Energieffektivt datacenter i Statens It Et samarbejde mellem Digitaliseringsstyrelsen og Statens It April 213
Indholdsfortegnelse INDHOLDSFORTEGNELSE... 2 SAMMENFATNING... 3 PROJEKTFORLØB... 4 ENERGIFORBRUG I TIDLIGERE DATACENTRE... 5 ENERGIFORBRUG OG DRIFT I DET NYE DATACENTER... 7 MÅLEPUNKTER OG MÅLERHIERARKI... 7 DRIFTSPRINCIPPER I DET NYE DATACENTER... 8 Køling og indretning... 8 UPS (Uninterruptible Power Supply)... 9 ANALYSE AF DRIFTEN MED FOKUS PÅ ENERGIFORBRUGET... 1 Belastning i datacentret... 1 Køling og beregning af COP... 11... 12 ENERGIBESPARELSER VED DRIFTEN AF DET NYE DATACENTER... 13 2
Sammenfatning Statens It har konsolideret en stor del af statens servere i to datacentre. Det ene af datacentrene er nyopført med anvendelse af ny teknologi inden for bl.a. køling og virtualisering, hvor Digitaliseringsstyrelsen har bidraget til at gøre datacentret så energieffektivt som muligt. Serverne er placeret i to datacentre for at opnå højere datasikkerhed. Der er løbende backup fra det ene datacenter til det andet og omvendt, så der ved nedbrud på det ene datacenter, kan genetableres drift fra det andet datacenter. Denne rapport analyserer energiforbruget før og efter konsolideringen og virtualiseringen i det nye datacenter og beskriver de tiltag, der er gjort for at reducere dette. Grontmij og Viegand Maagøe har bistået Digitaliseringsstyrelsen med analyserne og med udformning af denne rapport. Der var i alt 28 serverrum med ca. 125 fysiske servere, som blev samlet i de nye datacentre. Elforbruget for disse 28 serverrum var i alt ca. 5,4 millioner kwh. De 125 fysiske servere administrerede op til 2.3 virtuelle servere. For løbende at kunne optimere energieffektiviteten i Statens It s nye datacenter er der etableret et stort antal elmålere med tilhørende dataopsamling. Analysen af de opsamlede data indikerer, at der kan opnås en på maksimalt 1,2. (Power Usage Effectiveness) angiver, hvor stort det samlede elforbrug er i forhold til elforbruget til it, dvs. servere, datalagre og netværksudstyr, og er dermed et nøgletal for serverrummets effektivitet. Jo tættere tal på 1, jo bedre. Årsfordelingen for for den forventede fremtidige drift er vist på figur 1, der viser på timebasis og som årsgennemsnit. Den forventede årlige for datacentret er 1,17, hvor Statens It har en målsætning på 1,2. stiger om sommeren, hvor køleanlægget har en lavere effektivitet (COP), fordi der er mindre mulighed for frikøling på grund af højere udetemperatur. Beregnet for datacentret fordelt over året 1,4 1,35 1,3 årsgennemsnnit 1,25 1,2 på timebasis 1,15 tirsdag-31-12 tirsdag-3-12 tirsdag-5-11 tirsdag-8-1 tirsdag-1-9 tirsdag-13-8 tirsdag-16-7 tirsdag-18-6 tirsdag-21-5 tirsdag-23-4 tirsdag-26-3 tirsdag-26-2 tirsdag-29-1 tirsdag-1-1 1,1 Figur 1: Beregning af den forventede for datacentret over 212 (: Power Usage Effectiveness). Det nye datacenter vil give en årlig besparelse på ca. 2.3. kwh, svarende til ca. 4 millioner kr. og ca. 1.1 ton CO2, se figur 2. Sammenlignes elbesparelsen med det typiske elforbrug i et enfamilieshus svarer besparelsen til ca. 47 huses elforbrug. 3
