El CPD eficiente

Programa de actividades Tecnimap 2010

patrocinador-colaborador

EficiEncia En los cEntros dE datos

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Eficiencia en los Centros de Datos

¿Es mi centro de Datos actual eficiente?

Reduciendo consumos energéticos

El ROI de las mejoras de eficiencia

Enrique Birlanga

Director Desarrollo Negocio

© 2009 APC by Schneider Electric Junio 2009

La presión sobre los DC afecta a la Eficiencia Ener gética

Nos vemos obligados a cambiar la forma de DiseNos vemos obligados a cambiar la forma de Dise ññar, la ar, la InstalaciInstalaci óón, el Funcionamiento, los Sistemas de Control n, el Funcionamiento, los Sistemas de Control y Mantenimiento de los Centros de Datosy Mantenimiento de los Centros de Datos

Incremento del Coste Incremento del Coste de la Energde la Energ ííaa

Mejora de la Mejora de la disponibilidaddisponibilidad

AdaptaciAdaptaci óón a las n a las normativasnormativas ConsolidaciConsolidaci óón n

de Servidoresde Servidores

Cambios rCambios r áápidos pidos de los sistemas IT de los sistemas IT

Incremento en Incremento en la Densidad la Densidad

VariaciVariaci óón en el n en el consumo elconsumo el ééctricoctrico

Duda a largo plazo Duda a largo plazo de la de la

Capacidad/DensidadCapacidad/Densidad

MMáás Servidores, Ms Servidores, M áás s potentespotentes


Puntos Claves de referencia

● Mas del 50% de energía que va a un CPD es para los sistemasde energía y refrigeración – NO para las cargas IT

● Un CPD de 1MW (Carga IT) está continuamente desperdiciandosobre 400kW o 2,000 toneladas de carbón al año debido a un diseño pobre (DCiE = 50%, en vez del óptimo 70%)

● Cada kW ahorrado en un CPD ahorra sobre 1.000 € al año

● Cada kW ahorrado en un CPD reduce las emisiones de dióxidode carbono unas 5 toneladas al año

● Un 1% de mejora en eficiencia de infraestructura de CPDs - data center infrastructure efficiency (DCiE) correspondeaproximadamente a un 2% de reducción en facturas eléctricas

66

White paper


Costes Energéticos, Tendencia al alza / Emisiones CO2

● 0,12 € por kWh es el coste de energía eléctrica med ia en Europa

● Basándonos en este precio el coste anual de energía eléctrica suministrada por {1 kW / IT} está alrededor de 1.000 ,- €. ( 365 x 24h = 8760h x 0,12 € = 1.051,20 €/año )

● Las Infraestructuras Físicas Críticas de Redes nece sitan aproximadamente la misma cantidad de energía ! => 1 .000 € por kW al año

● Durante los 10-años-Vida de un DC, cada kW de carga- IT cuesta alrededor de 20 k€

● Y a tener muy en cuenta 1kWh = 0,6 kg COY a tener muy en cuenta 1kWh = 0,6 kg CO 22!!


La Ineficiencia del Hardware!!!

99.999% de 99.999% de loslos VATIOS ENTRADAVATIOS ENTRADAse se conviertenconvierten en en calorcalor

.001% de .001% de loslos VATIOS VATIOS ENTRADA ENTRADA se se destinandestinan

a a trabajotrabajo ITIT

SiliconBusiness

Apps

99.999%

.001%

IneficienciaIneficiencia((desperdiciodesperdicio))

TrabajoTrabajoúútiltil

Computing Hardware

60%

40%

60%60%50%50%

CapaFísica

50%

50%ENTRADAENTRADA

.001%.001%


Flujo Energético en los Centros de Datos

*

Refrigeración 45%

Energía 25%


● Optimizar el DC existente

●Valoración de la eficiencia (Auditorías)

