מיצובישי מציגה חיסכון של עד 7.6% באנרגיית הקירור במרכז נתונים פעיל
חברת מיצובישי תעשיות כבדות ביצעה ניסוי במרכז הנתונים אקאשי של פוג'יטסו ביפן, שבמסגרתו הופחתה צריכת החשמל של מערכת הקירור ב-2.3% ללא הפסקת השירות. בחברה מעריכים כי יישום הפתרון בכל חדרי השרתים במתקן יוכל להביא לחיסכון של 7.6% ולשיפור מדד ה-PUE
מיצובישי תעשיות כבדות, MHI, הודיעה כי הצליחה להשיג שיפור מדיד ביעילות האנרגטית של מערכת הקירור במרכז נתונים פעיל, תוך שמירה על יציבות תפעולית וללא השבתת השירות.
פרסום
פרויקט ההדגמה נערך במרכז הנתונים אקאשי של חברת פוג'יטסו במחוז היוגו שביפן. בניגוד לפרויקטים המבוצעים במתקנים חדשים שתוכננו מראש סביב מערכת קירור אחידה, הניסוי נערך באמצעות התשתיות הקיימות במרכז הנתונים, הכוללות ציוד של כמה יצרנים שונים.
בקרה על מערכת הקירור כולה
מערכות אופטימיזציה מסורתיות מתמקדות בדרך כלל בשיפור הביצועים של רכיב יחיד, דוגמת צ'ילר, משאבה או יחידת טיפול באוויר. בפרויקט הנוכחי יישמה מיצובישי בקרה מערכתית כוללת על כל שרשרת הקירור.
המערכת כללה את תשתית הקירור המשותפת של מרכז הנתונים, ובה מגדלי קירור, משאבות מי קירור, משאבות מים קרים וצ'ילרים צנטריפוגליים, וכן את יחידות הטיפול באוויר המותקנות בחדרי השרתים.
לדברי החברה, הגישה ההוליסטית מאפשרת לבחון את יחסי הגומלין בין הרכיבים השונים, במקום לשפר את ביצועיו של כל רכיב בנפרד. כך ניתן למנוע מצב שבו חיסכון באנרגיה בציוד אחד גורם לעלייה בצריכת האנרגיה של ציוד אחר.
השיפור בוצע ללא הפסקת פעילות השרתים
אחד ההיבטים המרכזיים בפרויקט היה ביצוע האופטימיזציה מבלי להפסיק את הפעילות השוטפת של מרכז הנתונים.
מיצובישי השתמשה בטכנולוגיית אופטימיזציה שאינה תלויה ביצרן הציוד, אשר פותחה במרכז המחקר והחדשנות של החברה. תחילה נערכו סימולציות של פעולת מערכת הקירור, ולאחר מכן הותאמו נקודות ההפעלה של הציוד בהתאם לתוצאות.
היכולת לפעול בסביבה מרובת ספקים נחשבת משמעותית במיוחד עבור מרכזי נתונים קיימים. מתקנים רבים כוללים מערכות שנרכשו בתקופות שונות ומיצרנים שונים, ולכן החלפת כל תשתית הקירור במערכת אחידה כרוכה בהשקעה גבוהה ובסיכון תפעולי.
פער של שתי מעלות בחדר השרתים
במהלך הפרויקט זיהו אנשי מיצובישי כי פיזור הטמפרטורה בחדר השרתים מהווה צוואר בקבוק מרכזי.
כאשר זרימת האוויר אינה מאוזנת, נוצרים בחדר אזורים חמים לצד אזורים המקוררים יתר על המידה. במצב כזה נדרשת מערכת הקירור לפעול בעוצמה גבוהה כדי להבטיח שגם הנקודות החמות יישארו בטווח הטמפרטורה המותר.
באמצעות ניהול מתואם של יחידות מיזוג האוויר ואיזון מחדש של זרימת האוויר הצליחה החברה לשפר את פיזור הטמפרטורה בחדר השרתים בשתי מעלות צלזיוס. השיפור יצר מרווח תפעולי שאפשר להפחית את העומס על מערכות קירור אחרות, מבלי לסכן את פעילות ציוד המחשוב.
הפחתה של 2.3% בצריכת האנרגיה
בשלב הבא בוצע כוונון עדין של נקודות הפעולה בתשתית הקירור המשותפת. בין היתר נשמרה טמפרטורה מתאימה של מי הקירור והותאמה פעולת הצ'ילרים, המשאבות ויתר הרכיבים בהתאם למצב בפועל.
על פי תוצאות ההדגמה, השינויים הביאו להפחתה של 2.3% בצריכת האנרגיה של מערכת הקירור כולה.