Ud over besparelserne på energiforbruget opnås en driftsbesparelse på ca. 1 million kroner til serviceaftaler og husleje. Figur 2: Beregning af elbesparelsen ved overgang fra de eksisterende serverrum til det nye datacenter. Elforbrug til det andet datacenter er forudsat at være af samme størrelse som det analyserede datacenter. Elforbrug til et båndbackup-datacenter er ikke medregnet, men er skønnet til at være minimalt. Figuren viser også den målte fordeling af elforbrug på anvendelser. MWh = 1. kwh. Der er stadig områder, hvor datacentrets drift kan forbedres. Det største potentiale findes i UPS-driften. De to UPS er kører i onlinetilstand, hvilket fører til et større energitab end drift i offlinetilstand. Endvidere kan det overvejes at frakoble den ene af de to UPS er, så længe belastningen i datacentret er lav. Dette vil hæve belastningen og effektivitet på den tilbageværende UPS. Der kan også arbejdes på løbende at optimere køleanlæggets drift. Dette kører nu med en høj effektivitet, men det forventes, at denne kan blive endnu højere, hvis anlægget løbende justeres. F.eks. kan der arbejdes på at hæve fremløbstemperaturen, hvilket vil øge frikølingskapaciteten og antallet af årlige driftstimer for frikølingsanlægget. I denne rapport beskriver vi først projektforløbet for etablering af Statens It s datacentre. Dernæst gennemgår vi beregning af energiforbruget i de tidligere datacentre. Herefter beskriver vi de nye datacentre. Først hvordan elforbruget bliver målt, og hvordan energieffektiviteten bliver beregnet. Bagefter beskriver vi datacenterdesign, køling og UPS-anlæg (nødstrømsforsyning). Til sidst beregner vi energiforbruget i det nye datacenter ud fra 4,5 måneders målinger og den samlede energibesparelse. Projektforløb Regeringen besluttede i februar 28 at etablere et tværministerielt servicecenter på området for administrativ it i staten. Dette fik navnet Statens It. En del af opgaven for Statens It var at konsolidere ministeriernes serverrum og datacentre til færre datacentre og virtualisere serverne, så behovet for fysiske servere kunne reduceres kraftigt. Konsolidering betyder samling af servere i flere serverrum til et mindre antal serverrum. Virtualisering handler om at samle et antal virtuelle servere på én fysisk server. Hvor mange servere der kan være på en fysisk server, afhænger af, hvor meget arbejde de skal levere. Ofte kan der være 2 til 4 virtuelle servere på én fysisk server. 4
I første fase af konsolideringsprocessen konsoliderer Statens It otte ministeriers 28 datacentre fordelt på 19 lokaliteter til to datacentre og ét mindre datacenter for båndbackup. Som et led i dette virtualiserer Statens It ca. 95 procent af serverne. Serverne er placeret i to datacentre for at opnå højere datasikkerhed. Der er løbende backup fra det ene datacenter til det andet og omvendt, så der ved nedbrud på det ene datacenter, kan genetableres drift fra det andet datacenter. Det ene af de to datacentre er nyopført med anvendelse af den nyeste teknologi inden for bl.a. køling og virtualisering. Digitaliseringsstyrelsen har bidraget til at gøre datacentret så energieffektivt som muligt. Analysen i denne rapport omhandler kun dette datacenter. Driftsprincipper i det nye datacenter er beskrevet senere. Forud for etableringen af det nye datacenter indgik Statens It og Videncenter for grøn it i Digitaliseringsstyrelsen et samarbejde om at gøre det nye datacenter særligt energieffektivt. I projekteringsprocessen bidrog det daværende Go Energi med faglig ekspertise. Parterne blev enige om, at datacentret skulle have en (Power Usage Effectiveness) på maks. 1,2. Målet skulle bl.a. nås ved: En COP (Coefficient of Performance) på mindst 11 UPS er, som overholdt EU s Code of Conduct on Energy Efficiency and Quality of AC Uninterruptible Power Systems (UPS) Ver. 2. 