Energy Logic 2.0 Nuevas estrategias para reducir los costos energéticos y potenciar la capacidad en los centros de datos
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EmersonNetworkPower.com/CALA
Energy Logic 2.0
Nuevas estrategias para reducir los costos energéticos
y potenciar la capacidad en los centros de datos
Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Conclusiones clave
de Energy Logic
Conclusión
EmersonNetworkPower.com/CALA
Introducción Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Cuando se introdujo Energy Logic en 2007, la eficiencia energética de los centros de datos apenas estaba surgiendo como un asunto Estrategias de Energy Logic 2.0
importante. El aumento de la densidad y capacidad de los centros de datos resultaba en altas facturas de electricidad y, al mismo Análisis de la efectividad
tiempo, gracias a la preocupación por el calentamiento global se impulsó un informe de EPA de EE. UU. sobre el consumo del uso de la energía
energético de los centros de datos. La industria respondió con una serie de enfoques tácticos pero no con una estrategia integral Conclusiones clave
para optimizar la eficiencia. de Energy Logic
Conclusión
Energy Logic cerró esa brecha. Esto sacudió los conocimientos convencionales de ese momento, los cuales se enfocaban en el uso
de la energía de los sistemas de respaldo de los centros de datos, sobre todo del enfriamiento y al mismo tiempo, virtualmente
ignoraban la eficiencia de los sistemas de TI, los cuales consumen más de la mitad de la energía de los centros de datos e impulsan la
demanda de enfriamiento y otros sistemas de respaldo. (Este descuido se perpetua al basarse en el índice de efectividad del uso de la
energía, lo cual se explica después en este documento en la sección de Análisis de la efectividad del uso de la energía).
Por el contrario, Energy Logic toma un enfoque de “adentro hacia afuera” que impulsa la mejora de la eficiencia de TI, así como la
eficiencia de los sistemas de respaldo. Con este enfoque más estratégico, Energy Logic permite aprovechar el efecto en cascada
que ocurre cuando se magnifica un menor consumo energético en los componentes y dispositivos al reducir la demanda de los
sistemas de respaldo.
Energy Logic demostró que un ahorro de
1 Watt en los procesadores produjo un
ahorro de 2,84 Watts en las instalaciones
gracias al efecto en cascada.
PG 2
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El ahorro del Energy Logic original, introducido en 2007, se calculó al construir un detallado modelo estadístico de un centro de Introducción
datos de 5.000 pies cuadrados (464,5 metros cuadrados) con 210 racks de servidores y una densidad promedio de racks de 2,5kW. Actualización de Energy Logic
Cada estrategia de Energy Logic, entonces, se empleó en el modelo para calcular el impacto en el consumo energético. Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
Gracias a este análisis, Energy Logic demostró que un ahorro de 1 Watt en los procesadores produjo un ahorro de 2,84 Watts en las
Análisis de la efectividad
instalaciones con el efecto en cascada. Además, las diez estrategias de Energy Logic, al trabajar en conjunto, alcanzaron un ahorro del uso de la energía
del 52% en el consumo energético del centro de datos al mismo tiempo que permitió liberar el 65% del espacio del centro de datos. Conclusiones clave
de Energy Logic
Como se menciona en el artículo original de Energy Logic, el análisis se enfocó en la eficiencia y las mismas estrategias se Conclusión
pueden usar para eliminar restricciones de crecimiento y aumentar la capacidad del centro de datos. Conforme se reducían los
presupuestos de TI después del colapso económico de 2008, la posibilidad de expandir la capacidad de manera asequible fue la
motivación para que muchas organizaciones buscaran mejorar la eficiencia del centro de datos.
Vea el video original de
Energy Logic
PG 3
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Actualización de Energy Logic Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Las tecnologías de los centros de datos han avanzado desde que se lanzó Energy Logic, lo cual crea nuevas oportunidades para optimizar Estrategias de Energy Logic 2.0
la eficiencia y la capacidad. Como resultado, Emerson Network Power creó Energy Logic 2.0 para incluir avances en la tecnología y Análisis de la efectividad
buenas prácticas que han surgido en los últimos cinco años. del uso de la energía
Conclusiones clave
Aunque Energy Logic se actualizó, los principios centrales se mantienen igual: de Energy Logic
Conclusión
• Los mayores ahorros se logran al enfocarse en los principales sistemas de TI con el mayor consumo energético del centro de
datos y, por lo tanto, aprovechan el efecto en cascada.
• El centro de datos solo puede funcionar de manera eficiente cuando el consumo energético cambia con la demanda. Los
sistemas que no pueden funcionar de manera eficiente con menos de la demanda pico desperdician energía.
