Data Center. XXI wieku. Zbigniew Szkaradnik. meetit Katowice luty 2013

Transkrypt

1 Data Center XXI wieku Zbigniew Szkaradnik meetit Katowice luty 2013

2 Agenda Data center co się kryje pod tą nazwą? 2009 Syracuse University Green Data Center PUE i inne definicje Nowa generacja data center Poprawiamy zasilanie bezprzerwowe Poprawiamy klimatyzację Dyskusja

3 Data center Specjalny budynek przeznaczony na kolokację Gwarantujący bezpieczeństwo fizyczne Gwarantujący bezpieczeństwo energetyczne Gwarantujący bezpieczeństwo telekomunikacyjne Standard TIA 942 (Telecommunications Industry Association) TIA 942 definiuje poziomy Tier 1, Tier 2, Tier 3, Tier 4 oraz wymagania dla tych poziomów Co jest istotne? Jak zarabia data center?

4 przełomowa data?

5 Co to jest PUE? i inne definicje PUE (Power Usage Efectiveness) - iloraz mocy elektrycznej pobieranej przez data center do mocy pobieranej przez sprzęt IT klientów GPUE (Green Power Usage Efectiveness) iloczyn współczynnika PUE oraz współczynnika G określającego emisję CO 2 w przypadającą na 1kWh energii elektrycznej zużytej w data center (przykładowo węgiel - 1,3kg/kWh, gaz ziemny - 0,24kg/kWh ) EER (Energy Efficiency Ratio) - iloraz uzyskanej mocy chłodniczej do mocy (zwykle elektrycznej) niezbędnej do jej osiągnięcia

6 Przykłady PUE, GPUE, EER PUE 1,0 niemożliwy do osiągnięcia ideał, do którego dążymy 1,1 najlepsze osiągane wyniki dla najlepszych data center 1,5 przyzwoity wynik większość nowych data center w Polsce 2,0 starsze data center wybudowane około dziesięć lat temu GPUE 2,6 data center o PUE 2,0 zasilane energią wyprodukowaną z węgla kamiennego 0,5 to samo data center zasilane energią wyprodukowaną z gazu ziemnego EER (COP) >3,20 klasa energetyczna A urządzenie które z 1kWh wyprodukuje >3,2kWh chłodu <2,20 klasa energetyczna G urządzenie które z 1kWh wyprodukuje <2,2kWh chłodu =1,0 czy to rzeczywiście beznadziejny wynik?

7 Data Center nowej generacji Pierwsza generacja Współczynnik PUE od 1,5 w górę Zasilane w całości energią elektryczną z sieci Klimatyzacja sprężarkowa o wskaźnikach EER rzędu 2,4-3,6 [narzut 42%-28% w praktyce 45% i więcej] (freon, woda lodowa) Zasilacze UPS o sprawności 92%-95% [narzut 5%-8% w praktyce 7%-10% i więcej] (statyczne, bateryjne z podwójną konwersją) Słabo zautomatyzowane obiekty Druga generacja Współczynnik PUE około 1,1 1,2 Wykorzystujące dodatkowe źródła energii (gaz, słońce, wiatr, geotermika, chłód otoczenia, pompy ciepła ) Klimatyzacja z free coolingiem, ziębiarki absorbcyjne Zasilacze UPS o sprawności ponad 96% (dynamiczne, hybrydowe) Kompleksowa automatyzacja (SCADA)

8 Jak osiągnąć dobre PUE

9 Jak poprawić zasilanie? Problemy typowy układ 2N wymaga dwukrotnie większej zainstalowanej mocy powszechnie stosowane statyczne UPS z podwójną konwersją mają sprawność 95% jeśli pracują z wydajnością rzędu 50%-100% ale UPS-y w układzie 2N pracują z wydajnością typowo 35%-50% przy której mają sprawność tylko 92%-93% dodatkowo UPS-y bateryjne wymagają klimatyzacji co obniża całkowitą sprawność do 90%-91%, a jeśli chcemy izolację galwaniczną to sprawność spada do 88% czyli PUE=1,13 A każdy 1% sprawności dla modułu 400kW to 12 tys zł rocznie A my chcielibyśmy mieć 97% z galwaniczną izolacją

10 Typowy układ zasilaczy 2N Rozdzielnia UPS A1 UPS A2 UPS B1 UPS B2 ~ = ~ ~ ~ = ~ ~ ~ = ~ ~ ~ = ~ ~ = ~ = ~ = ~ = ~ Szyna A1 Szyna B1 Moduł

11 Poprawiamy UPS-y! Wyeliminować potrzebę klimatyzacji Wyeliminować (ograniczyć) baterie Pracować z wydajnością rzędu 70%-100% zachowując układ 2N Zastosować inteligentną konfigurację wspomaganą automatyką Zastosować dynamiczne hybrydowe zasilacze UPS

12 UPS rotacyjny hybrydowy Bypass M G Tyrystorowy przełącznik = Prostownik = Falownik Dławik Motor / Generator Bateria

13 Hybrydowa maszyna synchroniczna Wentylator Łożysko oporowe (poprz.) Wzbudzenie bezszczotkowe Uzwojenie Silnika i Generatora na wspólnym Statorze Wspólny Rotor z uzwojeniem tłumiącym Łożysko wzdłużne (pionowe) Silnik rozruchowy Łożysko prowadzące (odciążone)

14 UPS - wewnątrz

15 Jak poprawić klimatyzację? Problemy typowa klimatyzacja sprężarkowa zużywa dodatkowo 30%-45% dodatkowej energii elektrycznej jeśli zastosujemy dodatkowo free cooling dodatkowe zużycie w zależności od klimatu spada do 20%-30% A my chcielibyśmy mieć tylko około 5% narzutu wykorzystać dostępną energię odpadową (np. ciepło spalin) stosować ziębiarki absorbcyjne zamiast sprężarkowych Nowe problemy cena nowych technologii, cena gazu w Polsce, kompetencje firm projektowych

16 UPS hybrydowy z turbiną gazową

17 UPS - wewnątrz

18 UPS hybrydowy - działanie

19 UPS hybrydowy - działanie

20 UPS hybrydowy - działanie

21 Trigeneracja

22 Ziębiarka absorbcyjna (chiller)

23 Syracuse Green Data Center Chiller absorbcyjny (ziębiarka) produkujący wodę lodową dla zasilania klimatyzacji Wspólny kolektor odprowadzający spaliny sześć hybrydowych zasilaczy UPS z turbinami gazowymi

24 Syracuse Green Data Center

25 Nowe Data Center 3S

26 Dyskusja