Американские университеты взялись за охлаждение центров обработки данных

Крупные американские колледжи и университеты активно разрабатывают и внедряют инновационные технологии в области охлаждения, электропитания и более эффективного использования пространства внутри машзалов центров обработки данных, чтобы снизить эксплуатационные расходы. Наибольший вклад в дело повышения энергоэффективности ЦОД к настоящему времени сделали Сиракузский университет, Рочестерский университет и Колорадский университет в Боулдере.

Сиракузский университет

Исследователи из Сиракузского университета вложили $ 12 млн. в концепцию развития ЦОД, которая предполагает выработку электроэнергии из местных источников, новый подход к охлаждению и значительное снижение количества физического серверного оборудования при поддержании требуемого уровня производительности. На территории кампуса университета установлены 12 газовых микротурбин на природном газу. Они запитывают дата-центр площадью в 1.2 тыс. квадратных метров. Выхлопные газы из этих микротурбин проходят через абсорбционные холодильные машины, которые подают охлажденную воду в систему охлаждения серверного оборудования.

Кроме того, специалисты университета используют для охлаждения IT-оборудования в своем ЦОД специальные теплообменники, которыми заменяют монтажные панели каждой серверной стойки. Горячий воздух из серверных стоек нагнетается в теплообменники, из которых затем обратно в помещение выделяется охлажденный воздух. Такой подход устраняет необходимость в использовании прецизионных кондиционеров (Computer Room Air Conditioner; CRAC) и увеличивает гибкость при конфигурировании стоек для размещения высокоплотных вычислительных систем.

«Насколько нам известно, мы первыми интегрировали газовые микротурбины и теплообменники в рамках одного ЦОД», говорит Крис Сидор, который курирует данный проект Сиракузского университета.

Чтобы добиться дальнейшей максимизации энергоэффективности, специалисты Сиракузского университета начали агрессивную виртуализацию серверной инфраструктуры. Изначально в дата-центре университета насчитывалось более чем 350 физических серверов, но операторам ЦОД удалось снизить число машин до сотни. Эти 100 физических серверов обеспечивают работоспособность 1200 виртуальных серверов.

«Положительный эффект примененного нами подхода не ограничивается только лишь снижением потребления электроэнергии», говорит Сидор. «Мы наблюдали каскадный эффект в рамках всех элементов ЦОД: удалось уменьшить требования к холодопроизводительности наших теплообменников, а также минимизировать пространство, необходимое для серверной инфраструктуры и вспомогательных систем».

«Консолидация серверов позволяет сэкономить площадь. И такой подход находит все более широкое применение», говорит Марк Боукер, старший аналитик компании Enterprise Strategy Group (ESG), головной офис которой находится в городе Милфорд, штат Массачусетс (США). «Мы обслуживаем многие дата-центры, и виртуализация оказала значительное влияние каждый из них, позволив существенно сократить площадь занимаемого серверами оборудования».

Рочестерский университет

Немного западнее от города Сиракьюс находится Рочестерский университет, в котором также имеется уникальный ЦОД. Серверы внутри его машзалов охлаждаются с использование технологии, которая позволяет примерно на 30 процентов увеличить плотность вычислительного оборудования.

«Разместить так много серверов в стойке можно только в том случае, если вы используете нетрадиционную систему охлаждения вроде той, что применяем мы», отмечает руководитель ЦОД при Рочестерском университете Дэвид Льюис. «Это позволяет решить одну из главных проблем, с которыми сталкиваются операторы дата-центров. Речь о нехватке площади внутри машзалов».

По словам Льюиса, КПД системы охлаждения, которая используется в дата-центре университета, достигает 98 процентов. Столь высокая эффективность технологии, получившей название OptiCool, как ожидается, позволит сэкономить более $ 750 000 за первые пять лет эксплуатации ЦОД путем минимизации затрат на электроэнергию.

Колорадский университет в Боулдере

Колорадский университет в Боулдере также может похвастать крайне энергоэффективным дата-центром под названием National Snow and Ice Data Center (NSIDC). Для охлаждения оборудования внутри этого ЦОД используется технология известная как косвенное испарительное охлаждение. По словам оператора NSIDC Рона Уивера, созданные на основе этой концепции системы на целых 90 процентов эффективнее, чем традиционные системы кондиционирования воздуха на базе компрессоров.

В установках на базе косвенного испарительного охлаждения температура поступающего из дата-центра горячего воздуха уменьшается при взаимодействии воздушных масс в поверхностном теплообменнике с водой, циркулирующей в контуре орошения вспомогательного потока воздуха в контактном аппарате. Температура воды, полученной при прямом испарительном охлаждении вспомогательного потока воздуха, всегда будет выше температуры точки росы основного потока воздуха, поэтому охлаждение будет происходить без изменения влагосодержания. Последнее является довольно существенным преимуществом перед механизмом прямого испарительного охлаждения, который используется во многих ЦОД и приводит к повышению относительной влажности воздуха.

Ввиду того, что для Колорадо характерен прохладный климат и холодные зимы, операторы местных дата-центров могут использовать наружный воздух, чтобы добиться снижения потребления электроэнергии системой охлаждения.

Фрикулинг становится все более распространенной практикой в коммерческих дата-центрах. Марк Боукер из ESG недавно посетил один из дата-центров Microsoft Azure, в котором используется тот же подход. Снижение энергопотребления в этом ЦОД после внедрения данной технологии оказалось довольно ощутимым: в летние месяцы система охлаждения стала потреблять в 4 раза меньше электричества, а в зимние – в 35 раз меньше.

«Можно понять, почему мы так рады полученным результатам», говорит Уивер. «Система, создание которой финансировалось за счет грантов, сможет окупиться в течение пяти-шести лет, путем снижения затрат на электроэнергию. Это чертовски хорошо по нашим меркам».