El CPD eficiente

Programa de actividades Tecnimap 2010
EficiEncia En los
cEntros dE datos

patrocinador-colaborador

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

All content in this presentation is protected – © 2009 APC by Schneider Electric

La presión sobre los DC afecta a la Eficiencia Energética

Cambios rápidos
Mejora de la de los sistemas IT
disponibilidad Más Servidores, Más
potentes
Duda a largo plazo
de la Incremento del Coste
Capacidad/Densidad de la Energía

Incremento en Variación en el
la Densidad consumo eléctrico

Adaptación a las
normativas Consolidación
de Servidores

Nos vemos obligados a cambiar la forma de Diseñar, la
Instalación, el Funcionamiento, los Sistemas de Control
y Mantenimiento de los Centros de Datos
© 2009 APC by Schneider Electric Junio 2009

Puntos Claves de referencia

● Mas del 50% de energía que va a un CPD es para los sistemas
de energía y refrigeración – NO para las cargas IT
● Un CPD de 1MW (Carga IT) está continuamente desperdiciando
sobre 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 dióxido
de carbono unas 5 toneladas al año

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

White
paper

66

Costes Energéticos, Tendencia al alza / Emisiones CO2

● 0,12 € por kWh es el coste de energía eléctrica media 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 necesitan
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 CO2!


La Ineficiencia del Hardware!!!

99.999% de los VATIOS ENTRADA
se convierten en calor Ineficiencia
(desperdicio)
Trabajo
útil

50% 40% 99.999%

.001%
50% 60%
ENTRADA
Business
Capa Silicon Apps
Física Computing
Hardware .001% de los VATIOS
ENTRADA se destinan
a trabajo IT
60%
50%

.001%

Flujo Energético en los Centros de Datos

Refrigeración 45%

*

Energía 25%


Ideas para ∆ la Eficiencia del DC y reducir las emisiones de CO2

● 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


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)


Consumo energético comparado con la carga IT

IT Load

Aux Devices

Lights

Humidifier

Chiller
Mejorar la eficiencia significa:
Pumps
• reducir consumo eléctrico
Heat Rejection (INCREMENTAR el rendimiento) para
CRAC cada uno de estos elementos
Distribution Wiring

Switchgear

Generator

PDU

UPS

White 0%
0.0% 20% 40% 60% 80% 100% 120%
20.0% 40.0% 60.0% 80.0% 100.0% 120.0%
paper
Power consumption as % of the IT load
Consumo en % de energía eléctrica de
144 la carga IT en un DC

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¿Qué nos aportan las auditorías de eficiencia
energética?

Virtualización

- 80 servidores estándar con 350 W
● Renovar todo hardware antiguo 28.000 W

● Utilizar el 100% de las posibilidades - Pueden ser consolidados en 10
del hardware servidores Blade con 3,5 kW ..
3.500 W
● Usar equipos IT modernos con alta
eficiencia energética (90%+) y
gestión de la alimentación
inteligente.
Ahorro Energético
● Virtualización para cargas eficientes
de equipos IT 24,5 Kw. = 51.509,-
(incremento de carga del 5% al
80%) €/año
● No olvidarse de los periféricos y los
sobremesa (“Stand-by“)
[129 toneladas
CO2/año]

Diseñando y especificando Alta Eficiencia

● 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


Formas de expresar la eficiencia

Fabricantes Fabricantes Actual Actual
ESPECIFICACION BENCHMARKS MEDIAS INSTANTANEA
Para similares Para similares Durante uso Durante uso

CITY HWY
Combined for
THIS car
Average Right now
Over time period
22 30 27
20 35
ALL mid-Sized

¡Atención Muchos datos de eficiencia publicados
son ambiguos respecto a como se expresa y que se
ha incluido en los cálculos


¿Conoce el nivel de eficiencia de su
Data Center? Valor =
Disponibilidad x Flexibilidad

Coste

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

Potencia Total
de entrada en el Data Center
_____________________________ Power Useful Energy
= (PUE)
Potencia para el equipamiento IT

PUE en
Data Center
Eficiencia Tier III

Bajo 3
Eficiencia

60%
Medio 2
40%

Alto 1,6

% Carga IT


Eficiencia en el CPD en función de la carga IT
100%

90%

80%

70%

60%
Eficiencia

50%

40%
CARGA
30%
OPERATIVA
% de capacidad
20% utilizada ahora mismo

10%

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

% Carga IT

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

Ejemplo de especificación de la eficiencia
apropiada

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

Para los cálculos de eficiencia, las cargas serán categorizadas
de 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

•La media será mejor
90% •El peor DCiE será MUCHO mejor

80%
DCiE
DCiE
70%
DCiE
DCiE
60%
Data Center
Infrastructure
50%
Efficiency

40%

30%
¿Dónde está SU cpd?
20%
2009 2014 2019

Mejoras para conseguir eficiencia de infraestructuras
(Medias de base instalada)

€ de ahorro sobre 15
Ganancia Ganancia
MEJORA años en 1MW de
Dispositivo DCiE
CPD**
Moverse de Refrigeración de
sala a refrigeración dinámica 70% 8% 5,900,000 €
de rack/fila

Economizadores de
Refrigeración
38% 4% 2,500,000 €

Dimensionamiento adecuado
a través de equipamiento de
potencia y refrigeración
4% 4% 2,400,000 €
modular

SAI de Alta Eficiencia 8% 4% 1,900,000 €

Control dinámico de planta de
refrigeración (VFD fans, 25% 2.5% 1,200,000 €
pumps, chillers)

TOTAL de la industria
desde 47% a 72% DCiE 25% 13,200,000 €

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

¿Hay un intercambio de eficiencia por densidad?

