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CED: come usare i datacenter per risparmiare energia

Autore: LUCIANO TELLI

Nel corso degli ultimi anni si è assistito ad un rapido aumento della capacità di calcolo richiesta ai Centri di Elaborazione Dati (o CED) a causa del crescente volume di informazioni che essi devono processare. Secondo i dati raccolti dall’Istituto Borderstep di Berlino, in Germania il numero di server nei CED è aumentato del 50% tra il 2010 e il 2014: se questo trend venisse mantenuto, nel 2020 il loro numero aumenterebbe di un ulteriore 35% rispetto il 2014.

CED: come ridurre i consumi

CEDDa alcune indagini svolte è emerso che la spesa legata al consumo di energia nell’arco della vita di un data center eguaglia il suo costo iniziale: una corretta gestione energetica della sala porta, dunque, a molteplici vantaggi economici.

Esistono diverse tecnologie sul mercato che permettono di ridurre i consumi dei data center come il recupero termico del sistema di condizionamento del CED al fine di riscaldare, ad esempio, gli uffici. Infatti circa il 30% della potenza totale assorbita dal CED viene utilizzata per raffreddare i rack che costituiscono la sala e questa tecnica garantisce un riscaldamento gratuito degli uffici, ottenendo una sensibile riduzione dei consumi energetici.

CED e free cooling

Alcuni di questi sistemi, inoltre, garantiscono il funzionamento in free cooling in alcuni periodi dell’anno, viene cioè utilizzata aria fredda direttamente prelevata dall’esterno per raffreddare la sala. Quando la temperatura esterna risulta più bassa di quella che si vuole mantenere all’interno della sala CED, vengono attivati dei sistemi di ventilazione e della serrande motorizzate che permettono di attivare la circolazione dell’aria esterna dai locali. Questo metodo di raffreddamento risulta essere particolarmente economico e permette di ottenere significativi risparmi energetici fortemente dipendenti dalla temperatura esterna stagionale. In alcune realtà, l’introduzione di un sistema free cooling ha permesso di ridurre i costi di raffreddamento fino a un decimo di quelli iniziali.

CED: separare corridoio caldo e corridoio freddo

Un’altra soluzione che permette di contenere i consumi energetici della sala CED è spostare il cablaggio da sotto il pavimento flottante a sopra: il sistema di raffreddamento tipico di un data center è del tipo “corridoio caldo – corridoio freddo”, in cui l’aria fredda per il raffreddamento proviene da sotto il pavimento. La presenza dei cavi in questa zona tuttavia causa il riscaldamento dell’aria in fase di risalita, determinando un maggior consumo energetico del sistema di raffreddamento.

Il controllo dei flussi d’aria tramite una separazione netta tra corridoio caldo e freddo garantisce un minor miscelamento tra aria calda e fredda, determinando una riduzione dei consumi energetici. L’aria calda in uscita, infatti, non dovrebbe essere miscelata con quella fresca in ingresso in quanto così facendo si riduce la differenza di temperatura e quindi la potenza dissipata dal sistema. Ciascun rack, ad esempio, potrebbe essere dotato di pannelli di chiusura che evitano il miscelamento.

Qualunque sia la scelta adottata per il controllo dei flussi d’aria, l’obiettivo che deve essere tenuto a mente in fase di progettazione è la creazione di un percorso unico tra la fonte d’aria fredda e i punti di presa del server. Le configurazioni usuali sono nove e differiscono per prestazioni, costi e facilità di installazione.

E se variassi la temperatura di sala?

Esistono inoltre degli interventi di tipo gestionale che permettono di ottenere dei risparmi come ad esempio valutare se la temperatura di setpoint di sala possa essere aumentata anche solo di qualche grado: l’installazione di sensori di temperatura – anche a livello del singolo rack – permette di visualizzare la presenza di eventuali hot spot all’interno dei server e capire quindi se sia possibile modificare la temperatura di sala o meno. Se fosse possibile, un intervento come questo, sarebbe possibile ridurre gli assorbimenti del sistema di condizionamento a costo zero.

Infine è possibile incrementare l’efficienza del sistema di condizionamento installando componenti non più a velocità fissa ma variabile, capaci di adeguarsi al carico richiesto.

Valutare le prestazioni del CED con il PUE

L’indicatore prestazionale più utilizzato per valutare le prestazioni del CED è il PUE (Power Usage Effectiveness) ossia il rapporto tra la potenza elettrica assorbita da tutte le apparecchiature che costituiscono il data center e la potenza assorbita dai soli dispositivi IT. Un valore medio di PUE è circa 3 mentre degli ottimi valori sono tra 1.2 e 1.5. Diventa dunque fondamentale misurare non solo gli assorbimenti complessivi della sala CED ma anche gli assorbimenti dei sistemi IT per un certo lasso di tempo in modo da valutarne le prestazioni al variare, ad esempio, della temperatura esterna.

Dopo aver stabilito il punto di partenza, è possibile procedere valutando eventuali interventi per incrementare l’efficienza della sala.

In conclusione:

  • la prima cosa da fare per capire se la propria sala CED sia troppo energivora è valutare il valore di PUE misurando gli assorbimenti di sala e dell’IT Equipment in modo da individuare il suo livello prestazionale;
  • dopo aver capito ciò, è possibile attuare sia degli accorgimenti gestionali sia degli interventi sulla sala per incrementare le prestazioni del data center. Anche in questo caso la possibilità di misurare gli assorbimenti del sistema di condizionamento prima e dopo l’intervento permette di valutare in maniera precisa l’entità del risparmio economico conseguito.

Contatta l’autore: luciano.telli@progettoenergiaefficiente.it

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