• Es posible lograr una reducción significativa del consumo energético de los centros de datos sin usar diseños o tecnologías
nuevas que sacrifican el desempeño de este.
Hay, en realidad, más similitudes que diferencias entre Energy Logic 2.0
y el Energy Logic original. Esto es una prueba de la solidez del enfoque de Emerson Network Power
Energy Logic y, hasta cierto punto, un reflejo de la carencia de progreso en la creó Energy Logic 2.0
optimización de la eficiencia del centro de datos: el centro de datos de hoy se
parece en muchos aspectos al centro de datos de 2007.
para incorporar los
avances tecnológicos y
buenas prácticas que han
surgido en los últimos
cinco años.
PG 4
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Los servidores, por supuesto, procesan más potencia con mayor eficiencia, lo cual resulta en mayores densidades de racks. Sin Introducción
embargo, pocos centros de datos utilizan los componentes con la más alta eficiencia disponible y la carencia de una visualización en Actualización de Energy Logic
tiempo real del desempeño del centro de datos sigue limitando la habilidad de los gerentes de centros de datos para aprovechar todas Calcular el impacto
las oportunidades de optimización disponibles. Estrategias de Energy Logic 2.0
Análisis de la efectividad
Los avances en la potencia de procesamiento de los servidores se estima aumentará el consumo energético total de un centro de
del uso de la energía
datos de 5.000 pies cuadrados (464,5 metros cuadrados) establecido con el Energy Logic original de 1.127kW a 1.543kW. Como en el
Conclusiones clave
Energy Logic original, el equipo de TI consume un poco más de la mitad de la energía con una efectividad del uso de la energía de 1,91
de Energy Logic
(Figura 1).
Conclusión
Iluminación 1%
Sistema de
Respaldo 48%
Equipo de TI
52% La visibilidad y control que
Procesador 14%
Suministro de potencia
proporciona DCIM están
Enfriamiento 38%
de los servidores 11%
tan integrados con Energy
Logic 2.0 que es imposible
Otros servidores18% atribuirle un porcentaje
UPS 7%
aislado del ahorro
energético a DCIM. DCIM
facilita varias estrategias
PDU 2%
Almacenamiento 4%
Equipo de comunicaciones 4% de Energy Logic.
Figura 1. Los sistemas de TI suman el 52% de consumo energético en un centro
de datos típico de 5.000 pies cuadrados (464,5 metros cuadrados).
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La virtualización es un área en la cual el mercado ha avanzado más allá Introducción
Reino Unido 29,0
de la visión del Energy Logic original. En 2007, el centro de datos base Actualización de Energy Logic
de Energy Logic no incluía alguna virtualización, mientras que el centro Calcular el impacto
Francia 38,9
de datos optimizado contaba con una virtualización del 20% de los Estrategias de Energy Logic 2.0
servidores. Hoy, el nivel promedio de virtualización de servidores excede
Alemania 44,1 Análisis de la efectividad
el 30%1 (Figura 2). del uso de la energía
Las estrategias de Energy Logic 2.0 se actualizaron para que reflejen las Conclusiones clave
Estados Unidos de América 43,4 de Energy Logic
más recientes tecnologías y buenas prácticas. Además, se revisaron dos
Conclusión
estrategias para que reflejen las nuevas tecnologías y buenas prácticas Promedio 38,9
que no existían cuando se introdujo Energy Logic por primera vez:
• La estrategia 4 antes se enfocaba en los servidores Blade y su La tasa de penetración del índice V
Setiembre 2011 (%)
capacidad de ahorrar energía con componentes compartidos. En
Energy Logic 2.0, los servidores Blade no se mencionan como una Figura 2. Según el índice V, una medida de la penetración
estrategia independiente. Por el contrario, la consolidación de de la virtualización según el porcentaje de servidores del
servidores integra las recomendaciones de Energy Logic 2.0 sobre Software Veeam y Vanson Bourne, la tasa de penetración
virtualización para reflejar mejor el hecho de que la consolidación de la virtualización en setiembre de 2011 fue de 38,9%.
en general se da en conjunto con la virtualización. La estrategia 4 del
Energy Logic 2.0 ahora se enfoca en la arquitectura de las tecnologías
de información y comunicaciones (ICT, por sus siglas en inglés), una
buena práctica emergente que proporciona un ahorro energético al
optimizar las conexiones IP en el centro de datos.