● 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 apropiado
de nuevos CPDs o un punto concreto en un CPD existente
● Tamaños + cortos de tuberias Menos energía de bombeo
● Menores longitudes de flujos de aire
Less fan power
● Menor mezcla de aire
● Temperaturas de retorno +altas Menos energía para
humidificación/deshumidificación y
enfriadoras

Los CPDs más eficientes serán los
CPDs de alta densidad

Alta eficiencia en CPDs de alta densidad

Los productos dentro de nuestras soluciones.

1 Refrigeración por pasillos

2 Alto rendimiento de los SAIs

3 Software de control y gestión de la capacidad y energía (Capacity
& Change Manager) para Energía, Refrigeración y Racks

Equipamiento modular y escalable de Refrigeración y
4 SAI

White
paper

126

Refrigeración por pasillos

100%

● Diseño basado en la alta densidad
90%
● La energía consumida por los
ventiladores se reduce un 50%
80%

C o o lin g E f f ic ie n c y
● Menor necesidad de humidificación y des
humidificación
● En instalaciones medias pequeñas, los 70%
falsos suelos pueden ser eliminados.
● La capacidad de Refrigeración debe 60%
“seguir” la evolución de las cargas IT.
Evoluciones debido a la virtualización o el
50%
movimiento de servidores,..

40%
White 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
paper
% IT Load
130

Alto rendimiento de los SAI

100%

95%
● El rendimiento de los SAI es un
factor muy importante en la eficiencia 90%
del DC ya que el total de la carga IT 85%
pasa a través de ellos

% Efficiency
80%
● Mejorar desde el {82% / 92%} a 96%
el rendimiento del SAI, corresponde 75%
a una reducción significativa de
70%
pérdidas y consecuentemente un
ahorro económico 65%

● En algunos casos el ahorro puede 60%
llegar amortizar muy rápidamente el
55%
coste del SAI
50%
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

% Carga IT


Gestor de Capacidad y Control de Energía del DC

● 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
Central software
with Capacity & Change Manager

White
paper

150

Refrigeración y SAIs modulares y escalables

● Los valores Potencia Eléctrica y
Refrigeración se fijan al inicio y no
100% Instalación de Energía
varían con la carga IT (consecuencia 90% y Refrigeración
la eficiencia se degrada con bajas 80%
cargas IT)
70%
● Sobredimensionar es la causa primera

% Eficiencia
E f f ic ie n c y
de la ineficiencia en un DC 60%
● El problema se incrementa y empeora 50%
con Virtualizacion y Servidores de Alta 40%
Potencia, si tanto la energía como la
refrigeración han sido dimensionadas al 30%
máximo de las cargas no típicas como
20%
las citadas.
10%
● SAI y Refrigeración pueden ser
escalables en capacidad y reducir 0%
drásticamente las pérdidas.
0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%
% Carga IT
% IT Load

¡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 CO2/año


Optimizando la refrigeración del Centro de Datos

Ahorros:
● Aumentando la temperatura envío de aire a los equipos IT
de 20 a 26ºC, llevan a una mayor eficiencia ~ 4% por °C

● Mayor temperatura del agua refrigerada (ej. 12° en ve z
C
de 6°C) significa que el compresor requiere menor 10-15%
potencia

● El uso de agua refrigerada permite el free cooling
indirecto, el cual es más eficiente tanto con mayor ~ 33%
temperatura del agua refrigerada, como con mayor
temperaturas de envío de aire

● Reducción de la deshumidificación por alto calor de
3-5%
cambio de temperatura, lo que ahorra energía en la
humidificación adicional.


Problemas típicos en CPDs convencionales
Simulado con Flovent
•Restricciones del flujo de aire (ej. Tamaño por Flomerics
baldosa)
•Mezcla de aire
•Direccionamiento del aire caliente no dedicado
Sin paneles ciegos

Vista
lateral


Pasillos Calientes y Frios


Sistemas de Contención del Pasillo Caliente Alta densidad y Alta eficiencia

Más de 30
kW de
refrigeración
por rack
posible


Eficiencia en los CPD
Summary

¿Es mi CPD eficiente? Probablemente 5-20% menos eficiente de lo que
podría; se puede aprender de las auditorías de
eficiencia para CPDs

¿Cómo reduzco el Identificando las ineficiencias y corrigiéndolas.
consumo energético? 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

¿La mejora de eficiencia Muchas mejoras son gratuitas y esenciales en la
tiene un buen ROI? fase de diseño de NUEVOS cpds o zonas
específicas. Muchos cpds EXISTENTES tienen
significativas oportunidades rápidas de conseguir
y de identificar en una auditoría


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