Hvordan bidrar EC-vifter i serverrom til reduksjon av PUE?

PUE og de skjulte kostnadene ved serverkjøling

Power Usage Effectiveness (PUE) er forholdet mellom total anleggsenergi og energi til IT-utstyr. En perfekt PUE er 1,0, noe som betyr at hver watt går til databehandling. I virkeligheten ligger de fleste serverrommene mellom 1,6 og 2,0. Hvor går den ekstra energien? Til ventilatorer og kjølesystemer. Ca. 30–40 % av den totale strømforbruket i et typisk datacenter går til luftbevegelse og varmeavføring. Jeg har gått gjennom hundrevis av serverrom, og én ting er alltid tydelig: gamle viftekonvektorer med klimaanlegg og blåsere med konstant hastighet spiller bort enorme mengder elektrisitet. En driftsansvarlig viste meg en gang deres månedlige strømregning. Kun kjøleviften kostet dem mer enn selve serverne på varme dager. Dette er den skjulte kostnaden du ikke ser på et spesifikasjonsark. Reduksjon av PUE starter med å angripe viftenergiforbruket.

EC-vifter reduserer viftenergiforbruket med halvparten sammenlignet med AC

Den største bidragsyteren til energisvinn fra ventilatorer er AC-induksjonsmotoren. Den kjører med fast hastighet, med mindre du legger til en frekvensomformer, som i seg selv har tap. En EC-motor (elektronisk kommutert motor) bruker permanente magneter og en innebygd kontroller. Det er ingen kobber-tap i rotoren. Ifølge en studie fra Lawrence Berkeley National Laboratory reduseres energiforbruket med 40–60 % ved å erstatte en skjultholddelsmotor eller en PSC-motor med en EC-motor i en ventilatorapplikasjon – uten at luftstrømmen endres. Her er et eksempel fra virkeligheten: Et lite colocation-serverrom med tjue kjøleenheter brukte opprinnelig sentrifugale ventilatorer med AC-motorer. Hver ventilator trakk 80 watt. Etter ombygging til EC-ventilatorer ble samme luftstrøm oppnådd med bare 38 watt per ventilator. Total ventilatorstrøm falt fra 1600 watt til 760 watt. Tilbakebetalingstiden var under ett år. Dette er ikke et laboratorieresultat – dette er en faktisk reduksjon i strømregningen.

Hastighetskontroll som tilpasser serverbelastningen i sanntid

Servere kjører ikke med full belastning døgnet rundt. Varmeproduksjonen deres varierer etter tid på døgnet, brukerbehov og behandlingsoppgaver. En vifte med konstant hastighet kjører med 100 % kapasitet selv når serverne er i inaktiv tilstand, noe som fører til overkjøling av rommet og spiller bort energi. EC-vifter har en standard 0–10 volt- eller PWM-hastighetsstyringsinngang. Du kan koble viftens hastighet direkte til en temperatursensor eller til IT-belastningssignalet. Jeg jobbet med en hostingleverandør som installerte dataromklimaanlegg basert på EC-vifter. De justerte styringsalgoritmen slik at temperaturen i den varme gangen ble holdt nøyaktig på 27 °C. Når serveraktiviteten sank om natten, senket EC-viftene hastigheten til 35 %. Resultatet? Deres PUE gikk ned fra 1,8 til 1,45 på seks måneder. Kjølesystemet sluttet å «kjempe mot seg selv». Anleggsdirektøren fortalte meg at kjøleaggregatet deres også kjørte mindre, fordi EC-viftene leverte bare den luftmengden som faktisk var nødvendig.

Bedre effektivitet ved delbelastning der serverne befinner seg mest

De fleste datacenteroperatører utformer anleggene sine for maksimal belastning, men servere kjører faktisk i gjennomsnitt med 40–60 % kapasitet. Ved disse delbelastningsforholdene blir AC-vifter svært ineffektive. Hvis du bruker en frekvensomformer på en AC-motor, forbruker omformeren selv 3–8 % av nominell effekt som varme. Og ved lave hastigheter faller motorens virkningsgrad kraftig. EC-motorer har ikke dette problemet. De opprettholder en virkningsgrad på over 80 % fra 20 % til 100 % hastighet. Affinitetsloven forteller oss at viftens effekt endres med kuben av hastigheten. En reduksjon i hastighet med 20 % gir derfor omtrent 50 % lavere efforbruk – men bare dersom motoren opprettholder sin virkningsgrad. AC-motorer klarer ikke dette. EC-motorer klarer det. En hvit bok fra ASHRAE Technical Committee 9.9 om kjøling av datacentre bekrefter at EC-vifteanordninger gir best ytelse ved delbelastning for systemer med variabel luftmengde. For serverrom som kjører de fleste timene ved middels belastning, er EC-vifter den eneste logiske valget.

Intelligent integrasjon med varmluftsgang/kaldluftsgang-innekapsling

Selv den beste viften mister verdi hvis luftstrømmen ikke ledes riktig. Moderne serverrom bruker varme- og kaldegang-innekapsling. Men statisk trykk endrer seg når filtre blir tilstoppet og når servere legges til eller fjernes. EC-vifter har innebygd intelligens. De kan måle det statiske trykket og automatisk justere hastigheten for å opprettholde et innstilt mål. Jeg så dette i praksis på et finansdatacenter i Chicago. De hadde tjue kjøleenheter i rekke, hver med fire EC-vifter i en viftvegg-oppsett. Bygningsstyringssystemet sendte et trykksignal til hver vifte. Når en varmeflekk oppsto nær en høytytelsesserverstasjon, økte de nærmeste EC-viftene hastigheten individuelt, i stedet for å øke hastigheten på alle viftene samtidig. Årlig kjøleenergiforbruk sank med 35 %, og deres PUE forbedret seg fra 1,65 til 1,32. Green Grids beste praksisveiledning for luftstyring anbefaler denne typen soned, behovsbasert styring. EC-vifter gjør dette praktisk mulig, siden hver vifte har sin egen kontroller.

Langsiktig ROI og bærekraftrapportering

Forhåndskostnaden er vanligvis det vanligste innvendet. En EC-vifte koster mer enn en AC-vifte av samme størrelse. Men totalkostnaden over levetiden forteller en annen historie. EC-vifter har færre mekaniske feil fordi de kjører kaldere og ikke har noen startkondensator eller sentrifugalswitch som kan svikte. De forseglete leiene deres varer i 50 000 timer eller mer. La oss nå se på energibesparelsene. For et serverrom med 500 rack og 25 kjøleenheter, der hver enhet i gjennomsnitt bruker 400 watt i vifteeffekt, gir overgangen fra AC til EC en besparelse på ca. 200 000 kilowattimer per år. Ved en gjennomsnittlig kommersiell strømpris på 12 cent per kWh utgjør dette en årlig besparelse på 24 000 USD. I tillegg reduseres karbonutslippet med ca. 140 metriske tonn CO2 per år. Dette går rett inn i din bærekraftrapport. For driftsledere som trenger garantert ytelse og langsiktig partnerskap, leverer erfarna leverandører som Fanova EC-vifteløsninger med verifiserte vindtunnelrapporter, nøyaktig tilpassingstjeneste og en treårig full garanti. De har produsert EC-motorer siden 2003 og støtter kunder i 80 land. Når reduksjon av PUE er et reelt forretningsmål – og ikke bare en slagslogan – tilbyr Fanova den tekniske kompetansen og leveranskjedsreliabiliteten som kreves for å realisere dette.