EFFICIENZA ENERGETICA NEI DATA CENTER
Caso Google Carmine Lorenzo
ISBN 978-88-98673-11-7
Editore: enmoveme, Viale della Costituzione Is. A/3, Centro Direzionale - 80143 Napoli Copyright Š 2013 enmoveme
Indice Indice
Premessa.................................................................................................... 6 1.
Risparmiare energia nei Data Center............................................. 10 1.1.
Sistemi di misurazione (metrics) e Benchmarking .................... 12
1.1.1. Power Usage Effectiveness (PUE) e Data Center Infrastructure Efficiency (DCIE) ............................................................. 12 1.1.2.
Energy Reuse Effectiveness (ERE) ........................................ 14
1.1.3.
Rack Cooling Index (RCI) e Return Temperature Index (RTI) 15
1.1.4. Efficacia dei sistemi di Riscaldamento, Ventilazione and AirConditioning (HVAC) .............................................................................. 18 1.1.5.
Efficienza del flusso d'aria .................................................. 19
1.1.6.
Cooling System Efficiency .................................................... 19
1.1.7. site
Monitoraggio continuo e misurazione delle prestazioni on……………………………………………..20
2.
Progettazione ................................................................................ 22 2.1.
Gestione dell’aria ..................................................................... 22
2.1.1.
Corridoi di separazione e contenimento.............................. 23
2.1.2.
Cablaggi .............................................................................. 26
2.1.3.
Sistemi di distribuzione dell’aria ........................................ 27
2.1.4.
Aumento della temperatura di Set Point ............................. 29
2.1.5.
Condotti dell’aria ................................................................ 30 3
2.2.
Sistemi di raffreddamento (Cooling) ......................................... 31
2.2.1.
Sistemi a espansione diretta (DX)........................................ 31
2.2.2.
Unità di gestione dell’aria (Air Handlers) ............................ 34
2.2.3.
Sistemi ad acqua refrigerata ad alta efficienza (chiller) ...... 35
2.2.4.
Raffreddamento naturale (Free Cooling) ............................. 41
2.2.5.
Accumulo termico (Thermal Storage) ................................... 43
2.2.6.
Raffreddamento diretto a liquido (Direct Liquid Cooling)..... 44
2.2.7.
Umidificazione .................................................................... 45
2.2.8.
Controls............................................................................... 46
2.3.
Sistemi elettrici ........................................................................ 47
2.3.1.
Distribuzione dell’energia elettrica (UPS e PDU).................. 47
2.3.2.
Variazioni di tensione e frequenza ..................................... 57
2.3.3.
Applicazioni Demand Response (DR).................................... 59
2.3.4.
Illuminazione ...................................................................... 62
2.4.
Altre opportunità di risparmio energetico ................................ 63
2.4.1.
Generazione on-site ............................................................ 63
2.4.2.
Recupero del calore (solar cooling)...................................... 64
3.
Gestione ........................................................................................ 67 3.1.
Risparmio a cascata in 10 strategie .......................................... 73
4
3.1.1. Scelta di componenti a basso consumo (Low-Power Server Components)......................................................................................... 74 3.1.2. Utilizzo di alimentatori ad alta efficienza (High-Efficiency Power Supplies) .................................................................................... 76 3.1.3. Gestione della capacità del server (Server Power Management) ....................................................................................... 77 3.1.4.
Architettura dell’informazione (ICT Architecture) ................ 79
3.1.5. Virtualizzazione e consolidamento del server (Server Virtualization and Consolidation).......................................................... 80 3.1.6.
Architettura della capacita’(Power Architecture) ................. 86
3.1.7. Temperatura e gestione del flusso d'aria (Temperature and Airflow Management) ........................................................................... 87 3.1.8. Capacità di raffreddamento variabile (Variable-Capacity Cooling) ……………………………………………..88 3.1.9.
Alta capacità di raffreddamento (High-Density Cooling) ...... 89
3.1.10.
