«Зеленое» решение APC EcoBreeze

«Зеленое» решение APC EcoBreeze представляет собой систему естественного охлаждения для дата-центров. Это позволяет значительную часть года тратить электроэнергию только на питание вентиляторов, транспортирующих воздух из ЦОД и внутрь него
Источник: Schneider Electric

Сохраненная энергия

Сергей Амелькин, менеджер по продукту направления «Качественное электропитание» электротехнического сектора компании Eaton в России, справедливо замечает, что оборудование ЦОД не может напрямую влиять на его экологичность. Однако, если оно отвечает современным требованиям энергоэффективности и надежности, то, значит, потребляет меньше энергии, благодаря чему снижаются выбросы углекислого газа.

Экологичность, по словам Амелькина, обязательное условие, которое учитывается как при разработке продукции, так и при организации производственных процессов Eaton. Он сообщил, что в компании разработана многоступенчатая процедура сертификации, основанная на рекомендациях ведущих международных организаций, таких как Еврокомиссия, Федеральная торговая комиссия США и Международная организация по стандартизации (ISO). Продукция и услуги Eaton, прошедшие эту процедуру, получают сертификат Green Leaf как подтверждение того, что они соответствуют требованиям в области охраны окружающей среды. Таким сертификатом обладают, например, ИБП Eaton 9395 и BladeUPS.

Особое внимание Eaton уделяет безопасности оборудования для электротехнических систем среднего напряжения. Как изолятор в них традиционно применяется элегаз (гексафторид серы), который включен в список катализаторов процесса глобального потепления. В Eaton отказались от его применения — их устройства работают на основе вакуумной технологии гашения электрической дуги, с использованием воздушной изоляции и изоляции на основе эпоксидных смол. Эти технологии делают работу ЦОД более безопасной для окружающей среды.

А одними из самых эффективных «зеленых» разработок в Eaton называют системы Energy Saver System (ESS) и Virtual Module Management System (VMMS). ESS – это система сохранения энергии, с помощью которой ИБП может анализировать качество внешней электросети. Если ее напряжение и частота находятся в допустимых рамках, то режим двойного преобразования в ИБП отключается, и входное напряжение передается напрямую к нагрузке. VMMS, адаптивная система управления модулями, отслеживает уровень нагрузки ИБП и при необходимости переводит часть модулей в спящий режим, что позволяет повысить КПД всей системы за счет оптимальной загрузки силовых модулей. Использование ESS и VMMS позволяет не только сэкономить деньги, но и значительно сократить опосредованные выбросы СО2.

Количественно оценивать пользу от «зеленых» технологий Eaton предлагает с помощью так называемого калькулятора эффективности. Он помогает посчитать потенциальную экономию электроэнергии и снижение выбросов двуокиси углерода от использования того или иного ИБП Eaton.

Как сообщил Амелькин, Eaton продолжает разрабатывать новые «зеленые» технологии и совершенствует уже выпущенные устройства, улучшая их показатели энергоэффективности и безопасности. Из последних разработок в этом направлении он отметил ИБП 9PX и 9SX. Это следующее поколение высокоэффективных ИБП, мощностью от 5 до 11 кВА. Их КПД в режиме двойного преобразования составляет 95%, в высокоэффективном режиме – 98% с коэффициентом мощности 0,9. Устройства выдают на 28% больше активной мощности по сравнению с ИБП предыдущего поколения. Недавно Eaton 9PX получили сертификат Energy Star. Компания планирует сертифицировать у экологов и другие модели ИБП.

Экономия холода

Энергосбережению и снижению воздействия на окружающую среду в ЦОД также способствует применение более совершенных систем охлаждения вычислительного оборудования.

Александр Мироненко, руководитель подразделения «Профессиональные сервисы» IT Business Schneider Electric, отмечает, что самым ярким представителем «зеленой» продукции его компании является решение APC EcoBreeze. Это система естественного охлаждения для дата-центров, которая использует принцип косвенно-испарительного охлаждения воздуха. Теплый воздух от стоек в ЦОД поднимается вверх и через пространство фальшпотолка, через воздуховод попадает в теплообменник кондиционера, находящийся вне помещения ЦОД. Теплообменник продувается уличным воздухом, горячий воздух охлаждается и поступает назад в ЦОД. Если температура уличного воздуха достаточно высока и прямая теплопередача не способна отвести необходимое количество тепла, включается внешнее орошение теплообменника водой. Если и этого не хватает, то начинает работать контур фреонового охлаждения — по сути, привычный всем фреоновый кондиционер.

