Bagaimana Kipas EC di Bilik Pelayan Membantu Mengurangkan PUE?

PUE dan Kos Tersembunyi Penyejukan Pelayan

Kesannya terhadap Penggunaan Tenaga (Power Usage Effectiveness, atau PUE) ialah nisbah jumlah tenaga kemudahan kepada tenaga peralatan IT. PUE yang sempurna ialah 1.0, bermaksud setiap watt digunakan untuk pengiraan. Dalam kenyataan sebenar, kebanyakan bilik pelayan beroperasi dalam julat antara 1.6 hingga 2.0. Ke mana perginya tenaga tambahan itu? Kipas dan sistem penyejukan. Sekitar 30% hingga 40% daripada jumlah penggunaan tenaga dalam pusat data biasa digunakan untuk mengalirkan udara dan membuang haba. Saya telah melalui ratusan bilik pelayan, dan satu perkara yang sentiasa jelas: unit kipas pendingin udara (AC) lama dan kipas berkelajuan tetap membazirkan jumlah tenaga elektrik yang sangat besar. Seorang pengurus kemudahan pernah menunjukkan kepada saya bil utiliti bulanan mereka. Kos kipas penyejukan sahaja melebihi kos pelayan itu sendiri pada hari-hari yang panas. Itulah kos tersembunyi yang tidak kelihatan pada lembaran spesifikasi. Mengurangkan PUE bermula dengan mengurangkan penggunaan tenaga kipas.

Kipas EC Mengurangkan Penggunaan Tenaga Kipas Sebanyak Separuh Berbanding Kipas AC

Penyumbang terbesar kepada pembaziran tenaga kipas ialah motor arus ulang (AC) jenis induksi. Motor ini beroperasi pada kelajuan tetap kecuali jika anda menambahkan pemacu frekuensi berubah (variable frequency drive), yang sendirinya mempunyai kehilangan tenaga. Motor EC, atau motor yang dikomutasi secara elektronik, menggunakan magnet kekal dan pengawal terbina dalam. Tiada kehilangan tenaga tembaga pada rotor. Menurut satu kajian oleh Lawrence Berkeley National Laboratory, menggantikan motor kutub berbayang (shaded pole) atau motor kapasitor-bantu-permulaan (PSC) dengan motor EC dalam aplikasi kipas dapat mengurangkan penggunaan tenaga sebanyak 40% hingga 60% untuk aliran udara yang sama. Berikut adalah contoh dunia sebenar. Sebuah bilik pelayan kolokasi kecil dengan dua puluh unit penyejukan pada asalnya menggunakan kipas sentrifugal dengan motor AC. Setiap kipas mengambil kuasa sebanyak 80 watt. Selepas dipasang semula dengan kipas EC, aliran udara yang sama hanya memerlukan 38 watt bagi setiap kipas. Jumlah kuasa kipas turun daripada 1600 watt kepada 760 watt. Tempoh pulangan pelaburan (payback) adalah kurang daripada satu tahun. Ini bukan angka makmal. Ini adalah pengurangan sebenar dalam bil elektrik.

Kawalan Kelajuan yang Diselaraskan dengan Beban Pelayan Secara Real Time

Pelayan tidak beroperasi pada beban penuh 24/7. Output haba mereka berubah-ubah mengikut masa sepanjang hari, permintaan pengguna, dan tugas pemprosesan. Kipas kelajuan tetap beroperasi pada 100% walaupun pelayan berada dalam keadaan tidak aktif, menyebabkan penyejukan berlebihan di bilik tersebut dan pembaziran tenaga. Kipas EC dilengkapi input kawalan kelajuan piawai 0–10 volt atau PWM. Anda boleh menghubungkan kelajuan kipas secara langsung kepada sensor suhu atau isyarat beban IT. Saya pernah bekerja dengan penyedia hos yang memasang pendingin udara bilik komputer berbasis kipas EC. Mereka menetapkan algoritma kawalan untuk mengekalkan suhu lorong panas tepat pada 80°F. Apabila aktiviti pelayan menurun pada waktu malam, kipas EC melambatkan kelajuannya hingga 35%. Hasilnya? PUE mereka turun daripada 1.8 kepada 1.45 dalam tempoh enam bulan. Sistem penyejukan berhenti 'bertentangan' dengan dirinya sendiri. Pengarah kemudahan memberitahu saya bahawa chiller mereka juga beroperasi kurang kerana kipas EC hanya membekalkan aliran udara yang diperlukan.