211-3-16. Digitaliseringsstyrelsen har efterfølgende arbejdet tæt sammen med Statens It og leverandørerne om at nå disse mål. Energiforbrug i tidligere datacentre For at kunne beregne energibesparelsen ved konsolideringen har vi kortlagt elforbruget i de 28 decentrale serverrum. Vi har benyttet følgende tre datakilder: 1. DONG-opgørelser fra Statens It: Disse opgørelser omfatter ikke alle 28 serverrum. Det har derfor været nødvendigt at finde alternative opgørelser. Derudover er elforbruget ikke opdelt i forbrug til it-udstyr og køleforbrug ved alle opgørelser. 2. Go energi Se Elforbrug: Go Energis Se Elforbrug er et værktøj til at følge og analysere elforbruget for de tilmeldte organisationer. Grundlaget for listen er en meget stor mængde elmålinger. Elforbruget måles hvert kvarter året rundt, hvilket giver 35.4 årlige målinger for hver elmåler. Elmålingerne kommer fra organisationernes elselskaber eller fra lokalt opsatte elmålere. 3. Udstyrsliste: Statens It har opgjort det udstyr, som fandtes i de enkelte serverrum. Ud fra kendskabet til antallet af servere og deres type har det være muligt at skønne elforbruget i det enkelte serverrum. Det har været nødvendigt at gøre en del antagelser, fordi de tre datakilder ikke har kunnet give det komplette billede af forbruget i de oprindelige serverrum. 5
I tabel 1 herefter vises elforbruget i hvert af de 28 oprindelige serverrum fordelt på it-udstyrets forbrug (maskinparken) og køleforbruget. Servernummer Maskinparkforbrug [kwh/år] Køleforbrug [kwh/år] elforbrug [kwh/år] Udgift [DKK/år] INM - Ministeriet for flygtninge, Indvandrere og Integration 1 2 3 4 5 1.734 51.7 51.7 326. 43. 472.748 834 23.974 23.974 91. 21. 16.782 2.568 74.981 74.981 417. 64. 633.53 4.469 13.467 13.467 725.58 111.36 1.12.343 Miljøministeriet 6 6. 24. 84. 1.461.6 7 8 9 32. 2.42 214. 866.42 16. 9.59 85. 35.59 48. 29.992 299. 1.216.992 83.52 52.186 52.26 2.117.566 VTU 1 76. 62. 138. 24.12 11 12 13 39. 17. 47.69 179.69 19. 9. 22.377 112.377 58. 26. 69.986 291.986 1.92 45.24 121.776 58.56 14 183. 7. 253. 44.22 183. 7. 253. 44.22 Kulturministeriet Klima- og Energiministeriet 15 85.12 39.957 124.969 217.446 85.12 39.957 124.969 217.446 Finansministeriet og Økonomi- og Erhvervsministeriet 16 17 18 19 2 21 22 23 24 25 26 11.213 5.391 16.64 28.891 2.243 42.398 47.673 2.943 242.492 267.481 21. 146. 63. 113. 1.148.442 1.78 2.386 22.47 1.415 113.976 125.721 8. 73. 31. 56. 53.376 3.321 62.785 7.8 4.359 356.468 393.22 29. 219. 94. 169. 1.678.819 5.778 19.246 121.939 7.584 62.254 684.171 54.6 381.6 163.56 294.6 2.921.144 Beskæftigelsesministeriet 27 773. 371.682 1.144.682 1.991.747 28 43.362 816.362 2.85 392.532 64.212 1.28.894 111.729 2.13.476 Alle serverrum 3.751.575 1.656.615 5.48.19 9.41.251 Tabel 1: Elforbrug i hvert af de 28 oprindelige serverrum fordelt på it-udstyrets forbrug (maskinparken) og køleforbruget og det samlede elforbrug. 6
Tabellen viser, at der i alt blev anvendt ca. 5,4 millioner kwh strøm om året svarende til ca. 9,4 mio. kr. 68 % af elforbruget gik til it-udstyret, og 32 % til køling mv. Af ovenstående kan også udledes, at den gennemsnitlige COP (Coefficient Of Performance, nøgletal for køleeffektivitet, hvor et højt tal betyder lavt elforbrug) for ovenstående serverrum lå på ca. 2,2. Det er lavt, hvilket gav et meget stort potentiale for at sænke energiforbruget til serverrumskøling ved at konsolidere alle ovenstående rum til to energieffektive