בנוסף, מקדם הביצועים של הצ'ילרים הצנטריפוגליים, COP, השתפר ביותר מ-1.2 נקודות. מדד COP מבטא את היחס בין תפוקת הקירור לבין צריכת החשמל: ככל שהמדד גבוה יותר, מערכת הקירור יעילה יותר.
פוטנציאל לחיסכון של 7.6%
פרויקט ההדגמה נערך בחדר שרתים אחד בלבד מתוך כמה חדרים הפועלים במרכז הנתונים אקאשי.
מיצובישי מעריכה כי הרחבת הבקרה האופטימלית לכל חדרי השרתים במתקן עשויה להביא לחיסכון של 7.6% בצריכת האנרגיה של מערכת הקירור. חיסכון בהיקף כזה צפוי לשפר גם את מדד ה-PUE הכולל של מרכז הנתונים.
PUE, או Power Usage Effectiveness, הוא אחד המדדים המרכזיים לבחינת היעילות האנרגטית של מרכזי נתונים. המדד מחושב באמצעות חלוקת צריכת החשמל הכוללת של המתקן בצריכת החשמל של ציוד המחשוב עצמו.
מדד הקרוב ל-1 מעיד על יעילות גבוהה יותר, מכיוון שחלק קטן יותר מהחשמל מופנה למערכות תומכות כגון קירור, תאורה, משאבות ומערכות חשמל.
הקירור צורך חלק משמעותי מהאנרגיה
הגידול המהיר בביקוש לשירותי ענן, בינה מלאכותית ומחשוב עתיר ביצועים מעלה באופן משמעותי את צריכת החשמל של מרכזי הנתונים.
לפי מיצובישי, מערכות הקירור אחראיות ליותר מ-60% מצריכת החשמל שאינה מיועדת ישירות לציוד המחשוב במרכז הנתונים. עומסי AI מגבירים עוד יותר את האתגר, משום ששרתים ומאיצים גרפיים בעלי צפיפות הספק גבוהה מייצרים כמויות גדולות של חום.
פרסום
במרכזי נתונים פעילים, יציבות המערכת וזמינות השירות מקבלות עדיפות על פני חיסכון באנרגיה. מנהלי מתקנים נוטים להפעיל את מערכות הקירור עם מרווחי ביטחון גדולים, כדי למנוע התחממות של השרתים גם בתנאי עומס קיצוניים.
הפרויקט של מיצובישי מצביע על האפשרות לצמצם חלק ממרווחי הביטחון באמצעות סימולציות, ניטור ובקרה משולבת, מבלי לפגוע באמינות התפעולית.
שיפור היעילות באמצעות הציוד הקיים
"מרכזי נתונים פעילים צריכים לשפר את היעילות האנרגטית תוך שימוש בציוד הקיים", אמר שוג'י יאמאסאקי, מנהל מחלקת מרכזי הנתונים וניהול האנרגיה במיצובישי תעשיות כבדות.
לדבריו, ההדגמה מוכיחה כי אופטימיזציה של מערכת הקירור ברמת המערכת כולה, ובמיוחד בסביבה הכוללת ציוד של כמה יצרנים, יכולה להניב תוצאות מוחשיות בתנאי הפעלה אמיתיים.
המשמעות עבור מרכזי נתונים קיימים
החשיבות של הפרויקט אינה טמונה רק בשיעור החיסכון שנמדד, אלא ביכולת לשפר את יעילותו של מרכז נתונים קיים ללא החלפה מלאה של מערכות הקירור.
מרכזי נתונים ותיקים נדרשים להתמודד עם עלייה בעומסי המחשוב, מגבלות של תשתיות החשמל ועלויות אנרגיה גבוהות. במקרים רבים אין אפשרות מעשית להפסיק את הפעילות לצורך שדרוג נרחב.
אופטימיזציה המבוססת על ניטור, סימולציות ובקרה מערכתית יכולה להוות פתרון ביניים: להפיק ביצועים טובים יותר מהציוד הקיים, לדחות השקעות בהרחבת תשתיות ולהפחית את צריכת החשמל ואת פליטות הפחמן.
מיצובישי הודיעה כי בכוונתה להרחיב את הגישה ולשלב אותה עם מקורות אנרגיה מופחתי פחמן, מערכות חשמל עמידות, פתרונות קירור יעילים וטכנולוגיות דיגיטליות מתקדמות. מטרת החברה היא לספק פתרונות משולבים לפעילות אמינה ובת-קיימא של מרכזי נתונים ברחבי העולם.