Kekcekapan Beban Separuh yang Lebih Baik di Kawasan di Mana Pelayan Kebiasaannya Beroperasi

Kebanyakan operator pusat data mereka bentuk untuk beban puncak, tetapi sesungguhnya pelayan beroperasi pada kapasiti 40% hingga 60% secara purata. Dalam keadaan beban separa tersebut, kipas AC menjadi sangat tidak cekap. Jika anda menggunakan pemacu frekuensi berubah pada motor AC, pemacu itu sendiri mengambil 3% hingga 8% daripada kuasa kadar sebagai haba. Dan pada kelajuan rendah, kecekapan motor merosot teruk. Motor EC tidak mempunyai masalah tersebut. Motor EC mengekalkan kecekapan lebih daripada 80% dari kelajuan 20% hingga 100%. Hukum afiniti memberitahu kita bahawa kuasa kipas berubah mengikut kuasa tiga kelajuan. Oleh itu, pengurangan kelajuan sebanyak 20% memberikan pengurangan kuasa sekitar 50%. Tetapi ini hanya berlaku jika motor mengekalkan kecekapan. Motor AC tidak mampu melakukannya. Motor EC mampu. Satu kertas putih daripada Jawatankuasa Teknikal ASHRAE 9.9 mengenai penyejukan pusat data mengesahkan bahawa tatasusun kipas EC memberikan prestasi beban separa terbaik untuk sistem isipadu udara berubah. Bagi bilik pelayan yang beroperasi sepanjang kebanyakan jam pada beban sederhana, kipas EC merupakan pilihan logik satu-satunya.

Integrasi Pintar dengan Pengandungan Aisle Panas dan Aisle Sejuk

Bahkan kipas terbaik sekalipun akan kehilangan nilai jika aliran udara tidak diarahkan dengan betul. Bilik pelayan moden menggunakan pengasingan lorong panas dan lorong sejuk. Namun, tekanan statik berubah apabila penapis menjadi tersumbat dan apabila pelayan ditambah atau dialih keluar. Kipas EC dilengkapi kecerdasan dalaman. Kipas ini mampu mengesan tekanan statik dan menyesuaikan kelajuan secara automatik untuk mengekalkan titik tetap. Saya menyaksikan perkara ini secara langsung di sebuah pusat data kewangan di Chicago. Mereka mempunyai dua puluh unit penyejukan susunan baris, dengan setiap unit dilengkapi empat kipas EC dalam susunan dinding kipas. Sistem pengurusan bangunan menghantar isyarat tekanan kepada setiap kipas. Apabila titik panas terbentuk berdekatan rak pelayan berketumpatan tinggi, kipas EC terdekat meningkatkan kelajuannya secara individu, bukan dengan meningkatkan kelajuan semua kipas. Tenaga penyejukan tahunan turun sebanyak 35%, dan PUE mereka meningkat dari 1.65 kepada 1.32. Panduan amalan terbaik Air Management oleh The Green Grid mengesyorkan kawalan berasaskan zon dan permintaan seperti ini. Kipas EC menjadikan pendekatan ini praktikal kerana setiap kipas mempunyai pengawal tersendiri.

ROI Jangka Panjang dan Pelaporan Kelestarian

Kos awal adalah keberatan biasa. Kipas EC memang lebih mahal berbanding kipas AC dengan saiz yang sama. Namun, jumlah kos kepemilikan memberi gambaran yang berbeza. Kipas EC mengalami lebih sedikit kegagalan mekanikal kerana ia beroperasi pada suhu yang lebih sejuk dan tidak mempunyai kapasitor permulaan atau suis sentrifugal yang boleh rosak. Galas kedap udaranya tahan sehingga 50,000 jam atau lebih. Sekarang, pertimbangkan penjimatan tenaga. Bagi bilik pelayan bertingkat 500 yang menggunakan 25 unit penyejukan, dengan setiap unit mengguna kuasa kipas purata 400 watt, peralihan daripada kipas AC kepada EC menjimatkan kira-kira 200,000 kilowatt-jam setahun. Dengan kadar elektrik komersial purata sebanyak 12 sen per kWh, ini bermaksud penjimatan tahunan sebanyak $24,000. Selain itu, pengurangan karbon adalah kira-kira 140 tan metrik CO2 setahun. Angka ini terus dimasukkan ke dalam laporan kelestarian organisasi anda. Bagi operator yang memerlukan prestasi dijamin dan perkongsian jangka panjang, pembekal berpengalaman seperti Fanova menyediakan penyelesaian kipas EC dengan laporan terowong angin yang disahkan, perkhidmatan pencocokan tepat, serta jaminan penuh selama tiga tahun. Mereka telah menghasilkan motor EC sejak tahun 2003 dan menyokong pelanggan di lebih 80 negara. Apabila pengurangan PUE merupakan matlamat perniagaan sebenar—bukan sekadar slogan—Fanova menyediakan kebolehpercayaan kejuruteraan dan rantaian bekalan untuk merealisasikannya.