Sunucu Odalarındaki EC Fanları PUE Azaltımına Nasıl Katkı Sağlar?

PUE ve Sunucu Soğutmasının Gizli Maliyeti

Enerji Kullanım Etkinliği (Power Usage Effectiveness, PUE), tesisin toplam enerjisi ile BT ekipmanlarının enerjisi arasındaki orandır. Mükemmel bir PUE değeri 1,0'dır; bu, her watt'ın işlemeye gittiğini gösterir. Gerçek hayatta çoğu sunucu odası 1,6 ile 2,0 arasında çalışır. Fazladan harcanan enerji nereye gider? Fanlara ve soğutma sistemlerine. Tipik bir veri merkezinde toplam enerji tüketiminin yaklaşık %30'u ile %40'ı hava hareket ettirmek ve ısıyı uzaklaştırmak için kullanılır. Yüzlerce sunucu odasında dolaşmış bulunuyorum ve her zaman açık olan tek bir şey vardır: eski AC fanlı bobin üniteleri ve sabit hızlı vantilatörler devasa miktarda elektrik enerjisi israf eder. Bir tesis yöneticisi bana aylık faturalarını gösterdi. Sıcak günlerde yalnızca soğutma fanları için ödedikleri miktar, sunucuların kendileri için ödediklerinden daha fazlaydı. Bu, teknik özellik tablosunda görünmeyen gizli maliyettir. PUE değerini düşürmek, fan enerjisine yönelik önlemlerle başlar.

EC Fanlar, Fan Enerjisi Kullanımını AC’ye kıyasla yarıya indirir

Fan enerji kaybına en büyük katkıyı AC endüksiyon motoru sağlar. Değişken frekanslı sürücü (VFD) eklenmedikçe sabit hızda çalışır; ancak bu sürücülerin kendileri de kayıplara neden olur. EC motor (elektronik olarak komütasyonlu motor) ise kalıcı mıknatıslar ve entegre bir kontrolör kullanır; rotor bakır kayıpları yoktur. Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı tarafından yapılan bir çalışmaya göre, bir fan uygulamasında gölgeli kutuplu veya PSC motorunun EC motora değiştirilmesi, aynı hava debisi için enerji tüketimini %40 ila %60 oranında azaltır. İşte gerçek dünyadan bir örnek: Yirmi adet soğutma ünitesine sahip küçük bir kolokasyon sunucu odası, başlangıçta AC motorlu merkezkaç fanlar kullanıyordu. Her fan 80 watt çekiyordu. EC fanlara geçildikten sonra aynı hava debisi için her fan yalnızca 38 watt çekmektedir. Toplam fan gücü 1600 watt’tan 760 watt’a düşmüştür. Geri ödeme süresi bir yıldan azdır. Bu bir laboratuvar sonucu değildir; gerçek elektrik faturası azalmasıdır.

Sunucu Yüküne Gerçek Zamanlı Hız Kontrolü Uyarlama

Sunucular, 24 saat boyunca %100 yükte çalışmazlar. Isı çıkışı, günün saati, kullanıcı talebi ve işlem görevlerine göre değişir. Sabit hızlı bir fan, sunucular boşta iken bile %100 hızda çalışır; bu da odayı fazla soğutur ve enerji israfına neden olur. EC fanlar, standart 0-10 volt veya PWM hız kontrol girişiyle birlikte gelir. Fan hızını doğrudan bir sıcaklık sensörüne veya BT yükü sinyaline bağlayabilirsiniz. Bir barındırma sağlayıcısıyla çalışmıştım ve bu şirket, EC fan tabanlı bilgisayar odası klimalarını kurmuştu. Kontrol algoritmasını, sıcak koridorda tam olarak 26,7 °C (80 °F) sıcaklığını koruyacak şekilde ayarlamışlardı. Gece sunucu aktivitesi düştüğünde EC fanlar hızlarını %35’e indirdi. Sonuç ne oldu? PUE’leri altı ay içinde 1,8’den 1,45’e düştü. Soğutma sistemi artık kendi kendine karşı savaşmıyordu. Tesis müdürü bana, EC fanların yalnızca gereken hava debisini sağladığı için soğutucularının da daha az çalıştığını söyledi.