●Sistemas de Control y Gestión

● Diseñar eficientemente los DC

●Utilizar sistemas eficientes

●Detalle pormenorizado de los elementos del DC

● Buscar soluciones más eficientes para el DC

●Búsqueda proveedores líderes en el mercado de la eficiencia

•Refrigeración pasillos/Rack

•SAIs escalables y eficientes

Ideas para ∆∆ la Eficiencia del DCEficiencia del DCEficiencia del DCEficiencia del DCEficiencia del DCEficiencia del DCEficiencia del DCEficiencia del DC y reducir las emisiones de COCOCOCOCOCOCOCO22222222


Puntos a destacar de las Ineficiencias en DC

● Sobre dimensionamiento de los equipos de Potencia y Refrigeración

● Diseño Físico poco adecuado de los DC

● Modelos de flujo de aire ineficientes

● Redundancia para la disponibilidad

● Bajo rendimiento de los equipos de Potencia y Refrigeración y puesta a punto mal calibrada.

● Obstrucciones de los filtros de aire y agua

● Cables en los falsos suelos (paso de la refrigeración)


0.0% 20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0% 120.0%

UPS

PDU

Generator

Switchgear

Distribution Wiring

CRAC

Heat Rejection

Pumps

Chiller

Humidifier

Lights

Aux Devices

IT Load

Power consumption as % of the IT load

0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%

Mejorar la eficiencia significa:Mejorar la eficiencia significa:•• reducirreducir consumo elconsumo el ééctrico ctrico ((INCREMENTAR el rendimientoINCREMENTAR el rendimiento ) para ) para cada uno de estos elementoscada uno de estos elementos

Consumo en % de energía eléctrica de la carga IT en un DC

Consumo energético comparado con la carga IT

144

White paper

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¿Qué nos aportan las auditorías de eficienciaenergética?

●Renovar todo hardware antiguo

●Utilizar el 100% de las posibilidades del hardware

●Usar equipos IT modernos con alta eficiencia energética (90%+) y gestión de la alimentación inteligente.

●Virtualización para cargas eficientes de equipos IT(incremento de carga del 5% al 80%)

●No olvidarse de los periféricos y los sobremesa (“Stand-by“)

- 80 servidores estándar con 350 W 28.000 W

- Pueden ser consolidados en 10 servidores Blade con 3,5 kW ..

3.500 W

Ahorro Energético Ahorro Energético

24,5 Kw. = 51.509,24,5 Kw. = 51.509, --€/año €/año

[129 toneladas [129 toneladas COCO22/año]/año]

Virtualización


● Conceptos para especificaciones de DC Eficientes ●DCiE o PUE ●Condiciones ambientales (donde está ubicado)

●Cómo deberán funcionar las cargas IT ●Objetivos a nivel TIER’s

● Herramientas de ayuda (Análisis impacto CO2)

● ESTANDARIZACIÓN en los equipamientos del DC

● ESCALABILIDAD en los equipamientos del DC

Diseñando y especificando Alta Eficiencia


CITY HWY

22 30

ESPECIFICACIONESPECIFICACION

Fabricantes

Para similares

27

Combined for THIS car

20 35ALL mid-Sized

BENCHMARKSBENCHMARKSFabricantes

Para similares

AverageOver time period

MEDIASMEDIASActual

Durante uso

Right now

INSTANTANEAINSTANTANEAActual

Durante uso

¡¡AtenciAtenci óónn MuchosMuchos datosdatos de de eficienciaeficiencia publicadospublicadosson son ambiguosambiguos respectorespecto a a comocomo se se expresaexpresa y y queque se se

ha ha incluidoincluido en en loslos ccáálculoslculos

Formas de expresar la eficiencia


¿Conoce el nivel de eficiencia de su Data Center?

¿Por qué no tener un parámetro similar al consumo e n los coches, 6,5 litros/100 Km ?

