Világszerte harmincmilliárd watt energiát használnak fel a The New York Times szerint az adatközpontok, ami nagyjából harminc atomerőmű kibocsátásával egyenértékű, miközben egy adatközpont áramfogyasztása egy közepes méretű városénak felel meg.
Az adatközpontok energetikai hatékonyságának leggyakrabban alkalmazott mutatószáma a PUE. A PUE az összes felhasznált energia és az IT működéséhez szükséges energia hányadosa.
| PUE = | TOTAL FACILITY POWER IT EQUIPMENT POWER |
Szintén az adatközpont rendszereinek hatékonyságát mutatja az iparág fontos szereplőit tömörítő Green Grid által kifejlesztett mutatószám, a DCIE (Data Center Infrastructure Effienecy) is, amely a PUE reciproka.
| DCIE = | IT EQUIPMENT POWER TOTAL FACILITY POWER |
[%] |
Mindazonáltal a nagy szolgáltatók adatközpontjai a zöld szervezetek - főleg a Greenpeace - nyomásának hatására már a PUE jelentős csökkentésének irányába mutatnak.
Magyarország adatközpont-energiahatékonysági mutatói jellemzően 1,6-2 között alakulnak. A PUE megváltoztatása csak több éves folyamat eredményeképpen, jelentős – ám megtérülő –beruházás mellett csökkenthető.
Az adatközpontok belső paramétereit az ASHREA TC 9.9, 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center Classes and Usage Guidance című előírás tartalmazza.
Legújabb jelentésében (Maszatos adatok) a Greenpeace rámutatott arra, hogy az IT-szektor piszkos energiaforrásokból fedezi egyre növekvő energiaigényét, ami azt jelenti, hogy egyelőre csak nagyon kevés cég törekszik csökkentett energiaigényű adatközpont létesítésére. Nem csoda hát, hogy az Egyesült Államokban, majd pedig Nyugat-Európában is az adatközpontok első számú mércéjévé az energiahatékonyság vált.
Vegyük sorra az alacsony PUE eléréséhez alkalmazható hűtési megoldásokat:
– Dinamikus folyadékhőmérsékletet és csoportintelligenciát használó szabadhűtéses folyadékhűtés
A folyadékhűtővel előállított hűtött vizet a géptermi belső hőcserélők hasznosítják a géptermi meleg levegő visszahűtésére. A beltéri hőcserélők a hősűrűség alapján lehetnek szekrény klímák, racksorba épített hűtőegységek, vagy rackbe szerelt hűtőegységek – például hűtött ajtó.
Ezen hűtési elv jól és biztonságosan vezérelhető és üzemeltethető, a folyamatos fejlesztések eredményeképpen pedig már a korábbiaknál 20-30%-kal hatékonyabb hűtés is elérhető.
További előnye, hogy könnyedén képes nagy hősűrűségű (10kW/rack felett) területeken redundáns hűtésre, ami más hűtési megoldásokkal már nehezebben biztosítható.
– Külső levegővel és adiabatikus nedvesítéssel történő közvetlen vagy közvetett hűtés
A The Green Grid tanulmánya alapján – UPDATED AIR-SIDE FREE COOLING MAPS: THE IMPACT OF ASHRAE 2011 ALLOWABLE RANGES – hazánk klimatikus viszonyai alkalmasak arra, hogy az adatközpontot az év nagy részében külső levegővel hűtsük.
A rendelkezésre álló adatok szerint az előzetes vizsgálatok azt mutatják, hogy a közvetlen szabadhűtés bizonyos kiegészítő megoldásokkal egész évben alkalmazható megoldás, leszámítva a valóban szélsőséges időjárási viszonyokat (tavaszi, nyári zárpor, zivatar).
A közvetlen szabadhűtés tulajdonképpen azt jelenti, hogy a megfelelően szűrt külső levegőt használjuk az adatközpont hűtésére. Ennek peremfeltételi az ASHRE említett előírásában találhatók. A levegő alsó hőmérsékletét nem a léghőmérséklet, hanem a nedves hőmérséklet határozza meg. A legalacsonyabb belépő nedves hőmérséklet 5,5 °C lehet, a legmagasabb hőmérséklet 27 °C. A túl alacsony és a túl magas páratartalom is károsíthatja az elektromos berendezéseket, ezért a helyiségben lévő páratartalom 30% és 70% között lehetséges. A Magyarországon tisztán külső levegőt hűtésre figyelembe vehető órák szám 2570 h.
