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Data Center Green

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  • 1. Green Data Center 1
  • 2. Porqué Green?
  • 3. Aumento global del costo electrico del 56% entre 2005-2008 Green ES RENTABLE
  • 4. La energía utilizada por los servidores y Data Center consumió cerca de 61 billones de kilowatts-hora en 2006. Esto es 1.5 % del total de consumo eléctrico en U.S.A, para un costo total de $4.5 billones
  • 5. Bajo las tendencias actuales en eficiencia, la energía consumida en U.S.A por servidores y Data Center podría ser el doble para el 2011. Es decir, más de 100 billones de kWh, representando unos $7.4 billones en costos anuales de electricidad
  • 6. Uso típico de la energía en un Data Center
  • 7. Cómo se utiliza la energía en el DC? **Modelo experimental de 470 m2
  • 8. Buenas prácticas Green... En un informe al Congreso de los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental concluyó que las mejores prácticas podrían reducir el consumo de energía de los Data Center hasta en un 50 por ciento en 2011. El informe de la EPA incluye una lista de las 10 mejores prácticas de ahorro de energía identificadas por el “Lawrence Berkeley National Lab.
  • 9. • Estas estrategia denominada “Uso inteligente de la Energía” busca atender las tres principales preocupaciones de los gerentes de TI: • Energía • Enfriamiento • Espacio
  • 10. Efecto cascada
  • 11. 1. Servidores de alta eficiencia Utilizar procesadores de alta eficiencia
  • 12. 2. Fuentes de poder eficientes ➡EPA a estimado que la eficiencia promedio de las fuentes de poder en servidores era del orden del 72% en 2005 ➡En nuestro modelo de estudio, se asumió el uso de fuentes de poder no optimizadas con eficiencias del 79% ➡Hoy día hay disponibles fuentes de alimentación con eficiencias del 90%. El uso de estas fuentes reduce la potencia consumida en 124 kW (11 %)
  • 13. Server Google 12V PSU Motherboard Disk * Meets the Climate Savers Computing Gold Specification
  • 14. ➡Al igual que otros sistemas del Data Center, la eficiencia de la fuente de poder varía dependiendo de la carga. ➡Algunas fuentes de alimentación tienen un mejor rendimiento a cargas parciales. En servidores de doble fuente el Factor de Uso en promedio es menor del 30%.
  • 15. 3. Software de Administración de la energía ✓L o s D a t a C e n t e r s o n diseñados para condiciones pico que no se dan. ✓En un Data Center típico de oficina, la demanda se comporta de forma variable.
  • 16. ✓El consumo de energía de los servidores permanece alto aún a baja carga del servidor. ✓En modo de inactividad, la mayoría de los servidores consumen entre 70 y 85 % de plena carga.
  • 17. Una operación a tan sólo 20% de su capacidad puede utilizar 80% de la energía máxima.
  • 18. ✓Algunos procesadores tienen características de administración de energía integradas que reducen el consumo de energía cuando el procesador está inactivo. ✓En el modelo bajo estudio, el consumo en reposo es del 80% de la capacidad pico sin características de administración de energía. ✓Cuando se activó la característica de administración de energía se lograron ahorros del 8% de la energía total.
  • 19. 4. Servidores Blade ✓L o s s e r v i d o r e s b l a d e consumen alrededor de un 10 % menos que el equivalente de servidores de montaje en rack. ✓Esto debido a que comparten fuentes de poder, ventiladores para enfriamiento y otros componentes.
  • 20. En el modelo en estudio, se obtuvo una reducción del 1% del consumo total de energía cuando el 20% de los servidores de montaje en rack son reemplados con servidores blade. Más importante, los servidores blade facilitan moverse a una arquitectura de Data Center de Alta densidad lo que reduce significativamente el consumo.
  • 21. 5. Virtualización Ha permitido un aumento en la utilización del servidor reduciendo la cantidad de los mismos. Al implementar la virtualización en nuestro modelo se logró una reducción incremental del 8% de la energía total consumida.
  • 22. 6. Mejores prácticas enfriamiento La implementación de pasillo frío/ pasillo caliente en los arreglos de gabinetes.
  • 23. Existe un enorme potencial de optimización en: Sellado de aberturas en los pisos elevados Uso de paneles ciegos en los espacios libres de los gabinetes
  • 24. No mezclar aire frío con aire caliente
  • 25. La temperaturas en el pasillo frío puede aumentarse de los 20ºC 27ºC hasta un máximo de 27ºC. En el modelo, la eficiencia del sistema de climatización es mejorada 5%, mediante la aplicación de las mejoras.