Disponibilidad Flexibilidad

CosteValor

x=

40%

60%

% Carga IT

Efic

ienc

ia

Power Useful Energy(PUE)=

Potencia para el equipamiento IT

Potencia Total de entrada en el Data Center_____________________________

PUE en Data Center

Tier III

Bajo

Medio

Alto

Eficiencia

1,6

2

3


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% Carga IT

Efic

ienc

ia

CARGA CARGA OPERATIVA OPERATIVA % de capacidadutilizada ahora mismo

El rendimiento decrece drásticamente si los niveles de carga sonbajos, NO debe dimensionar un DC ahora, pensando e n los niveles de carga IT a alcanzar en los próximos 3 o 5 años

Eficiencia en el CPD en función de la carga IT


Ejemplo de especificación de la eficienciaapropiada

El CPD será designado para conseguir una media anual DCiEde 65% al 50% de 2MW de carga IT medida.

Para los cálculos de eficiencia, las cargas serán catego rizadasde la siguiente forma:

Carga IT: Servidores, almacenamiento, equipo de redes,

network operations center stations

Infraestructura CPD: SAI, PDUs, switchgear, cableado,

generador, controles, AA, enfriadoras, bombas, sistemas de eliminación de calor, sistemas de ventilación del CPD, iluminarias, humidicadores

No incluido: Iluminaria de oficina, iluminaria externa, AA de

oficina, equipamiento oficina, equipamiento cocina


La realidad de la eficiencia de la infraestructura de los CPD

2009 20192014

DCiEData Center

Infrastructure

Efficiency

90%

20%

DCiEDCiE

DCiEDCiE

DCiEDCiE

30%

40%

50%

60%

70%

80%

¿¿DDóóndende estest áá SU SU cpdcpd ??

••La media La media serseráá mejormejor

••El El peorpeor DCiEDCiE serseráá MUCHO MUCHO mejormejor


Mejoras para conseguir eficiencia de infraestructuras

2,400,000 €4%4%

Dimensionamiento adecuado

a través de equipamiento de

potencia y refrigeración

modular

13,200,000 €25%25%25%25%TOTAL de la industria

desde 47% a 72% DCiE

1,200,000 €2.5%25%Control dinámico de planta de

refrigeración (VFD fans,

pumps, chillers)

1,900,000 €4%8%SAI de Alta Eficiencia

2,500,000 €4%38%Economizadores de

Refrigeración

5,900,000 €8%70%Moverse de Refrigeración de

sala a refrigeración dinámica

de rack/fila

€ de ahorro sobre 15 años en 1MW de

CPD**

GananciaDCiE

GananciaDispositivo

MEJORA

(Medias de base instalada)

** valores basados en .15 por kwhr de coste electricidad, empezando en un DCiE de 47%, y densidad media por rack de 8KW/rack


Los Los CPDsCPDs másmás eficienteseficientes seránserán loslosCPDsCPDs de de altaalta densidaddensidad

● Alta densidad y Alta eficiencia están relacionados

● Mucha gente piensa que la alta densidad hace peor la eficiencia

SOLO cierto cuando intentamos refrigerar alta densidad con CPDs existentes

● Alta densidad permite alta eficiencia en un diseño apropiadode nuevos CPDs o un punto concreto en un CPD existente● Tamaños + cortos de tuberias Menos energía de bombeo● Menores longitudes de flujos de aire

● Menor mezcla de aire● Temperaturas de retorno +altas Menos energía para

humidificación/deshumidificación y enfriadoras

Less fan power

¿Hay un intercambio de eficiencia por densidad?


1

2

4

3

Refrigeración por pasillos

Alto rendimiento de los SAIs

Software de control y gestión de la capacidad y ene rgía (Capacity& Change Manager) para Energía, Refrigeración y Rack s

Equipamiento modular y escalable de Refrigeración y SAI

Los productos dentro de nuestras soluciones.

Alta eficiencia en CPDs de alta densidad

126

White paper


● Diseño basado en la alta densidad

● La energía consumida por los ventiladores se reduce un 50%

● Menor necesidad de humidificación y des humidificación

● En instalaciones medias pequeñas, los falsos suelos pueden ser eliminados.

● La capacidad de Refrigeración debe “seguir” la evolución de las cargas IT. Evoluciones debido a la virtualización o el movimiento de servidores,..

