20.01.2021
Стоимость владения машинным залом распределена между капитальными и операционными затратами непропорционально в пользу вторых. За десятилетний горизонт эксплуатации расходы на электроэнергию, обслуживание и замену расходных элементов, как правило, превышают стоимость первоначальной закупки инженерного оборудования. При этом решения, определяющие величину операционных затрат, принимаются на этапе проектирования, когда внимание сосредоточено на капитальной части.
Ключевой показатель энергоэффективности ЦОД — PUE, определённый в стандарте ISO/IEC 30134-2 как отношение полной потребляемой мощности объекта к мощности, потребляемой ИТ-оборудованием. Значение PUE, равное 1,8, означает, что на каждый киловатт полезной вычислительной нагрузки объект тратит ещё 0,8 кВт на охлаждение, потери в системе питания и вспомогательные нужды.
Три источника непроизводительных потерь
Потери в системе бесперебойного питания. КПД современного трёхфазного ИБП с двойным преобразованием в номинальной точке составляет порядка 96 %, однако кривая КПД нелинейна: при загрузке ниже 30 % от номинала эффективность заметно снижается. Это создаёт распространённую ситуацию: ИБП, выбранный «с запасом на будущее», годами работает на четверти мощности и рассеивает в тепло долю энергии, существенно превышающую расчётную. Причём каждый потерянный киловатт оплачивается дважды — как потреблённая энергия и как тепло, которое нужно отвести системой холодоснабжения.
Потери на холодоснабжение. Наибольшая доля не ИТ-потребления приходится на систему охлаждения. Основные механизмы потерь здесь — смешение холодного и горячего воздуха при отсутствии изоляции коридоров, заниженная температура подачи и работа вентиляторов на преодоление избыточного сопротивления трасс.
Потери на несогласованность подсистем. Наименее заметный, но системный источник. Каждый поставщик компонента закладывает собственный запас: проектировщик стоек — по нагрузке, поставщик ИБП — по мощности, поставщик холода — по теплопритоку. Запасы перемножаются, и объект получает избыточную по мощности инфраструктуру, которая работает в зоне низкого КПД.
Что даёт комплексный подход
Комплексное проектирование инфраструктуры воздействует именно на третий источник, а через него — на первые два.
Согласованный расчёт мощности. Когда конструктив, питание и холод считаются как одна система, запас закладывается один раз и обоснованно. Результат — ИБП, работающий в диапазоне 50–80 % загрузки, где КПД максимален.
Модульное наращивание вместо избыточной установки. Модульная архитектура позволяет вводить мощность порциями по мере набора ИТ-нагрузки. Это удерживает рабочую точку в зоне высокого КПД на всём протяжении жизненного цикла, а не только после выхода объекта на проектную загрузку.
Изоляция коридоров как условие повышения температуры подачи. Физическое разделение зон позволяет поднять температуру подачи в пределах рекомендованного ASHRAE диапазона 18–27 °C. Каждый градус повышения увеличивает долю времени, когда холодильная машина работает в режиме свободного охлаждения, — эффект, особенно значимый для российского климата.
Плотное распределение питания. Сокращение длины и сечения кабельных линий уменьшает омические потери в распределительной сети и одновременно снижает сопротивление воздушному потоку в трассах.
Проверяемый результат
Практическая иллюстрация подхода — система распределения питания MIROTEK MIRPD шириной 300 мм, размещаемая непосредственно в ряду стоек: 26 посадочных мест на 42U, подключение стоек стандартными кабелями без удлинения. Экономия здесь возникает по трём каналам одновременно: освобождается полезная площадь, сокращается кабельная масса в трассах, исключаются работы по разделке кабеля на объекте.
Общий вывод для проектирования: снижение эксплуатационных затрат достигается не выбором отдельных энергоэффективных изделий, а согласованием мощностей подсистем. Изделие с КПД 96 %, работающее на 20 % загрузки, проигрывает изделию с КПД 94 %, работающему в оптимальной точке.
