Wirkungsgrad der Network-Critical-Physical-Infrastructure im Datacenter steigern
Praxis: Energieeffizienz von Datacentern steigern
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Wirkungsgrade effektiv steigern
Betrachtet man die NCPI-Komponenten, lässt sich deren Wirkungsgrad steigern durch:
- den Einbau von energieeffizienteren standardisierten Bauteilen in Verbindung mit einer modularen Bauweise. Wichtig ist es, ablaufkritische Bauteile im laufenden Betrieb austauschen zu können. Die Versorgung mit Ressourcen (Energie / Kühlmedium) beziehungsweise die zu erbringende Leistung sollte durch eine intelligente Software-Lösung justierbar, überwachbar und rapportierbar sein. Außerdem sollten Fehlerzustände innerhalb einer definierten Toleranz kontrolliert und unmittelbar eskaliert werden.
- die Bildung aerodynamisch effektiver IT-Infrastruktur-Architekturen. Zeitgemäße Racktüren leisten durch ihren Perforationsgrad keinen nennenswerten Strömungswiderstand mehr. Racks werden in Reihen nach dem Kaltgang-Warmgang-Prinzip platziert. Eine überlegte Verteilung des unterschiedlich performanten IT-Equipments auf die Racks und eine durchdachte Verlegung der Strom- und Datenkabel und der Kaltwasserrohre sind ebenfalls positive Einflussgrößen. Ein Vermischen von gekühlter Luft und erwärmter Abluft wird durch entsprechende Abschottungsmaßnahmen konsequent vermieden.
Der Wirkungsgrad von Rechenzentren und Serverräumen ergibt sich aus der Summe der Stromverbrauchsdaten aller IT-Geräte dividiert durch die Gesamtleistungsaufnahme des Rechenzentrums oder Serverraums.
In der Praxis verlassen sich viele IT-Verantwortliche jedoch bei großen Komponenten wie USV und Klimaanlagen auf die Herstellerangaben zum Wirkungsgrad. Hier sollten in jedem Fall auch die Teillastwirkungsgrade beziehungsweise die auftretenden Verluste abgefragt werden, um eine korrekte Beurteilung zu ermöglichen.
Fehler in Modellen zur Wirkungsgradermittlung beruhen auf mehreren Ursachen: Zunächst gehen viele Planungen für Rechenzentren oder Serverräume von der Annahme aus, der Wirkungsgrad von Stromversorgungs- und Kühlanlagen sei konstant und unabhängig von der IT-Last. Tatsächlich jedoch beträgt bei sehr geringen Lasten der Wirkungsgrad fast null. Schon durch die Steuerlogik von Geräten, die unabhängig von der Last einen konstanten Strombedarf hat, kommt es zu Leerlaufverlusten. Werden diese Geräte dann mit niedriger Last betrieben – wie dies bei den meisten Rechenzentren der Fall ist – ist der Anteil dieses Verlustes besonders hoch und der Wirkungsgrad bleibt niedrig.
In der theoretischen Planung werden die Stromversorgungs- und Kühlkomponenten nahezu mit der projektierten Auslastung betrieben. Dass dies in der Praxis nicht funktioniert hat mehrere Gründe:
- Die IT-Last des Rechenzentrums (Auslastungsgrad) liegt weit unter der Nennleistung der versorgenden NCPI-Geräte.
- Die versorgende Infrastruktur wurde absichtlich überdimensioniert, um einen Sicherheitsspielraum zum Bespiel für Erweiterungen zu erhalten.
- Die Komponente wurde im Verbund mit gleichen oder ähnlichen Komponenten in einer hochverfügbaren, redundanten N+1- oder 2N-Konfiguration genutzt.
- Die Komponente wurde überdimensioniert, um eine höhere Lastflexibilität zu erhalten.
Eine weitere wichtige Fehlerquelle bei der Modellierung des Wirkungsgrads von Rechenzentren und Serverräumen besteht in der Annahme, dass die Abwärme von Stromversorgungs- und Klimaanlagen (Wirkungsgradverlust) lediglich einen unbedeutenden Anteil an der IT-Last ausmacht und daher ignoriert werden kann. Tatsache ist jedoch, dass kein Unterschied zwischen der Abwärme der Stromversorgungs- und Klimaanlagen in einem Rechenzentrum und der Abwärme der IT-Geräte besteht. In beiden Fällen muss die Abwärme von einem Kühlsystem abgeleitet werden. Dies bedeutet eine zusätzliche Belastung für das Kühlsystem. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit einer Überdimensionierung mit den daraus resultierenden zusätzlichen Wirkungsgradverlusten. Um diese Verluste korrekt quantifizieren zu können, muss die Kühllast sowohl die IT-Geräte als auch sämtliche Stromversorgungs- und Kühlvorrichtungen berücksichtigen, die sich in dem klimatisierten Bereich befinden.
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