Data Center Infrastructure Management (DCIM).................. 91
4.
Green computing a Google ............................................................. 92 4.1.
Efficienza .................................................................................. 93
4.2.
Rinnovabili ............................................................................... 96
Bibliografia ............................................................................................. 103 Sitografia ................................................................................................ 104
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Premessa Il consumo di energia nei data center e nelle sale server è aumentato significativamente nell’ultimo decennio. Apparecchiature più potenti e servizi IT hanno guidato la richiesta di energia. I costi delle infrastrutture e dell’energia sono diventati un fattore centrale nella gestione della struttura e dei sistemi informativi. Le preoccupazioni per le bollette energetiche hanno portato
alla
energetica
nei
necessita
di
data
center,
migliorare che
non
l’efficienza costituisce
semplicemente una strategia aziendale, ma è bensi’ uno degli obiettivi più importanti della direttiva UE 2020-20 volta a contrastare il riscaldamento globale. La direttiva UE ha infatti stabilito di ridurre le emissioni di gas serra almeno del 20%, portare al 20% la quota delle fonti rinnovabili nel consumo finale di energia e incrementare del 20% l’efficienza energetica entro il 2020.
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Una ricerca di Emerson Network Power rivela che quasi la metà dei professionisti dei data center non sono a conoscenza degli obiettivi energetici UE 20-20-20. Di quelli consapevoli, il 36% non ha ancora predisposto piani per ridurre il consumo energetico. La metà di coloro che hanno adottato iniziative riferiscono interventi di ampia portata, mentre l’altra metà parla di interventi minimi. Vi sono diverse opinioni riguardo all’impatto della direttiva: si prevedono cambiamenti dei processi (29%), delle regole e degli obiettivi dell’azienda (15%), e in parte nell’acquisto di strutture (11%). Secondo la percezione comune, la politica influirà maggiormente sui settori
IT/Attività
tecniche
e
Engineering/Sviluppo
Prodotto. L’obbligo di efficienza energetica imposto dalla UE 2020-20 ha comunque già influito sulle modalità di acquisto di apparecchiature per il data center di alcune aziende. Il 72% dei professionisti IT indicano che l’efficienza energetica è una delle più importanti
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valutazioni, se non la più importante, da effettuare quando si acquistano apparecchiature per il data center. Interventi valutati
Fonte: Emerson
Diverse sono le soluzioni per conformarsi alla direttiva anche se l’acquisto di apparecchiature più efficienti sul piano energetico e l’aumento del monitoraggio delle
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apparecchiature del data center sono i due interventi più diffusi. La tendenza generale, per il momento, è migliorare le strutture, piuttosto che trasferirle in paesi con politiche meno rigorose, o esternalizzare l’attività a società di colocazione. Si registra anche un certo interesse per l’impiego di fonti
alternative
di
energia
che
contribuiscano
a
soddisfare i requisiti della direttiva UE 20-20-20. L’obiettivo di questa guida è fornire una panoramica delle
attuali
tecnologie
a
sostegno
dell’efficienza
energetica nei data center, sia per i sistemi informativi che per le infrastrutture.
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Bibliografia Bibliografia Emerson
Network
Power,
Energy Logic 2.0 New
Strategies for Cutting Data Center Energy Costs and Boosting Capacity, 2012 Emerson Network Power, “Direttiva UE 20-20-20”, 2012 PrimeEnergyIT, Sistemi informative e instrastrutture a risparmio energetic per I data center e le sale server, 2011 NREL, “Best Practices Guide for Energy-Efficient Data
Center Design”, 2011 Victor Avelar, Schneider Electric, Spiegazione della terminologia
relativa
al
raffreddamento
e
al
condizionamento dell'aria, White Paper 11, 2010
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Sitografia Sitogra fia http://www.emersonnetworkpower.com http://www.google.com/green http://www.google.com/green/efficiency/ http://www.google.com/green/energy/investments/ http://www.google.org/rec.html
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