Az adatközponti fogyasztók három nagy csoportra oszthatók: az informatikai eszközök, az energiaellátó rendszerek és a hűtés együttese adja egy-egy létesítmény összfogyasztását. Ezek közül az első és a harmadik számít igazán fontos tényezőnek energiaigény szempontjából, az ellátórendszerek fogyasztása a teljes terhelés mindössze 4-5 százalékát teszi ki.

Ennek ismeretében könnyen felmérhető, hogy egyáltalán nem mindegy, milyen hatékonysággal működik a hűtési rendszer. Míg 6-7 éve is az 1,5-1,6 értékek körüli átlagos PUE-vel tervezték az adatközpontokat (Power Usage Effectiveness, azaz energiahasználat-hatékonyság), addig napjainkban már az 1,2–1,3 értékek dominálnak, mondta Szarka Attila, a Schneider Electric adatközpont megoldásokért felelős üzletfejlesztési vezetője.

Ez sajnos nem azt jelenti, hogy a hűtőrendszerek az egész év során kis energiafelhasználással működnek. A melegebb napok során ugyanis egy hatékony hűtési rendszer is majdnem annyi energiát fogyaszt, mint az IT eszközök együtt ezért az energiaellátó rendszer méretezésén nem lehet spórolni. A megtakarítást a szabadhűtési (tehát alacsony fogyasztású) időszakok növelésével lehet elérni  időjárási viszonyoktól függően.

Hogyan hűtsünk?

Számos megoldás kínálkozik a szerverhűtés szabályozására, de hagyományos adatközponti tervezés esetén lényegében három hűtési elv áll a rendelkezésre. Természetesen mindegyik módszernek megvan a maga előnye és hátránya; például az ún. frisslevegős hűtést inkább csak nagyon egységes vagy nem kritikus IT-eszközkészlet esetén alkalmaznak, mivel a porszűrés vagy a páratartalom szabályozása komoly kihívást jelent.

A második gyakori megoldást a hagyományos hűtési megoldások jelentik, gyakorlatilag ezek alkották az 1,5 és afeletti PUE értékű rendszereket, melyek hatékonysága az utóbbi időben 1,15–1,25 PUE-re javult. Szarka Attila elmondása szerint napjainkban erre a mediterrán régióban (Görögország, Izrael) is akad példa: Tier 4-es adatközponti projektnél az elvi éles – terhelés függvényében változó – hűtési PUE érték 1,2 alatti.

Végül az indirekt szabadhűtés képviseli a harmadik, gyakran alkalmazott megoldást, elsősorban a nagyobb adatközpontokban biztosítva az elvárt hőmérsékletet.

Extrém körülményekre extrém válaszok

A fentieken túl egészen egzotikus hűtési megoldásokat is alkalmaznak. Norvégiában például egy bányába telepítettek adatközpontot. Az LMD, azaz Lefdal Mine Datacenter így nemcsak a légköri viharokkal szembeni védelmet jelenti a szerverek számára, hanem az egész évben szinte állandó, 10-15 Celsius fok között ingadozó környezeti hőmérsékletet is.

Ugyancsak Norvégia ad helyet a világ "legzöldebb" adatközpontjának: a Schneider Electric és a Green Mountain AS együttműködésével létrejött szerverpark a norvég Renessøy városában kialakított egykori NATO lőszerraktár helyén található. A hegy belsejében, mintegy 21 ezer  négyzetméter alapterületen működő Green Mountain adatközpont számára 100 százalékig alacsony energiaellátású szabadhűtési megoldást és megújuló vízenergiát biztosít a közeli fjord.

A régió alacsonyabb átlaghőmérséklete általánosságban kedvez a hűtési rendszerek kialakításának. A Facebook ebből a megfontolásból telepítette egyik, 27 ezer négyzetméteres szerverközpontját a svédországi Luleå városába. A sarkkörhöz közeli létesítmény sokat profitál az olykor akár mínusz 40 Celsius-fokig süllyedő hőmérsékletből, így Mark Zuckerberg cége meghökkentően jó PUE értékről számolhatott be ennek kapcsán: a száz százalékig megújuló energiára alapuló datacenter 1,07-es hatékonysági mutatóval bír.

De nem kell északra menni ahhoz, hogy extrém hűtési megoldással találkozzunk. A Microsoft nemrég zárta le azt a kísérletét, melynek során kapszulába zárt szervereket merített tengervízbe (erről itt írtunk részletesen). A bolygónk felületének kétharmadát adó közegre azért esett a redmondiak választása, mert a hullámzás energiájának kihasználásával megoldhatónak tartotta a bezárt szerverek energiaellátását, a hűtésről pedig a víz alacsony hőmérsékletének kellett gondoskodnia.

Noha a kísérletet sikeresnek minősítette a Microsoft – még Azure felhőplatformja terhelésének egy részét is rá merte engedni –, az elképzelés széles körben való elterjedéséhez több problémát is meg kell oldani. Ezek egyike a szerverek jelentette hőtermelés ipari léptékekben való kezelése: egy komplett adatközpont hőmérsékleti terhelése valószínűleg erős, kimutathatóan negatív hatást gyakorolna a közvetlen tengeri környezet ökoszisztémájára.

Kívülről egységes, belülről izgalmas

Visszatérve a hétköznapibb megoldásokhoz, fontos megjegyezni, hogy az adatközpontokon belül is fluktuál a terhelés. Ennek köszönhetően egy szerverszoba teljes kiépítettsége esetén sem fogja folyamatosan teljesen kihajtani a hűtési rendszert. A vízhőmérséklet azonban dinamikusan szabályozható, vagyis nem kell folyamatosan fenntartani a lehető legalacsonyabb hőmérsékletet. Félterhelésen jobban felmelegedhet a hűtőközeg anélkül, hogy a szerverszoba hőmérséklete változna. Így az IT-eszközök továbbra is az elvárt megbízhatósági szinten dolgoznak, összességében pedig csökkenthetők a hűtési költségek. Rendszer hiba esetén a rendszer azonnal maximális hűtési fokozatra kapcsol – a hatékonysága ekkor ugyan visszaesik a pár éve megszokott szintre, cserébe a szerverek minden körülmények között megfelelő hőmérsékleti kondíciók között végezhetik feladatukat.

A Google belga adatközpontjában például szabadhűtéses megoldást alkalmaznak, így bizony előfordul, hogy a helyiségekben emberek számára már kellemetlenül magasra kúszik a hőmérő higanyszála. Az amerikai keresőóriás azonban szívesen megfizette az olykor 35 Celsius fokosnál is magasabb hőmérséklet árát pár éve, azért cserébe, hogy a németalföldi datacenter legyen az összes, hasonló célú létesítménye közül a leghatékonyabb, 1,09 körüli PUE értékével.

Napjaink legfejlettebb szabályzási megoldása a hideg és a meleg oldal elválasztására alapul, a légmennyiséget pedig nyomáskülönbséggel szabályozzák. Ennek köszönhetően a hűtési rendszer légszállítása pont azon a szinten működhet, amire az IT-rendszernek szüksége van.

Fejlett adatközponti infrastruktúra menedzsment (DCIM – Data Center Infrastructure Management) segítségével tovább fokozható ez a hatékonyság. Alkalmazásával ellenőrizhető a szerverkihasználtság, a fogyasztás, akár eszközökre lebontva is. Az is meghatározhatóvá válik, melyik szervereket érdemes konszolidálni vagy selejtezni, például annak függvényében, hol van az adatközpontban, mennyit fogyaszt és így tovább. Ezáltal elősegíti a virtualizáció energia-megtakarításának hatékonyságát.