datacentre. Energiforbrug og drift i det nye datacenter Målepunkter og målerhierarki For at kunne dokumentere energiforbruget og have en komplet overvågning af datacentret blev der indført detaljeret online-overvågning af elforbruget i datacentret. Elforbruget måles helt ned til den enkelte strømskinne. Målerne giver mulighed for at overvåge elforbruget, identificere og rette op på uhensigtsmæssigheder og dermed sikre den højest mulige energieffektivitet i datacentret. De mange målere giver også mulighed for at planlægge, hvor fremtidige serverinstallationer skal placeres for at opnå en jævn belastning af strømskinnerne, så ingen skinner bliver overbelastet og kapaciteten af dem kan optimeres. I figur 3 viser vi målerhierarkiet, som benyttes til vurdering af energieffektiviteten af datacentret. It-last, herunder servere, switche, storage mv. Køling til it. Måling af: - temperatur - flow - køleeffekt - udetemperatur Figur 3: Målerhierarki for elmålinger til brug for vurdering af energieffektiviteten i form af. Måleropsætningen gør det muligt at måle alle de elforbrugselementer, som indgår i udregningen af (se næste afsnit), og at gennemføre relevante analyser af f.eks. køleanlæggets drift og UPS-effektiviteten. Derudover måles det elforbrug, der går til belysning, og diverse relevant elforbrug på det kontor, der er tilknyttet datacentret. (Power Usage Effectiveness) viser, hvor energieffektivt datacentret drives, og afspejler, i hvor høj grad det lykkes at minimere energiforbruget til køling, UPS, nødstrømsanlæg og diverse støttefunktioner. Statens It har i samarbejde med Digitaliseringsstyrelsen besluttet, at datacentret skal drives med en årsgennemsnitlig på maks. 1,2. I figur 4 vises, hvordan beregnes. 7
Figur 4: Beregning af, Power Usage Effectiveness. Driftsprincipper i det nye datacenter Køling og indretning I forbindelsen med konsolideringen af de mange decentrale serverrum til to datacentre har Statens It i samarbejde med Digitaliseringsstyrelsen haft et stort fokus på energieffektiv køling, indretning og drift. Dette sikres bl.a. med inrack-serverkabinetter med direkte køling i rackene. Med en inrack-løsning kan der leveres en høj lufttemperatur til serverne, hvilket er med til at øge effektiviteten af køleanlægget. Det køleanlæg, der forsyner datacentret, er et meget effektivt frikøleanlæg med en stor frikølingskapacitet. Frikøling betyder, at udeluften bruges til at køle datacentret med. Enten direkte, hvor udeluften blæses ind i serverrummet evt. efter opblanding med varm luft fra datacentret. Eller indirekte, hvor en kølevæske afkøles af udeluften, pumpes ind i datacentret og afgiver kulden til datacentret. Frikøling er meget effektiv, fordi man kun skal bruge elforbrug til blæsere til luften eller pumper til kølevæsken. Et traditionelt køleanlæg har et kompressoranlæg, som fungerer som et køleskab, Anlægget har et væsentligt større elforbrug sammenlignet med et frikølingsanlæg. Køleanlægget i Statens It s datacenter er bygget op, så frikølingen kan køre i kombination med kompressorkølingen, hvilket er en fordel, da det drastisk øger det antal timer om året, hvor der kan frikøles. Indblæsningstemperaturen i server-rackene er på ca. 26 grader, som er højt sammenlignet med mange eksisterende datacentre. Den høje temperatur betyder, at køleanlægget tilsvarende kan levere kølevand med en høj fremløbstemperatur på mellem 17 og 19 grader. Dette er vigtigt, da kølevandet i et