• El otro cambio significativo en el Energy Logic 2.0 es que aprovecha al máximo la administración de la infraestructura del centro
de datos (DCIM, por sus siglas en inglés). Esto podría parecer un avance mínimo (actualizar la estrategia final de Energy Logic de
monitoreo a DCIM) pero las capacidades de DCIM son significativas en comparación con el monitoreo, el cual es tan solo uno de
los componentes de DCIM. De hecho, el control y la visualización que proporciona DCIM es tan integral en Energy Logic 2.0 que
es imposible atribuirle un porcentaje individual de ahorro energético. DCIM facilita varias estrategias de Energy Logic.
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Calcular el impacto Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Uno de los retos que enfrentan las organizaciones al optimizar el Estrategias de Energy Logic 2.0
desempeño del centro de datos corresponde a balancear lo que El efecto en cascada constituye Análisis de la efectividad
normalmente se consideran objetivos en competencia: administrar
los costos, cumplir con la demanda de potencia informática en
el elemento principal de la del uso de la energía
Conclusiones clave
aumento y asegurar una disponibilidad continua. Energy Logic estrategia de Energy Logic y de Energy Logic
Conclusión
proporciona la flexibilidad para usar las mejoras en la eficiencia
para eliminar costos o aumentar la capacidad sin sacrificar la
proporciona un claro enfoque
disponibilidad del centro de datos y, así, permitir que los gerentes para las iniciativas de eficiencia
de centros de datos enfrenten de manera efectiva lo que parecen
en los centros de datos.
objetivos en competencia sin conflictos entre sí.
El efecto en cascada
El efecto en cascada constituye el elemento principal de la estrategia de Energy Logic y proporciona un claro enfoque para las
iniciativas de eficiencia en los centros de datos. En un centro de datos con una efectividad del uso de la energía de 1,9 un ahorro de
1 W en el procesador del servidor logra un ahorro de 2,84 W en las instalaciones (Figura 3). Con una alta efectividad del uso de la
energía, el ahorro es aún mayor.
Vea como Emerson utiliza la
Energy Logic original para
crear un alto rendimiento
y alta disponibilidad del
centro de datos.
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El efecto en cascada Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Componentes
de los Estrategias de Energy Logic 2.0
servidores
Análisis de la efectividad
-1,0 W -1,18 W
1 Watt del uso de la energía
ahorrado
aquí CD-CD Conclusiones clave
CA de Energy Logic
CD -1,49 W
Conclusión
Alcanzamos unos y 0,31 W aquí Distribución
0,18 W aquí de energía -1,53 W
y 0,04 W aquí UPS
-1,67 W
y 14 W aquí Enfriamiento
-2,74 W
1 Watt que se ahorra en el procesador
ahorra aproximadamente 2,84 Watts de Transformador/
consumo total. y 1,07 W aquí Panel de
conmutación
del edificio
-2,84 W
= Ahorro acumulado y 0,10 W aquí
Figura 3. El ahorro en los componentes de los servidores se refleja en cascada en los sistemas de respaldo y se amplifica. Una efectividad del
uso de la energía de 1,9 Watts ahorrados en los componentes de los servidores resulta en un ahorro acumulado de 2,84 Watts.
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Eficiencia energética Antes de Energy Logic
Introducción
Después de Energy Actualización de Energy Logic
Las estrategias de Energy Logic 2.0 pueden reducir el consumo energético de un centro de datos típico Logic Calcular el impacto
de 5.000 pies cuadrados hasta en un 74%. Si se asume una carga de las instalaciones de 1.543 kW y $2M Estrategias de Energy Logic 2.0
costos energéticos de $0,08 por hora kilowatt, el ahorro anual se reduce de $1.081.334 a $285.926.
Análisis de la efectividad
Con un costo de $0,15 por hora kilowatt los ahorros son todavía más, al reducir el costo energético del uso de la energía
anual de $2.027.502 a $536.112 (Figura 4).