  • 26. 7. Distribución de potencia a 415 V AC En la gran mayoría de los Centros de Datos, el UPS suple 480 V, los cuales se bajan al voltaje de 208 V mediante un transformador o PDU. Esto hace al sistema incurrir en grandes pérdidas.
  • 27. La propuesta es una UPS que tenga 480 V de entrada y supla 415 V trifásicos, 240 V entre fase y neutro de salida. Este voltaje alto elimina las pérdidas en los transformadores y además aumenta la eficiencia de las fuentes de poder. En el modelo de estudio, se logró una reducción incremental del 2% en la energía utilizada.
  • 28. 8. Enfriamiento con capacidad variable Los Data Center son diseñados para manejar cargas pico, que no se dan. El uso de compresores Digitales tipo Scroll y variadores de frecuencia en los ventiladores las unidades (CRAC), permiten una alta eficiencia con cargas parciales.
  • 29. Los compresores scroll digitales permiten ajustar la capacidad de los aires acondicionados a las condiciones ambientales exactas de la sala, sin necesidad necesidad de estar apagando y encendiendo el compresor. Normalmente, los ventiladores de las unidades CRAC corren a una velocidad constante y entrega un volumen constante de flujo de aire. Mediante ventiladores con variadores frecuencia es posible ajustar la velocidad de los ventiladores y su consumo de energía conforme se reduce la carga.
  • 30. La Potencia del ventilador es directamente proporcional al cubo de los rpm. Una reducción del 20% en la velocidad del ventilador proporciona casi el 50 % de ahorro en energía. En el modelo de estudio, el uso de variadores de frecuencia en los ventiladores permitió un ahorro del 4% en el consumo de energía.
  • 31. 9. Enfriamiento suplementario Los sistemas de enfriamiento tradicionales son muy eficaces al mantener seguro y controlado el ambiente del cuarto de cómputo. Sin embargo, la optimización del Data Center requiere migrar densidades de 2 a 3 kW por rack, a ambientes que pueden soportar hasta 30 kW por rack.
  • 32. En escenarios de alta densidad una parte de las necesidades de enfriamiento las suplen los sistemas convencionales tipo CRAC units. La otra parte de la carga es suplida por sistemas de enfriamiento suplementario.
  • 33. Estos sistemas suplementarios pueden ir montadas encima de los gabinetes o entre filas, extrayendo el aire caliente directamente del pasillo caliente y suministrando aire frío al pasillo frío. Estas unidades puede reducir los costos por concepto de enfriamiento hasta en un 30 % vrs sistemas tradicionales. Esto se consiguen porque el aire frío está más cerca de la fuente de calor (close coupling), reduciendo los requerimientos de potencia de los abanicos requeridos para mover el aire.
  • 34. En el modelo bajo estudio, en 20 gabinetes a 12 kW / rack se utilizó refrigeración suplementaria, mientras que en los restantes 40 gabinetes a 3,2 kW/rack se utilizó el sistema tradicional. Esto produjo una reducción del 6% en los costos de energía del Data Center.
  • 35. 10. Monitoreo y optimización Monitoreo y control de todos los sistemas mecánicos y eléctricos del Data Center. Medición de parámetros de energía eléctrica y parámetros de los sistemas de climatización.
  • 36. Uso de métricas y sistema de gestión y monitoreo
  • 37. PUE DCIE NIVEL DE EFICIENCIA 3.0 33% MUY INEFICIENTE 2.5 40% INEFICIENTE 2.0 50% PROMEDIO 1.5 67% EFICIENTE 1.2 83% MUY EFICIENTE
  • 38. El impacto económico de la propuesta
  • 39. Impacto económico de las mejoras en A/c y eléctrico ✓Una infraestructura típica de cualquier data center tiene eficiencias en el orden del 33% al 40%. ✓Con un diseño modular y adaptable como el propuesto se pueden obtener eficiencias de entre 78% a 83%
  • 40. Redultados Publicados del PUE de Google www.google.com/corporate/datacenters
  • 41. Impacto económico de las mejoras en A/c y eléctrico ✓Esto se traduce en una reducción de entre un 30 a un 50% en la facturación eléctrica atribuible al Data center. ✓Se logra una optimización del espacio físico hasta en un 60% a 65%.
  • 42. SE LOGRA OPTIMIZAR EL ESPACIO FÍSICO
  • 43. ESTIMACIÓN DEL ROI DE CADA MEDIDA IMPLANTADA
  • 44. Restricciones superadas...
  • 45. Instructor: Ing. Alexander Monestel Presidente Data Center Consultores Presidente del capítulo ICREA Costa Rica Diseñador Certificado por Uptime Institute # ATD 125. Auditor CCRE de ICREA Miembro del comité técnico de la Norma Std-131-2009 de ICREA. amonestel@datacenterconsultores.com

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