Hur bidrar EC-fläktar i serverrum till att minska PUE?

PUE och de dolda kostnaderna för serverkyling

Effektivitetsgrad för energianvändning (Power Usage Effectiveness, eller PUE) är förhållandet mellan den totala anläggningens energiförbrukning och IT-utrustningens energiförbrukning. En perfekt PUE är 1,0, vilket innebär att varje watt går till beräkningar. I verkligheten ligger de flesta serverrumm mellan 1,6 och 2,0. Vart går den extra energin? Till fläktar och kylsystem. Cirka 30–40 % av den totala energiförbrukningen i ett typiskt datacenter används för att föra luft och avlägsna värme. Jag har gått igenom hundratals serverrum, och en sak är alltid tydlig: gamla AC-fläktspolare och fläktar med konstant varvtal slösar bort enorma mängder el. En driftansvarig visade mig en gång deras månadsräkning för el. Endast kylfläktarna kostade dem mer än servrarna själva på varma dagar. Det är den dolda kostnaden som inte syns på en teknisk specifikationslista. Att minska PUE börjar med att angripa fläktenergin.

EC-fläktar halverar fläktenergiförbrukningen jämfört med AC

Den största bidragande faktorn till energiförluster i fläktar är AC-induktionsmotorn. Den kör med fast varvtal om man inte installerar en frekvensomriktare, vilket i sig medför förluster. En EC-motor, eller elektroniskt kommuterad motor, använder permanentmagneter och en inbyggd styrenhet. Det finns inga kopparförluster i rotorn. Enligt en studie av Lawrence Berkeley National Laboratory minskar utbytet av en skuggad pol- eller PSC-motor mot en EC-motor i ett fläktapplikationsfall energianvändningen med 40–60 % för samma luftflöde. Här är ett verkligt exempel: Ett litet colocation-serverrum med tjugo kylaggregat använde ursprungligen centrifugala fläktar med AC-motorer. Varje fläkt drog 80 watt. Efter ombyggnad till EC-fläktar krävdes endast 38 watt per fläkt för samma luftflöde. Den totala fläktens effektförbrukning sjönk från 1600 watt till 760 watt. Återbetalningstiden blev mindre än ett år. Detta är inte ett laboratorieresultat – det är en faktisk minskning av elräkningen.

Hastighetsreglering anpassad till serverbelastning i realtid

Servrar kör inte på full belastning dygnet runt. Deras värmeutveckling varierar beroende på tid på dygnet, användarbelastning och bearbetningsuppgifter. En fläkt med konstant hastighet kör på 100 % även när servrarna är inaktiva, vilket leder till överkylning av rummet och slöseri med energi. EC-fläktar levereras med en standard 0–10 V- eller PWM-hastighetsstyring. Du kan koppla fläktens hastighet direkt till en temperatursensor eller till IT-belastningssignalen. Jag arbetade med en hostingleverantör som installerade datorrums-klimatanläggningar baserade på EC-fläktar. De ställde in styrningsalgoritmen så att den höga gången alltid hölls på exakt 27 °C (80 °F). När serveraktiviteten minskade på natten sänkte EC-fläktarna hastigheten till 35 %. Resultatet? Deras PUE sjönk från 1,8 till 1,45 inom sex månader. Kylsystemet slutade arbeta mot sig självt. Anläggningsansvarigen berättade för mig att deras kylaggregat också körde mindre eftersom EC-fläktarna levererade endast den luftflöde som behövdes.

Bättre delbelastningseffektivitet där servrarna finns mest

De flesta datacenteroperatörer dimensionerar för toppbelastning, men servrar kör faktiskt i genomsnitt vid 40–60 % kapacitet. Vid dessa delbelastningsförhållanden blir AC-fläktar mycket ineffektiva. Om du använder en frekvensomriktare på en AC-motor förbrukar omriktaren själv 3–8 % av den angivna effekten som värme. Och vid låga varvtal kollapsar motorens verkningsgrad. EC-motorer har inte det här problemet. De upprätthåller en verkningsgrad på över 80 % vid hastigheter mellan 20 % och 100 %. Affinitetslagen visar att fläktens effortändring följer kuben av hastigheten. En hastighetsminskning med 20 % ger alltså ungefär en effektminskning med 50 %. Men endast om motorn bibehåller sin verkningsgrad. AC-motorer kan inte göra det. EC-motorer kan. En vitbok från ASHRAE Technical Committee 9.9 om datacenterkylning bekräftade att EC-fläktgrupper ger bästa delbelastningsprestanda för system med variabel luftvolym. För serverrum som kör under de flesta timmarna vid medelbelastning är EC-fläktar det enda logiska valet.

Intelligent integration med hot aisle/cold aisle-begränsning

Även den bästa fläkten förlorar värde om luftflödet inte riktas korrekt. Moderna serverrum använder varm- och kallgångsinslutning. Men statiskt tryck förändras när filter blir igensatta och när servrar läggs till eller tas bort. EC-fläktar har inbyggd intelligens. De kan upptäcka statiskt tryck och automatiskt justera varvtal för att bibehålla det inställda värdet. Jag såg detta i praktiken på ett finansiellt datacenter i Chicago. Där fanns tjugo kylenheter i rad, var och en med fyra EC-fläktar i en fläktväggskonfiguration. Byggnadshanteringsystemet skickade ett trycksignal till varje fläkt. När en varm fläck uppstod nära ett högdensitetsserverställ, ökade de närmaste EC-fläktarna individuellt i varvtal istället för att alla fläktar skulle öka hastigheten. Den årliga kylenergiförbrukningen sjönk med 35 % och deras PUE förbättrades från 1,65 till 1,32. Green Grids bästa-praxis-guide för luftstyrning rekommenderar denna typ av zonbaserad, efterfrågebaserad styrning. EC-fläktar gör detta praktiskt möjligt eftersom varje fläkt har sin egen regulator.

Långsiktig avkastning på investering (ROI) och hållbarhetsrapportering

Den ursprungliga kostnaden är vanligtvis invändningen. En EC-fläkt kostar mer än en AC-fläkt av samma storlek. Men den totala ägarkostnaden berättar en annan historia. EC-fläktar har färre mekaniska fel eftersom de körs svalare och inte har någon startkondensator eller centrifugalswitch som kan gå sönder. Deras försegla lager håller i 50 000 timmar eller längre. Tänk nu på energibesparingen. För ett serverrum med 500 rack och 25 kylaggregat, där varje aggregat i genomsnitt använder 400 watt i fläkteleffekt, innebär övergången från AC till EC en årlig besparing på cirka 200 000 kilowattimmar. Vid en genomsnittlig kommersiell elprisnivå på 12 cent per kWh motsvarar detta en årlig besparing på 24 000 USD. Dessutom minskar koldioxidutsläppen med cirka 140 metriska ton CO2 per år. Detta går direkt in i ert hållbarhetsrapport. För operatörer som kräver garanterad prestanda och långsiktiga partnerskap levererar erfarna leverantörer som Fanova EC-fläktlösningar med verifierade vindtunnelrapporter, exakt anpassningstjänst och tre års fullständig garanti. De tillverkar EC-motorer sedan 2003 och stödjer kunder i 80 länder. När PUE-minskning är ett verkligt affärsavtal – inte bara en slogan – erbjuder Fanova den tekniska kompetensen och leveranskedjans pålitlighet som krävs för att göra det möjligt.