Необычный подход к охлаждению центра обработки данных

За последние 10 лет разработчики вспомогательного оборудования для ЦОД внедрили множество инновационных технологий в свои продукты. Благодаря тому, что системы охлаждения для серверных ферм стали высокотехнологичнее, операторы крупных и мощных дата-центров теперь могут выходить на коэффициент эффективности использования энергии (Power Usage Efficiency; PUE) в диапазоне от 1.1 до 1.2 единицы. Это означает, что менее 20% от всей электроэнергии, поступающей в ЦОД, теряется при ее распределении, уходя на охлаждение серверных систем. Иными словами, почти все электричество, подаваемое на объект, поступает на серверы и сетевые системы.

Подобная ситуация не может не радовать, и, по мнению многих аналитиков, в дальнейшем процесс внедрения инновационных технологий для минимизации PUE будет все более усложняться. Перспективные технологии есть, но большинство идей, которые касаются охлаждения дата-центра, представляют собой переосмысление уже знакомых многим инженерам конструкций и концепций. То есть мы можем говорить об экстенсивном, а не об интенсивном росте эффективности систем охлаждения серверов.

Тем не менее, недавно появившаяся информация о разработках компании DeepWater Desal, касающихся интересующей нас области, говорит о том, что технологии этого вендора обладают довольно высоким потенциалом и способны перевернуть индустрию ЦОД.

Инженеры компании предлагают размещать дата-центры в непосредственной близости от крупных опреснительных установок. При таком подходе можно рассчитывать на снижение энергопотребления обоих объектов. Для проверки целесообразности совместного размещения ЦОД и опреснителей специалисты DeepWater Desal планируют построить опытный объект в Монтерей-Бей (залив Тихого океана расположен вдоль центрального побережья американского штата Калифорния).

Напомним, что система опреснения позволяет получать чистую питьевую воду из воды морской. Учитывая обилие морской воды во всем мире, а также нехватку питьевой H2O во многих частях Земли, эти инфраструктурные объекты становятся все более распространенными. Они используют довольно энергоемкие методы получения H2O, но все еще широко используются во всем мире – особенно на Ближнем Востоке.

DeepWater Desal предлагает повысить энергоэффективность опреснительных установок, причем инженеры компании выбрали очень креативный подход. Вместо того чтобы снижать количество электроэнергии, необходимой для опреснения морской воды, они предложили размещать рядом с опреснительными установками крайне мощные дата-центры (мощностью до 150 МВт), чтобы добиться уменьшения количества электричества, идущего на охлаждение серверов. По существу, опреснитель и дата-центр будут иметь симбиотический паттерн взаимодействия, при этом совокупное количество потребляемой электроэнергии в случае комбинации двух объектов будет ниже.

Вот как это работает. Для того чтобы избежать попадания в опреснители планктона и других живых организмов, которые забивают фильтры, что существенно увеличивает эксплуатационные расходы, забор воды из Монтерей-Бей будет осуществляться на глубине 30 метров. При этом благодаря апвеллингу (естественный подъем воды из глубины в верхние слои океана, наиболее часто наблюдаемый у западных границ материков (как в случае Калифорнии)), забираемая на тридцатиметровой глубине H2O будет довольно холодной, так как она поступает туда из еще более глубоких каньонов Монтерей-Бей.

Разработчики концепции отмечают, что забор воды с глубинной части залива среди прочего снижает вероятность негативного воздействия на местную экосистему, но у такого подхода имеется и обратная сторона: на опреснитель подается чрезмерно холодная вода. Холодная вода снижает эффективность систем опреснения. При этом для получения ее с большой глубины необходимы повышенные затраты электроэнергии на обеспечение работоспособности насосных установок, что существенно увеличивает эксплуатационные затраты системы в целом. Но если вода с глубины залива будет сначала проходить через теплообменники системы охлаждения дата-центра и лишь после этого попадать в опреснители, общая энергоэффективность вырастет.

Инженеры подсчитали, что энергозатраты, связанные с расширением контура циркуляции H2O для подачи воды в дата-центр, будут очень маленькими, равно как и увеличение нагрузки на насосы, а вместе с ним и ускорение износа этого оборудования. При этом во время пребывания в теплообменниках системы охлаждения ЦОД вода с глубины существенно нагреется и сможет быть более эффективно обработана в опреснителе, что уменьшит расходы на миллионы долларов в год (в случае достаточно мощного объекта). Не будем забывать и о том, что расходы на охлаждение ЦОД также значительно сократятся ввиду возможности отказа от энергозатратных чиллеров. Очень разумное решение.

В прошлом было много проектов, предполагавших создание ЦОД, серверы внутри которых опосредованно охлаждаются водой с глубины. Ярким примером может стать финская серверная ферма Google на месте бывшей целлюлозно-бумажной фабрики. Но новый проект компании DeepWater Desal выгодно отличается от своих предшественников: в данном случае появляется возможность дальнейшего снижения эксплуатационных расходов ЦОД, минимизации негативного влияния на экосистему и повышения полезности IT-объекта для общества, так как с его помощью повышается эффективность систем опреснения воды.

Следует помнить и о том, что многие государства охотно представляют налоговые льготы и льготные кредитные линии компаниям, занимающимся решением проблемы нехватки H2O путем опреснения морской воды. К примеру, в случае опытного объекта в Калифорнии компания DeepWater Desal рассчитывает получить среди прочего скидку на покупку электричества: с 6 до 8 центов за киловатт*час (или 25%) – для данного региона это на самом деле довольно хороший тариф, способный значительно повысить рентабельность коммерческого дата-центра.