«На словах это довольно просто, но при создании EcoBreeze разработчики столкнулись с массой проблем. После того как они были успешно решены, получилось красивое с технической точки зрения решение», — подчеркнул Мироненко.

Подобная технология позволяет значительную часть года тратить электроэнергию лишь на питание вентиляторов, транспортирующих воздух из ЦОД и внутрь него, а также вентиляторов, продувающих воздух через теплообменник. Правда, такой «кондиционер» не даст никакой экономии энергии во влажном тропическом климате. Зато он будет отлично работать в регионах с низкой среднегодовой температурой, а также там, где климат жаркий, но сухой. Коэффициент эффективности кондиционера — COP (Coefficient of Performance) — для систем, подобных EcoBreeze, может в несколько раз превосходить показатель даже самых лучших классических чиллерных систем. Которые, к слову, тоже значительно продвинулись за последние годы.

Управление комплексами

Разработки «зеленых» инженерных систем для ЦОД ведутся не только в области «железа», но и в части программного обеспечения. Последние нацелены на эффективную эксплуатацию инженерного оборудования и управление самим ЦОД. Ярким примером программных решений класса Data Center Infrastructure Management является продукт компании Schneider Electric — APC StruxureWare Data Center Operation.

«На первый взгляд эта система не имеет отношения к «зеленым» технологиям, но это только на первый взгляд. Правильное управление активами ЦОД, четкое понимание того, сколько и куда нужно поставить холода и питания, отслеживание реальных параметров среды в ЦОД позволяют оптимизировать работу инженерных систем и добиться экономии ресурсов. Чем не «зеленая» технология? В том или ином виде подобные системы должны использоваться (и, несомненно, будут использоваться) в каждом ЦОД», — убежден Мироненко.

Одним из важнейших направлений, способствующих «озеленению» ЦОД, также является создание комплексных инженерных решений, обладающих высокой степенью адаптивности, отмечает Анастасия Киселева, директор по маркетингу Delta Electronics. В своих многочисленных ЦОД эта компания придерживается рекомендаций стандарта ISO 50001, определяющего требования к решениям управления энергосистемами, включая энергоэффективность и энергобезопасность.

Delta Electronics предлагает заказчикам комплексное энергоэффективное решение InfraSuite, в основу которого легла концепция «полностью интегрированной системы масштабируемой архитектуры». В состав решения входят четыре модуля. Первый — модуль управления питанием — представляет собой ИБП с высоким коэффициентом входной и выходной мощности (более 0,99) с малыми гармоническими искажениями входного тока. Модуль комплектуется аккумуляторными батареями.

Второй элемент InfraSuite — модуль прецизионного охлаждения, состоящий из внутристоечных и внутрирядных кондиционеров. Они очень экономичны. Например, внутрирядный кондиционер, потребляя менее 1 кВт, обеспечивает отвод тепловой энергии от нагрузки в 29 кВт. Помимо высокой энергоэффективности, кондиционеры InfraSuite позволяют контролировать частоту вращения вентиляторов — в случае динамического характера нагрузки потребление энергии вентиляторами может быть снижено.

Третья составляющая InfraSuite — модуль стойки с высоким процентом перфорации (70%) для лучшего отвода тепла и специальные панели-заглушки для стойки, что в комплексе позволяет обеспечить эффективную циркуляцию воздуха и экономит пространство машинного зала.

Последний, четвертый элемент комплексного решения — это модуль контроля и управления EMS, позволяющий контролировать потребление энергии различными нагрузками на уровне стойки (вплоть до отдельного сервера).

Новые ресурсосберегающие разработки Delta Electronics развиваются в трех направлениях. Во-первых, компания работает над созданием бестрансформаторных ИБП с современным трехкаскадным инвертором (Three Level Inverter, TLI), позволяющим сократить потери при преобразовании энергии. КПД источников на основе такой технологии составляет минимум 96%. Также планируется создание трехфазных онлайн-ИБП с выпрямителем на биполярных транзисторах с изолированным затвором (IGBT), небольшими габаритами и весом, низким уровнем шума и высоким КПД.