frikølingsanlæg ikke kan afkøles til mindre end ca. 2 grader over udetemperaturen. I Statens It s serverrum kan frikøleanlægget således begynde at bidrage til kølingen, når udetemperaturen er under ca. 15-17 grader. I Danmark er udetemperaturen under 17 grader i ca. 72 ud af årets i alt 876 timer, hvilket betyder, at frikølingsanlægget kan levere frikøling i størstedelen af året. Statens It arbejder løbende med at hæve temperaturen på både indblæsningsluften og kølevandet for derigennem at kunne flytte endnu mere af kølingen over på frikøleanlægget. Ved beregning af et køleanlægs effektivitet benyttes COP-faktoren, der beskriver, hvor mange kwh varme der kan fjernes fra serverrummet, for hver gang køleanlægget selv bruger én kwh strøm. For et nyt køleanlæg, der alene anvender kompressorkøling, ligger denne faktor typisk på ca. 3,5 for danske klimaforhold, mens den for et godt kombineret frikølings- og kompressoranlæg, som det Statens It har indkøbt, ligger på ca. 11. Betydningen af dette set i forhold til det årlige energiforbrug til køling er vist på figur 5. 8
Sammenligning mellem traditionel køling og frikøling MWh per år 2. 1.5 1. 5 COP 3,5 COP 11 Besparelse Køling [MWh / år] 375 119 256 It-last [MWh / år] 1.314 1.314 Figur 5: Sammenligning af elforbruget for en traditionel kompressorkøling med COP på 3,5 og en frikøling med COP på 11. MWh = 1. kwh. Eksemplet viser energiregnskabet til køling under antagelse af, at anlægget skal køle en varmebelastning på kw, hvilket svarer til 1.314. kwh per år. Besparelsen ved at anvende et godt frikøleanlæg ved denne belastning er ca. 256. kwh eller ca. 445. kr. ved en elpris på 1,74 kr./kwh. Som nævnt ovenfor anvender Statens It inrack-køling, hvilket bl.a. har den fordel, at temperaturen i serverrummet uden for rackene kan reguleres til en god komforttemperatur for dem, der arbejder i datacentret. Køleprincippet er skitseret på figur 5. Bemærk, at figuren alene viser systemets principielle opbygning og ikke afbilleder de konkrete forhold hos Statens It. Figur 6: Køleprincippet ved brug af inrack-køling. UPS (Uninterruptible Power Supply) UPS er en kortvarig nødstrømsforsyning for de mest kritiske it-komponenter (server, storage og switches), som sikrer, at komponenterne kører videre efter strømudfald og ved længerevarende udfald lukker komponenterne sikkert ned eller starter en dieselnødstrømsgenerator eller lignende. 9
Som UPS-løsning har Statens It valgt at implementere en n+1-løsning, der betyder, at serverrummet trods udfald fra én enkelt UPS stadig har fuld UPS-kapacitet. Hver UPS er dimensioneret til serverrummets nominelle belastning på 25 kw. Belastningen i datacentret er nu på ca. 5 kw, hvilket medfører, at hver UPS belastes med ca. 25 kw. Selvom der er indkøbt meget effektive UPS-anlæg, betyder det, at tabet i disse er på ca. 7 %. Det procentuelle tab bliver reduceret i takt med, at belastningen i serverrummet øges. Statens It har valgt ikke at køre UPS erne i den såkaldte offline-driftstilstand, hvor den leverede strøm går uden om UPS erne, som først slår til ved strømudfald. Det giver en højere effektivitet ift. at lade al strøm gå igennem UPS erne, men også lidt større risiko for lavere strømkvalitet og risiko for ikke tilstrækkelig hurtig tilkobling af UPS-strøm ved strømudfald. Baggrunden er, at Statens It ønsker den højest mulige kvalitet af strøm til deres udstyr. Endvidere har det ikke været muligt at opnå garantier fra leverandøren for