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Coo

ling

Effi

cien

cy

130

White paper

Refrigeración por pasillos


Alto rendimiento de los SAI

● El rendimiento de los SAI es un factor muy importante en la eficiencia del DC ya que el total de la carga IT pasa a través de ellos

● Mejorar desde el {82% / 92%} a 96% el rendimiento del SAI, corresponde a una reducción significativa de pérdidas y consecuentemente un ahorro económico

● En algunos casos el ahorro puede llegar amortizar muy rápidamente el coste del SAI

% E

ffici

ency

50%

55%

60%

65%

70%

75%

80%

85%

90%

95%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% Carga IT


● El desconocimiento real de la capacidad del DC es la primera causa de Ineficiencia en un DC.

● Este Software puede identificar la capacidad real (incluso por Rack) y ayudarnos a prevenir la mala utilización de esta capacidad.

● Como efecto inmediato es que puede ajustar más los equipos de energía y cooling en el DC

● Capacity Change Manager puede identificar las oportunidades de mejora de eficiencia en el DC

150

White paper

Gestor de Capacidad y Control de Energía del DC

Central softwarewith Capacity & Change Manager


0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% IT Load

Effi

cie

ncy

● Los valores Potencia Eléctrica y Refrigeración se fijan al inicio y no varían con la carga IT (consecuencia la eficiencia se degrada con bajas cargas IT)

● Sobredimensionar es la causa primera de la ineficiencia en un DC

● El problema se incrementa y empeora con Virtualizacion y Servidores de Alta Potencia, si tanto la energía como la refrigeración han sido dimensionadas al máximo de las cargas no típicas como las citadas.

● SAI y Refrigeración pueden ser escalables en capacidad y reducir drásticamente las pérdidas.

Refrigeración y SAIs modulares y escalables

% E

ficie

ncia

Instalación de Energía

y Refrigeración

% Carga IT


¡Bien dimensionado! Evolutividad & Escalabilidad


Ahorro de un buen dimensionamiento

Utilizando 1 MW de potencia para la Carga IT

Incrementar el rendimiento/eficiencia de un UPS

de un 92% hasta un 96%, ahorra

58.856,- €/año

y

294 toneladas CO 2/año


Optimizando la refrigeración del Centro de Datos

●Aumentando la temperatura envío de aire a los equipos IT de 20 a 26ºC, llevan a una mayor eficiencia

●Mayor temperatura del agua refrigerada (ej. 12°C en ve zde 6°C) significa que el compresor requiere menorpotencia

●El uso de agua refrigerada permite el free coolingindirecto, el cual es más eficiente tanto con mayortemperatura del agua refrigerada, como con mayortemperaturas de envío de aire

●Reducción de la deshumidificación por alto calor de cambio de temperatura, lo que ahorra energía en la humidificación adicional.

Ahorros:

~ 4% por °C

10-15%

~ 33%

3-5%


Problemas típicos en CPDs convencionales

Simulado con Floventpor Flomerics•Restricciones del flujo de aire (ej. Tamaño

baldosa) •Mezcla de aire•Direccionamiento del aire caliente no dedicado

Vista lateral

Sin paneles ciegos


Pasillos Calientes y Frios


Sistemas de Contención del Pasillo Caliente Alta densidad y Alta eficiencia

Más de 30 kW de refrigeraciónpor rackposible


Muchas mejoras son gratuitas y esenciales en la

fase de diseño de NUEVOS cpds o zonas

específicas. Muchos cpds EXISTENTES tienen

significativas oportunidades rápidas de conseguir

y de identificar en una auditoría

¿La mejora de eficiencia

tiene un buen ROI?

Identificando las ineficiencias y corrigiéndolas.

Cambios simples como fijar la temp adecuada nos

dan mejoras importantes. Diseño de nuevos CPDs

y/o zonas de alta densidad. Usar equipamiento

modular y escalable de alta eficiencia tanto de

potencia como refrigeración

¿Cómo reduzco el

consumo energético?

Probablemente 5-20% menos eficiente de lo que

podría; se puede aprender de las auditorías de

eficiencia para CPDs

¿Es mi CPD eficiente?

Eficiencia en los CPD

Summary

El CPD eficiente

Technology

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