Közvetett szabadhűtés esetén a fenti folyamatba bekapcsolódik egy levegő-levegő hőcserélő is.
Ezen hűtési megoldással rendkívül alacsony PUE érhető el, azonban figyelemmel kell lenni a levegő tisztítására (közvetlen szabadhűtés esetén), illetve a megfelelő párásításhoz szükséges folyamatos vízellátásra is. Tervezése rendkívül nagy körültekintést igényel és az épülettel szembeni elvárások is jelentősek.
– Talajvízzel, folyóvízzel történő hűtés
A hűtési energia kinyerhető talajvízből is. „Talajvíznek nevezzük a felszín alatti összefüggő víztömegből a Föld felszíne közelében levő teljes tömegében a neutrális zóna felett elhelyezkedő felső vízréteget, amelyre nagymértékben hatnak a meteorológiai viszonyok úgy, hogy a csapadéknak csak az aerációs zónán keresztül kell lejutnia a talajvízbe, és helyben, közvetlenül a talajvíz tömegéből is történik párolgás. Porózus és nem karsztosodott hasadékos kőzetben egyaránt előfordul.”
Magyarországon a talajvíz átlagos terepszint alatti mélysége 2-5 méter, a dombvidéki hátságokon viszont 8-10 méter mélységben helyezkedik el. Hazánkban legmagasabb állását – a beszivárgó hóolvadás és a tavaszi bőséges csapadék hatására – áprilisban, legalacsonyabb szintjét – a nyári erős párolgást követően – októberben éri el. Az átlagos éves szintingadozás 1 méter körüli.
A nagy vízhozamú folyóink mellé telepített adatközpont számára lehetőség nyílik az élő vízfolyásból hűtési víz kinyerésére. Erre a megoldásra jó példa a paksi atomerőmű, amely 100-110 m3/s technológiai vizet vesz ki a Dunából, illetve az E-ON gázturbinás erőműve Gönyűben, amely szintén a Dunából nyeri ki a hűtési vizet.
Az élő vízből kinyert hűtési energia egyik káros hatása az élő víz hőszennyezése. A hőszennyezés a vízszennyezés egyik formája, amely a víz hőmérsékletének mesterséges megváltoztatásával, általában növelésével káros következményeket okoz; korlátozza a vízhasználatot és megzavarja a vízben végbemenő életfolyamatokat. A természetes felszíni vizeket érő hőhatás, a hőmérséklet-emelkedés önmagában nem szennyeződés, csupán hatásaiban válik azzá.
Ezen hűtési módok speciális telepítések és nagyobb méretű adatközpontok számára lehetnek hatékonyak. Tervezésük és kivitelezésük kiemelt figyelmet igényel.
– Közvetlen folyadékalapú hűtés
A legújabb hardvergyártói trend szerint a géptermi eszközök hőterhelése olyan mértékű, hogy azt már nem lehet vagy nem éri meg levegő segítségével hűteni, ezért újra felmerült a hardverelemek közvetlen folyadékkal való hűtése. Ezen megoldás ma már az otthoni hardvertuning mellett nagygépes környezetben is megjelent, és várható olyan hardverek megjelenése, amelyek már „be vannak csövezve”, elő vannak készítve közvetlen folyadékkal való meghűtésre. A gyakorlatban ezen megoldások alkalmazása leginkább a speciális, extrém nagy hőterhelésű eszközöknél indokolt és költséghatékony. Mivel a folyadékok hővezetési képessége 100-szor jobb mint a levegőé, ezért ezen megoldással extrém alacsony PUE, viszont magas CAPEX párosul.
Szerzők:
Áy János – Körös Consult Kft.
Kolarovszki László és Nyári Balázs a HuGBC (Magyar Környezettudatos Építés Egyesülete) tagjai,
Balogh Tamás – Persecutor Kft.