en sikker leverance af strøm, såfremt UPSenhederne kører i offline-tilstand. Jævnfør ovenstående er der altså stadig muligheder for at optimere driften af UPS-anlæggene, og Statens It vil derfor også løbende søge at indhente erfaringer fra branchen f.eks. vedrørende brugen af offlinetilstanden på UPS-anlæg. Endvidere overvejes det, om den ene UPS kan frakobles, så længe belastningen i datacentret er relativt lav. Ved at gøre dette kan effektiviteten af den tilbageværende UPS hæves som følge af den højere belastning. Det er valgt ikke at UPS-forsyne køleanlægget, hvilket er med til at reducere elforbruget, da tab i UPSanlægget dermed undgås, for så vidt angår strømmen til køleanlægget. Beslutningen er truffet i på baggrund af, at hele serverrummet er sikret med en nødgenerator. I tilfælde af en strømafbrydelse vil nødgeneratoren koble ind og genstarte køleanlægget så hurtigt, at driften af serverrummet kan opretholdes. Analyse af driften med fokus på energiforbruget Dette afsnit beskriver med grafer og figurer, hvordan driften af det nye datacenter har forløbet fra 1. juli 212 til 13. november 212. Indledningsvis beskrives dette overordnet, hvorefter der fokuseres på interessante hændelser i forløbet. Belastning i datacentret Figur 7 viser belastningen i datacentret. 5 Belastning i datacentret 45 4 35 It-last [kw] kw 3 Køleanlæg [kw] 25 2 Tab i UPS [kw] 15 Strøm til klargøringscenter der regnes med i [kw] 1 5 søndag-11-11 søndag-4-11 søndag-28-1 søndag-21-1 søndag-14-1 søndag-7-1 søndag-3-9 søndag-23-9 søndag-16-9 søndag-9-9 søndag-2-9 søndag-26-8 søndag-19-8 søndag-12-8 søndag-5-8 søndag-29-7 søndag-22-7 søndag-15-7 søndag-8-7 søndag-1-7 En ny kunde flytter ind i datacentret Figur 7: Belastningen i datacentret. Der tilføjes måling af strøm på 9 ekstra racks 1
Figuren viser udviklingen i den løbende belastning i datacentret. Alle værdier på nær it-lasten er gennemsnitsværdier for et døgn. Når den fulde kapacitet er nået, vil datacentret have en it-last på maksimalt 25 kw i fase 1 af Statens It s serverkonsolideringsprojekt. På længere sigt forventes det, at datacentret vil blive udbygget til en endelig kapacitet på ca. 1 MW. Det bemærkes i figuren ovenfor, hvordan den målte it-last stiger midt i august, i forbindelse med at der etableres måling af strøm på en række racks, der ikke tidligere blev målt på. It-lasten stiger igen midt i september, hvor en ny statsinstitution flytter ind i datacentret. Grafen viser derudover den strømforbruget til køleanlægget, tabet i UPS-anlægget og den strøm, der går til diverse andet forbrug. Køling og beregning af COP De næste figurer viser driften af køleanlægget. Figur 8: Forløb af driftsparametre for køleanlægget. Figur 8 viser de vigtigste parametre i driften af køleanlægget. Det bemærkes, hvordan køleanlæggets effektivitet stiger i takt med, at udetemperaturen falder.. Generelt gælder også, at der kan opnås en højere effektivitet ved at have den højest mulige forskel mellem fremløbs- og returtemperaturen for kølevandet. En høj temperaturforskel gør, at der kan fjernes den samme mængde varme med et reduceret kølevandsflow, hvilket reducerer energiforbruget til kølevandspumperne. Som det kan ses af ovenstående, arbejder Statens It løbende med at optimere kølevandstemperaturerne. For at kunne estimere datacentrets energiforbrug til køling over et normal-år er forholdet mellem køleanlæggets COP og udetemperaturen analyseret i figur 9. 11