Sunucuların çoğunlukla bulunduğu yerde daha iyi kısmi yük verimliliği

Çoğu veri merkezi operatörü, tepe yüküne göre tasarım yapar; ancak sunucular genellikle %40 ila %60 kapasite aralığında çalışır. Bu kısmi yük koşullarında AC fanlar oldukça verimsiz hâle gelir. Bir AC motoruna değişken frekans sürücüsü (VFD) kullanırsanız, sürücünün kendisi nominal gücün %3 ila %8’ini ısı olarak tüketir. Ayrıca düşük hızlarda motor verimliliği çöker. EC motorların bu sorunu yoktur. EC motorlar, %20 ila %100 hız aralığında %80’in üzerinde verim sağlarlar. Fan gücü ile hız arasındaki ilişkiyi açıklayan benzerlik yasası, fan gücünün hızın küpüyle orantılı olduğunu belirtir. Dolayısıyla hızda %20 azalma yaklaşık %50 güç azalması sağlar. Ancak bu yalnızca motor verimliliğini koruyabildiği sürece geçerlidir. AC motorlar bunu başaramaz; EC motorlar ise başarmaktadır. ASHRAE Teknik Komitesi 9.9’un veri merkezleri soğutması konusundaki beyaz kağıdı, değişken hava debisi sistemleri için EC fan dizilerinin en iyi kısmi yük performansını sağladığını doğrulamıştır. Çoğu zaman orta yükte çalışan sunucu odaları için EC fanlar tek mantıklı seçenektir.

Sıcak Aisle-Soğuk Aisle Kapsama Sistemi ile Akıllı Entegrasyon

Hava akışı doğru yönlendirilmezse en iyi fan bile değerini kaybeder. Modern sunucu odaları, sıcak koridor ve soğuk koridor sınırlama sistemlerini kullanır. Ancak filtreler tıkandıkça ve sunucular eklendikçe veya kaldırıldıkça statik basınç değişir. EC fanlar, dahili zekâya sahiptir. Statik basıncı algılayabilir ve ayarlanan değeri korumak için hızını otomatik olarak ayarlayabilir. Bunu Chicago'daki bir finans veri merkezinde sahada gördüm. Burada yirmi adet sıralı soğutma ünitesi vardı; her biri, bir fan duvarı düzeninde dört adet EC fan içeriyordu. Bina yönetim sistemi, her fana bir basınç sinyali gönderiyordu. Yüksek yoğunluklu bir sunucu rafının yakınında bir sıcak nokta oluştuğunda, en yakın EC fanlar hepsinin hızını artırmak yerine bireysel olarak hızlarını artırıyordu. Yıllık soğutma enerjisi tüketimi %35 azaldı ve PUE değerleri 1,65’ten 1,32’ye düştü. Green Grid’in hava yönetimiyle ilgili en iyi uygulama kılavuzu, bu tür bölgelere ayrılmış, talebe dayalı kontrolü önermektedir. EC fanlar, her birinin kendi denetleyicisine sahip olması nedeniyle bu yaklaşımı uygulanabilir kılar.

Uzun Vadeli ROI ve Sürdürülebilirlik Raporlaması

İleri ödeme maliyeti, genellikle ileriye dönük itiraz konusudur. Aynı boyutta bir AC fan ile karşılaştırıldığında bir EC fanı daha pahalıdır. Ancak sahip olma toplam maliyeti farklı bir hikâye anlatır. EC fanlar, daha soğuk çalıştıkları ve arızalanabilecek bir başlangıç kondansatörü ya da merkezkaç anahtarı bulunmadığı için mekanik arızalara daha az maruz kalırlar. Mühürlü rulmanları 50.000 saat veya daha uzun süre dayanır. Şimdi enerji tasarrufuna bakalım. Her biri ortalama olarak 400 watt fan gücü tüketen 25 adet soğutma ünitesiyle çalışan 500 rack’lik bir sunucu odasında AC fanlardan EC fanlara geçiş, yılda yaklaşık 200.000 kilovat-saat enerji tasarrufu sağlar. Ortalama ticari elektrik tarifesi 1 kWh başına 12 sent olduğu durumda bu, yılda 24.000 ABD Doları tasarruf anlamına gelir. Ayrıca karbon azaltımı yılda yaklaşık 140 metrik ton CO2’ye karşılık gelir. Bu doğrudan sürdürülebilirlik raporunuza dahil edilir. Garantili performans ve uzun vadeli iş birliği gereken operatörler için, Fanova gibi deneyimli tedarikçiler, doğrulanmış rüzgâr tüneli raporları, hassas eşleştirme hizmeti ve üç yıl tam garanti ile EC fan çözümleri sunar. Fanova, 2003 yılından beri EC motorları üretmektedir ve 80 ülkede müşteriye destek vermektedir. PUE azaltımı yalnızca bir slogan değil, gerçek bir işletme hedefi olduğunda Fanova, bunu mümkün kılacak mühendislik ve tedarik zinciri güvenilirliğini sağlar.