zostały usunięte
• temperatura chłodząca: 14oC; temperatura po przejściu przez szafę: 23,3oC
• przed zastosowaniem szczotkowych przepustów kablowych około 30% schłodzonego powietrza nie trafiało bezpośrednio do szaf rackowych (przy uśrednieniu otworów 13x15cm – przy otworach większych straty powiększą się). Taka ilość powietrza wpływa na zwiększenie wilgotności względnej powietrza wykorzystanego (RH) do 48% / 21OC. W takich warunkach każdy z klimatyzatorów zapewnia 219.700BTU/h (British Thermal Units per Hour) całkowitego chłodzenia, z czego 93% (203.400BTU/h czyli 59,7kW) jest chłodzeniem użytecznym – cała reszta jest tracona
• zamontowanie przepustów kablowych doprowadziło do sytuacji, w której 10% zimnego powietrza przechodzi przez płyty perforowane by schłodzić wnętrza szaf – powietrze zużyte ma wtedy 22,2OC / 45% RH, przy takiej opcji każdy z klimatyzatorów zapewnia 229.900BTU/h, z czego całość jest chłodzeniem użytecznym

OSZCZĘDNOŚCI

• Instalacja 3 klimatyzatorów: 270.000zł
• Energia elektryczna pobierana przez 3 klimatyzatory: 58.800zł rocznie
• Energia elektryczna pobierana przez 1,2 klimatyzatora dla potrzeb termicznych: 105.340zł rocznie
• Energia elektryczna pobierana przez 10,1 klimatyzatora dla potrzeb tłoczenia powietrza: 254.820zł rocznie
• Ogólnie oszczędność energii elektrycznej: 418.960zł rocznie
  
  Utrzymanie i serwis 3 klimatyzatorów: 27.000zł rocznie

PODSUMOWANIE

Jak zatem widać koszt montażu wyposażenia optymalizującego przepływ powietrza w serwerowni (około 15% wartości całego przedsięwzięcia) zwraca się już w pierwszym roku jej użytkowania. Przedstawiony powyżej zakładany pięcioletni zwrot kosztów inwestycji pokazuje, iż po tym czasie zaoszczędzone nakłady finansowe wynoszą prawie 2 miliony złotych.

ZASTOSOWANE W BADANIU ELEMENTY