Figur 9: COP som funktion af udetemperaturen til beregning af energiforbruget til køling. Grafen viser COP som funktion af udetemperaturen, hvor alle målepunkter er plottet ind. De røde punkter viser anlæggets COP før den 13. august. På denne dato skete følgende, der havde betydning for køleanlæggets drift og COP: Fremløbstemperaturen for det kolde vand blev hævet fra 17 til 18 grader. Ventilstyringen på in-row-kølerne blev reguleret På figur 1 vises den funktion, der beskriver relationen mellem udetemperatur og COP. Denne funktion anvendes til at estimere køleanlæggets energiforbrug over et helt år. 16 Beregnet COP som funktion af udetemperaturen 14 12 COP 1 8 6 4 2 34 32 3 28 26 24 22 2 18 16 14 12 1 8 6 4 2-2 -4-6 -8-1 Celsius Figur 1: Beregnet COP som funktion af udetemperaturen. Datacentrets som funktion af tiden er vist på figur 11, der også inkluderer relevante data til at beskrive udviklingen i. 12
5 2, Belastning [kw] i datacentret (venstre akse) og (højre akse) 1,9 søndag-11-11 søndag-4-11 søndag-28-1 søndag-21-1 3 søndag-14-1 1, søndag-7-1 søndag-3-9 1,1 søndag-23-9 1,2 5 søndag-16-9 1 søndag-9-9 Strøm til klargøringscenter, der regnes med i [kw] søndag-2-9 1,3 søndag-26-8 15 søndag-19-8 1,4 søndag-12-8 2 søndag-5-8 1,5 søndag-29-7 25 søndag-22-7 1,6 søndag-15-7 1,7 3 søndag-8-7 1,8 35 søndag-1-7 4 It-last [kw] kw 45 Køleanlæg [kw] Tab i UPS [kw] Døgnmiddeltemperatur og COP for køleanlægget 25 2 Udetemperatur [C] COP døgnmiddel 15 1 5 søndag-11-11 søndag-4-11 søndag-28-1 søndag-21-1 søndag-14-1 søndag-7-1 søndag-3-9 søndag-23-9 søndag-16-9 søndag-9-9 søndag-2-9 søndag-26-8 søndag-19-8 søndag-12-8 søndag-5-8 søndag-29-7 søndag-22-7 søndag-15-7 søndag-8-7 søndag-1-7 En ny kunde flytter ind, og it-belastningen stiger tilsvarende. falder drastisk, da der nu måles en korrekt og øget itbelastning. Fremløbstemperaturen fra køleanlægget hæves. Ventilstyringen på in-row-kølerne ændres. COP stiger efterfølgende til trods for, at udetemperaturen stiger. Figur 11: Datacentrets som funktion af tiden. På den øverste graf er -faktoren vist på den højre akse, mens relevante belastninger i datacentret er skitseret på den venstre. Den nederste graf viser udetemperaturen og COP for køleanlægget. Sammenhængen mellem køleanlæggets COP og er på grafen meget tydelig vist, at de pænt følges ad en stigning i COP giver et fald i. Det bemærkes også, at for datacentret i de kolde måneder (oktober-november) ligger lige under 1,2. Energibesparelser ved driften af det nye datacenter For at estimere energibesparelsen over et helt år er den tidligere viste sammenhæng mellem COP og udetemperatur brugt sammen med data for udetemperaturen fra et normalår (DRY: Danish Reference Year). Normalåret er et referenceår, som bliver brugt til at simulere et typisk års temperaturer hen over året. Se figur 12. It-lasten, når alle 28 datacentre er konsolideret, forventes at blive på ca. kw. Tabet i UPS-anlægget antages konservativt fortsat at være 7 % med en belastning på kw. Til gengæld kan det forventes, at COP for køleanlægget vil falde en smule ved den høje belastning. Det skyldes, at kapaciteten i frikøleren 13
