Aktuelle Trends im Bereich Kühlung von Rechenzentren

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1 ASYB12LDC / AOYS12LDC Aktuelle Trends im Bereich Kühlung von Rechenzentren Dr.-Ing. Manfred Stahl Seite 1

2 Thema 1: Optimierung der PUE-Werte Kennwert zur Beurteilung der Energieeffizienz eines Rechenzentrums: PUE = PUE = Ziel: Power Usage Effectiveness Gesamtenergie (Arbeit) zum Betrieb Rechenzentrum Gesamtenergie (Arbeit) zum Betrieb IT-Equipment PUE-Werte möglichst nah an 1 heranbringen benötigte Energie zum allgemeinen Betrieb minimieren: Faktor Kühlung Klimatisierung (Kälteerzeugung) Faktor Luftförderung Luftverteilung Faktor Beleuchtung / Notstrom Faktor innere und äußere Wärmequellen Seite 2

3 Thema 1: Optimierung der PUE-Werte bestehende Rechenzentren: PUE = 1,7 bis 3,0 neue Rechenzentren: PUE = 1,1 bis 1,7 Einflüsse auf den PUE-Wert (zirka): IT-Equipment: % Klimatisierung/Kühlung: % Beleuchtung, USV, sonstiges: % Wie kann man einen möglichst geringen Energieverbrauch und möglichst geringe PUE-Werte erreichen? zwei aktuelle Beispiele Seite 3

4 Thema 1: Optimierung der PUE-Werte Beispiel 1: HP und Intel bauen mit US-Umweltbehörde EPA für Renewable Energy Laboratory in Colorado das energieeffizienteste Rechenzentrum der Welt Ziel: PUE-Wert = 1,06 direkte Wasserkühlung in den Racks Wasservorlauf: 24 C Wasserrücklauf: 32 C Einbindung von regenerativen Energien und freier Kühlung Nutzung von Abwärme zur Beheizung der Büroräume Seite 4

5 Thema 1: Optimierung der PUE-Werte Beispiel 2: Apple-Rechenzentrum in North Carolina (LEED Platin) Fläche: m² Kosten: Aufgabe: Ziel: Vorgehen: 1 Mrd. US-$ Verwaltung der weltweiten Daten der icloud Stromerzeugung (Spitze: 20 MW) aus regenerative Quellen weißes, abstrahlendes Gebäudedach Eisspeicher mit Kapazität 10,4 MWh maximale freie Kühlung zwei Photovoltaikfelder je m² (84 Mio. kwh/a) Brennstoffzelle 5 MW (40 Mio. kwh/a) Seite 5

6 Thema 2: Temperaturen in Rechenzentren hohe Diskussionen: Welche Temperaturen in Rechezentren sind zugelassen? möglich? Fragen daraus: Welche Art der Kälteerzeugung? mechanische Kälte freie Kühlung ökologische Kälte Wärmeabführung überwiegend mit kühler Luft? mit kühlem Wasser? Mit welcher Systemtechnik erreicht man höchste Betriebssicherheit? geringste Betriebskosten? Seite 6

7 Thema 2: Temperaturen in Rechenzentren dena-leitfaden Energieeffizienz in Rechenzentren (2013) Bereich Klimatisierung: Einsparpotenzial 20 % Anheben der Betriebstemperatur auf 25 C empfohlen Pro K höhere Temperatur sinkt Strom um 3-4 % Klare Trennung der Warm- und Kaltluftbereiche Seite 7

8 Thema 2: Temperaturen in Rechenzentren dena-leitfaden Energieeffizienz in Rechenzentren Seite 8

9 Thema 2: Temperaturen in Rechenzentren Studie der Uni Berlin (2011): 31 Rechenzentren untersucht mit Servern: Ergebnis 1: 68 % nutzen freie Kühlung Optimierung: Umschaltpunkt < 3 K Ergebnis 2: Raumtemperaturen C Ergebnis 3: PUE-Werte streuen von 1,23 2,77 PUE Durchschnitt = 1, Seite 9

10 Thema 2: Temperaturen in Rechenzentren Aussagen von Experten: Temperaturen von C vor den Racks C hinter den Racks werden bald zum Standard in Rechenzentren Aussage von Intel (Anfang 2012) Temperaturen von 100 F (38 C) in Rechenzentren sind kein Problem Kosten zur IT-Klimatisierung weltweit 26 Mrd. US-$ pro Jahr Versuche Intel in eigenem Rechenzentrum: Anheben Temperatur auf 33 C keine Probleme, Stromkosten sanken um 67 % Seite 10