Второе направление подразумевает создание специальной «энергетической» стойки, внутри которой будет размещено все необходимое электрооборудование, включая блоки питания. Планируется, что стойка будет поддерживать бесперебойное питание, трансформацию и распределение энергии одновременно. КПД данной стойки будет значительно выше традиционных схем питания.

Третье направление по разработке «зеленых» технологий Delta Electronics — это создание ЦОД на основе возобновляемых источников энергии. В прошлом году подобный проект (с использованием фотоэлектрической системы) был реализован для оператора связи в Польше. Помимо фотоэлектрических систем, конфигурация нового инфраструктурного решения включает пять ИБП мощностью 220 кВт каждый, три АКБ с напряжением 480 В и емкостью подачи 100 А*ч каждая. Использование данной системы позволило сократить потребление электроэнергии ЦОД заказчика на 25%.

Архисложная задача

Хотя разработки для повышения энергоэффективности и экологичности ЦОД давно вышли на уровень готовых коммерческих решений, их практическое применение представляет собой сложнейшую задачу, отмечают отраслевые эксперты.

Вот что, в частности, говорит Мироненко: «К сожалению, нет единого рецепта построения энергоэффективного ЦОД. Всегда возникает масса уникальных для каждого объекта ограничений, которые не позволяют применить весь спектр энергоэффективных решений. Поэтому я считаю, что на каждом конкретном объекте нужно искать собственные резервы экономии энергии. Есть возможность запасать холод в подземном водяном хранилище — отлично. Есть возможность утилизировать и использовать тепло ЦОД для сопутствующих нужд — великолепно, нужно использовать. Многие заказчики по-прежнему концентрируют внимание не на том, на чем бы стоило».

Например, установка нового ИБП, КПД которого на целых полпроцента выше, чем у предыдущего ИБП, может не дать ничего, если этот новый ИБП будет неправильно нагружен, вследствие чего его КПД упадет на 10%, а то и на 20%.

Чтобы достичь действительно значимых показателей в экономии электроэнергии (и, следовательно, снижения вредных выбросов), необходим комплексный подход. К сожалению, это очень большая и сложная задача, для ее решения нужно привлекать разного рода специалистов на всем цикле жизни ЦОД. Начиная от выбора площадки, выбора технологий и грамотного проекта. И после ввода ЦОД (даже самого эффективного) в эксплуатацию проблемы экономии не заканчиваются, а только начинаются. Неправильная эксплуатация ЦОД способна в кратчайшие сроки свести к минимуму все заложенные при строительстве «зеленые» свойства (читай — инвестиции).

Специалисты уверены, что востребованность экологичных решений в ИТ зависит в первую очередь от цены на энергоресурсы. К примеру, цена киловатт-часа электроэнергии в центре Лондона может достигать таких величин, что срок окупаемости самой дорогой «зеленой» опции будет составлять всего несколько месяцев. В этом случае выбор инвестора в пользу ресурсосберегающего оборудования очевиден. Но чаще, особенно в России, ситуация складывается не в пользу экологических разработок.

Как отмечает Амелькин, исторически сложилось так, что экологии у нас не уделялось должного внимания – в стране большие пространства, много лесов, ресурсов. У людей нет осознания того, что воду или электроэнергию надо беречь. Сдерживающим фактором является также консервативность индустрии ЦОД. Здесь очень важна надежность применяемых решений. В России использование энергосберегающих технологий в ЦОД пока воспринимается как некий эксперимент, несмотря на их широкое распространение в США и Европе, где они уже доказали свою эффективность и надежность.

По словам Мироненко, ненасильственное внедрение «зеленых» технологий возможно только тогда, когда это будет экономически целесообразно. К сожалению, пока для очень многих компаний в России понятия оптимизации капитальных затрат, операционных затрат, управления инженерной инфраструктурой, SLA находятся в разных плоскостях. Эти задачи решают разные департаменты, которые имеют собственные цели, бюджеты, задачи и мотивацию. Даже усадить их за один стол бывает иногда непросто. То, что эра Green IT наступит, сомневаться не приходится, но прогнозировать сроки ее наступления очень сложно.