oftere vil være fuldt udnyttet, når udetemperaturen nærmer sig fremløbstemperaturen på kølevandet, hvilket igen betyder, at kompressorerne vil køre på tidspunkter, hvor det ikke var nødvendigt, da lasten var lavere. Strømmen til drift af udstyr, belysning m.v., der anvendes i forbindelse med driften af datacentret, estimeres til en gennemsnitsbelastning på 1 kw. Belastning [kw] i datacentret (venstre akse) og (højre akse) 16 1,5 1,45 14 1,4 12 Køleanlæg [kw] 1,3 8 1,25 1,2 6 1,15 4 1,1 2 kw 1 Tab i UPS [kw] Strøm til klargøringscenter, der regnes med i [kw] 1,5 tirsdag-31-12 tirsdag-3-12 tirsdag-5-11 tirsdag-8-1 tirsdag-1-9 tirsdag-13-8 tirsdag-16-7 tirsdag-18-6 tirsdag-21-5 tirsdag-23-4 tirsdag-26-3 tirsdag-26-2 tirsdag-29-1 tirsdag-1-1 It-last [kw] 1,35 1, 5 45 DRY-temperaturdata (venstre akse) og beregnet COP (højre akse) 2 4 1 35 3 Celsius / COP 25 2 Lufttemperatur -1 15 1-2 Beregnet COP 5 tirsdag-31-12 tirsdag-3-12 tirsdag-5-11 tirsdag-8-1 tirsdag-1-9 tirsdag-13-8 tirsdag-16-7 tirsdag-18-6 tirsdag-21-5 tirsdag-23-4 tirsdag-26-3 tirsdag-26-2 tirsdag-29-1 -1 tirsdag-1-1 -5-3 -4-15 -2-5 Figur 12: Belastning i datacentret og beregning af (øverst). Beregning af COP ud fra et normal-års temperaturdata (nederst). Det bemærkes, at den beregnede for datacentret ligger på 1,16, hvor den er lavest og ca. 1,37 som højeste værdi om sommeren. Den gennemsnitlige hen over året ligger på ca. 1,17. Det er tæt på den laveste værdi, fordi det kun er en meget begrænset periode af året, at der skal bruges kompressorkøling, som medfører højere. Målet med en på 1,2 er således nået. Da den årlige COP for køleanlægget er beregnet, er der i figur 13 vist en følsomhedsanalyse af køleanlæggets COP s indflydelse på datacentrets. 14
Parameterundersøgelse - som funktion af COP for Statens It MWh per år 24 2 16 12 8 1,45 4 1,4 1,35 1,3 Køling [MWh / år] 1,25 It-last [MWh1,2 / år] 1,15 Diverse [kw]1,1 1,5 Tab i UPS [kw] COP 3 COP 4 COP 5 COP 6 COP 7 COP 8 COP 9 COP 1 COP 11 COP 12 5, 37,5 3, 25, 21,4 18,8 16,7 15, 13,6 12,5 1 1 1 1 1 2 3 4 5 6 1,41 1,33 1,28 1,25 1,22 1,21 1,2 1,2 1,2 1,2 Figur 13: Følsomhedsanalyse af COP s indflydelse på. Ovenstående analyse viser, at datacentret under de givne forudsætninger kan holde en årsgennemsnitlig på under 1,2, så længe den gennemsnitlige COP over et år ligger på ca. 9 eller derover. Med en beregnet årlig COP på ca. 11 er der således for køleanlæggets vedkommende et vist spillerum, før kommer over 1,2. Figur 14 viser en sammenligning mellem det forventede årlige elforbrug for de nye datacentre og elforbruget for de tidligere serverrum. Figur 14: Beregning af elbesparelsen ved overgang fra de eksisterende serverrum til det nye datacenter. Elforbrug til det andet datacenter er forudsat at være af samme størrelse som det analyserede datacenter. Elforbrug til et båndbackup-datacenter er ikke medregnet, men er skønnet til at være minimalt. Figuren viser også den målte fordeling af elforbrug på anvendelser. Ved sammenlægning af serverrummene opnås en samlet besparelse på ca. 2.3. kwh svarende til godt 4 mio. kr. om året ved en elpris på 1,74 kr./kwh. Hertil kommer en besparelse på ca. 1 mio. kr. til serviceaftaler og husleje. I alt er således beregnet en besparelse på ca. 5 mio. kr. I ovenstående beregning forudsættes det, at elforbruget til det andet datacenter har samme størrelse som det, der analyseres i denne rapport. Endvidere antages, at elforbruget til at etablere bånd-backup er ubetydeligt sammenlignet med de meget betydelige elforbrug, der er beregnet i denne rapport. Ud over den økonomiske besparelse opnås også en meget betydelig reduktion af CO2-udledningen fra elproduktionen. Der spares således ca. 1.1 ton CO2 om året, hvilket svarer til CO2-udledningen fra elforbruget i 47 almindelige parcelhuse. 15