Инновационный дизайн ЦОД: дата-центр Ishikari

Время от времени мне в руки попадают схемы охлаждения дата-центров, заслуживающие внимания. В конце 2011 года Mikio  Uzawa, ИТ-консультант и автор блога Agil e Cat, рассказал мне об интересном ЦОД, строящемся в Японии. 

Микио рассказал мне о строительстве ЦОД Ishikari в городе Ишикари, остров Хоккайдо. Первая стадия строительства была завершена в ноябре 2011г. Дата-центр представляет интерес по ряду причин, но самыми интересными я считаю следующие особенности:

1. Схема питания с применением высоковольтного постоянного тока,
2. Использование всего здания в качестве воздуховода,
3. Широкое применение свободного охлаждения.

Схема питания с применением высоковольтного постоянного тока

Я впервые столкнулся со схемой питания высоковольтным постоянным током (High Voltage Direct Current), когда Аннабель Пратт рассказала мне о совместных исследованиях в области HVDC, проводимых Intel и Lawrence Berkeley National Lab (Оценка во зможности применения постоянного тока для повышения энергоэффективности ЦОД). В рамках исследований осуществлялось распределение постоянного тока напряжением 400В, вместо традиционно используемого в большинстве ЦОД переменного тока напряжением 208-240В.

Идея применения высоковольтного постоянного тока для питания дата-центров витает в воздухе уже около десяти лет, и на многих площадках по всему миру проводятся соответствующие тесты. Многие компании полностью сфокусировались на разработке схем с применением HVDC, одной из наиболее известных является фирма Val idus.

Потенциальная экономия за счет применения HVDC может доходить, по некоторым оценкам, до 30%. Однако, рекламные материалы, с которыми я подробно ознакомился, сравнивают отличные HVDC схемы с неудачными схемами питания постоянным током (AC). Предполагаемая экономия составляет около 30%. К несчастью, разница между плохой и хорошей AC схемой также составляет порядка 30%.

Внимательно изучив схемы HVDC, я пришел к выводу, что можно ожидать экономии от 3 до 5%. Необходимо также учесть несколько более высокие цены на оборудование, т.к. оно не так широко используется, меньшую доступность оборудования и более длительные сроки поставки, а также ряд сложных юридических вопросов, касающихся получения разрешения на эксплуатацию и прочих разрешений, с которыми придется столкнуться в некоторых регионах. Тем не менее, ситуация постепенно меняется к лучшему, представители индустрии учится на своих ошибках, и я думаю, что HVDC с высокой вероятностью станет гораздо чаще использоваться в схемах питания ЦОД в будущем.

В дата-центре Ishikari используется схема питания с применением высоковольтного постоянного тока. Я жду возможности более подробно ознакомиться с данным аспектом работы предприятия и изучить работу системы в реальных условиях.

Использование всего здания в качестве воздуховода

Воздуховоды стоят денег и ограничивают воздушный поток, так почему бы не вспомнить о том, что задача здания ЦОД состоит в защите установленного оборудования от неблагоприятных условий работы, и в поддержании теплообмена? Вместо использования большого количества воздуховодов, можно использовать здание в качестве одного большого воздуховода.

Думаю, что наиболее удачная схема «проточного» охлаждения, которую я встречал, применяется в ЦОД Facebook в Prineville. В этой схеме весь второй этаж здания отведен под систему вентиляции, в то время как серверы располагаются на нижнем этаже.

Проект дата-центра Ishikari во многом напоминает площадку Intel Jones Farms, где ИТ-оборудование находится на втором этаже, а электрика – на первом.

Широкое применение свободного охлаждения

Изучив представленную выше диаграмму воздушных потоков, можно заметить, что в ЦОД Ishikari используются преимущества благоприятного японского климата, и широко применяется свободное охлаждение. Свободное охлаждение, или использование воздушных экономайзеров, является одним из наиболее эффективных способов снижения затрат на эксплуатацию дата-центра и существенного повышения общей эффективности его работы. Приятно видеть, что данная технология используется все чаще.

Эффект от примененных технологий

Достигнутый эффект энергосбережения, достигнутый за счет использования системы энергоснабжения постоянным током и реализации фрикулинга наглчядно демонстрирует диаграмма:

Дополнительная информация доступна по адресу: http://ishikari.sakura .ad.jp/index_eng.html

Джеймс Гамильтон, сотрудник Amazon Web Services по направлению энергоэффективности, надежности и расширения ЦОД