Фреон или вода: практика холодных расчётов

О том, что датацентры являются весь­ма крупными потре­бителями электроэнергии, сказано немало. На один квадратный метр серверного помещения может приходиться до десятка киловатт электрической нагрузки. При этом немалая доля электроэнергии в ЦОД расхо­дуется на питание систем охлаждения, которые переносят тепло от работающих серверов, СХД и за пределы помещения.

Для охлаждения вычислительного оборудования могут применяться различные технологии и оборудование. В малых и средних по мощности ЦОД для этой цели достаточно большой популярностью пользуются фреоновые кондиционеры и чиллерные системы с водяным теплоносителем. Обе технологии обладают разной начальной стоимостью и параметрами энергопотребления. Какая же из них более оптимальна при тех или иных условиях? Ответить на этот вопрос в своем исследовании попытался Алексей Галиновский, начальник технического отдела компании Alpha Grissin Infotech Ukraine.

Как отмечает эксперт, идея оценить энергозатраты двух технологий охлаждения появилась у него после прослушивания и просмотра множества презентаций с диаметрально противоположными точками зрения. Однако во всех презентациях присутствовал один существенный недостаток: не было чётких цифр, подтверждающих ту или иную точку зрения.

Чтобы расставить все точки над “I”, Алексей Галиновский составил таблицы потребления электроэнергии для различных мощностей охлаждающего оборудования производства Emerson Network Power (ENP). Все цифры в таблицах получены с использованием программы подбора Hirating, которая выполняет расчёт реальных показателей производительности и энергопотребления оборудования ENP  для различных климатических зон. В данном случае цифры приведены для города Киева, на основании официальных результатов наблюдений Гидрометеоцентра за два года. Стоимость одного кВт-ч электроэнергии округлена до 0,1 Евро.

Характеристики годового энергопотребления системы мощностью 100 кВт

Модель кол-во (N+1) Годовое потребление 1 ед. кВт Годовое потребление всего, кВт
Фреон
Кондиционер D5DUA HCR43 3 111 772 223 544
Итого кВт/час 223 544
Вода
Чиллер FB011 2 131 020 131 020
Кондиционер PCW PH060EC 3 11 300 22 601
Hacoc чиллера 2 23 652 23 652
Итого кВт/час 177 273
Разница кВт/час 46 271
Годовая экономия евро 4 627 €

 

Характеристики годового энергопотребления системы мощностью 200 кВт

Модель кол-во (N+1) Годовое потребление 1 ед. кВт Годовое потребление всего, кВт
Фреон
Кондиционер D5DUA HCR43 5 111 772 447 088
Итого кВт/час 447 088
Вода
Чиллер FB022 2 275 333 275 333
Кондиционер PCW PH060EC 5 11 300 45 202
Hacoc чиллера 2 55 188 55 188
Итого кВт/час 375 723
Разница кВт/час 71 365
Годовая экономия евро 7 137 €

 

Характеристики годового энергопотребления системы мощностью 400 кВт

Модель кол-во (N+1) Годовое потребление 1 ед. кВт Годовое потребление всего, кВт
Фреон
Кондиционер D5DUA HCR43 9 111 772 894 176
Итого кВт/час 894 176
Вода
Чиллер FB022 3 275 333 550 666
Кондиционер PCW PH060EC 9 11 300 90 403
Hacoc чиллера 3 55 188 110 376
Итого кВт/час 751 445
Разница кВт/час 142 731
Годовая экономия евро 14 273 €                                                             

Таким образом, за счёт более низкого энергопотребления чиллерной системы стоимость её эксплуатации за год на несколько тысяч евро меньше, чем у фреоновых кондиционеров. Однако начальная стоимость у первой системы намного выше, чем у второй. Это видно из ниже приведённых таблиц.

Какие же выводы можно сделать из данных таблиц? При более высокой начальной стоимости чиллерные системы потребляют в среднем на 15% меньше электроэнергии в сравнении с фреоновыми кондиционерами. Заключительные выводы приведены ниже:

Мощность Разница в стоимости Экономия Срок окупаемости лет
100 кВт 42 440 € 4 627 € 9,17
200 кВт 79 244 € 7 137 € 11,10
400 кВт 90 016 € 14 273 € 6,31

Стоит отметить, что эти расчёты сделаны, исходя из украинских реалий (цена оборудования и электроэнергии). Для стран Европы, где стоимость электроэнергии может приближаться к 0,5 Евро, сроки окупаемости будут значительно меньше.

Впрочем, с экономической точки зрения, для сравнительно  небольших ЦОДов действительно не очень оправдано применение чиллерного оборудования. С другой стороны, у каждой из этих систем слишком много разных нюансов при использовании. Например, чиллеры для малых мощностей применяют в тех случаях, когда невозможна установка наружных блоков кондиционеров или длина магистралей превышает лимит для фреоновых кондиционеров (стандартно до 50 метров). Для чиллерной системы ограничений по длине магистрали теоретически нет: нужны только насосы соответствующей мощности и напора. Но тогда об экономии энергии речь уже не идет.

И всё же, данное экспертное исследование проясняет ситуацию с экономическим аспектом использования охлаждающего оборудования. А он обычно играет далеко не последнюю роль при выборе той или иной системы охлаждения для ЦОД.