Conclusiones clave
$1,5M de Energy Logic
Capacidad
Conclusión
El espacio, el enfriamiento y la energía son las tres restricciones más comunes del crecimiento de la
capacidad del centro de datos. Energy Logic elimina estas restricciones al convertir las ganancias de
eficiencia en capacidad adicional. Los aumentos en la eficiencia de TI se traducen en una capacidad $1M
adicional de los UPS; mientras que las mejoras en enfriamiento permiten una mayor densidad de
racks, lo cual libera espacio físico. Al aumentar la densidad de racks de un promedio de 5kW a 12kW,
junto con los otros aumentos de eficiencia logrados con el Energy Logic 2.0, la cantidad de racks de
servidores se reduce de 161 a 27 y crea un ahorro potencial del 83% del espacio del centro de datos. $,5M
Disponibilidad
Las estrategias de Energy Logic se seleccionaron cuidadosamente para lograr un aumento en la
eficiencia sin sacrificar la disponibilidad del centro de datos. En algunos casos, el objetivo de lograr la $0,08 $0,15
disponibilidad dictaría cómo se toman ciertas decisiones y el tipo de instalaciones podría determinar Costo por kW/h
dónde se logra el mayor ahorro. Las instalaciones que funcionan con un alto índice de utilización 24
Figura 4. Los costos
horas al día podrían preferir enfocarse, en un principio, en obtener equipos de TI con procesadores
energéticos anuales antes
de baja potencia y suministros eléctricos de alta eficiencia. Las instalaciones que experimentan
y después de Energy
picos predecibles de actividad alcanzarían el mayor beneficio con las tecnologías de administración
Logic. Antes los costos se
de potencia y seleccionarían mejoras en el enfriamiento como la contención, lo cual además de sus
beneficios en la eficiencia, puede extender el tiempo de respaldo de transición térmica y permitir un basaban en una carga de
control más preciso de la capacidad. Aún así, todas las estrategias se diseñaron para usarse en todos los 1.543kW. Después, los
centros de datos y todo se puede implementar sin aumentar el riesgo de periodos de inactividad. costos se basaron en una
carga de 408kW.
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Estrategias de Energy Logic 2.0 Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
ENERGY LOGIC ENERGY LOGIC 2.0
Componentes de
CARGA AHORRO (kw) AHORRO % CARGA AHORRO (kw) AHORRO % baja potencia
Componentes de baja potencia 1.543 172 11,2 Suministro eléctrico
Procesadores de baja potencia 1.127 111 10
Suministro de alimentación de de alta eficiencia
Suministro de alimentación de 1.371 110 7,1
alta eficiencia
1.016 124 11 alta eficiencia Administración de la
Administración de la alimentación
Características de la 1.261 146 9,4 energía de los servidores
892 86 8 eléctrica de los servidores
administración de energía
Arquitectura de la tecnología de
1.115 53 3,5
Arquitectura de ICT
Servidores Blade información y comunicaciones
806 7 1 Consolidación y
Virtualización de servidores 799 86 8 Virtualización y consolidación 1.062 448 29 virtualización
Arquitectura eléctrica 614 63 4,1 de los servidores
Distribución de energía de CA
713 20 1
de alto voltaje
Admnistración de temperatura Arquitectura eléctrica
551 80 5,2
Buenas prácticas de enfriamiento 693 15 1 y flujo de aire
Administración de la
Enfriamiento de capacidad variable 471 40 2,6 temperatura y del flujo
Enfriamiento de capacidad variable 678 49 4
de aire
Enfriamiento de alta densidad 431 23 1,5
Enfriamiento complementario 629 72 7 Enfriamiento de
Administración de la
infraestructura del centro de datos 408 --* capacidad variable
Optimización de monitoreo 557 15 1
Enfriamiento de
TOTALES 542 585 52 TOTALES 408 1.135 73,6
alta densidad
*Debido a que DCIM es integral en tantas estrategias de Energy Logic 2.0, no es posible en Administración de la
este modelo atribuirle un porcentaje individual de ahorro a DCIM. Infraestructura del
centro de datos
Figura 5. Energy Logic 2.0 asume un aumento de 415kW en el total del consumo energético del centro de datos en comparación con el Energy
Análisis de la efectividad
Logic original. Con base en esa carga, las estrategias de Energy Logic descritas en este documento tienen el potencial de reducir el consumo del uso de la energía
energético a 408kW, una mejora del 73,6% en la eficiencia del centro de datos. Conclusiones clave
de Energy Logic
Conclusión
PG 10
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1. Componentes de baja potencia Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
El efecto cascada logra un ahorro en los componentes, el cual es la razón por la cual los componentes de baja potencia representan Estrategias de Energy Logic 2.0
el primer paso en Energy Logic 2.0. El Energy Logic original subrayaba el ahorro que se podía lograr al mejorar la eficiencia de los Componentes de
procesadores y hay todavía oportunidades significativas en esta acción. baja potencia
Suministro eléctrico
La potencia del diseño térmico (TDP, por sus siglas en inglés) corresponde al mejor criterio disponible para medir la eficiencia de los de alta eficiencia
procesadores. Aunque la eficiencia de los servidores ha aumentado considerablemente en los últimos 5 años, esas mejoras se han Administración de la
energía de los servidores
ajustado a un crecimiento estable de la capacidad informática. Por lo tanto, los procesadores de los servidores consumen casi la
Arquitectura de ICT
misma potencia de cuando se introdujo el Energy Logic original, la cual se estimaba era de 91W.
Consolidación y
Los fabricantes de procesadores siguen avanzando hacia la modernidad con los procesadores de alta eficiencia, los cuales consumen virtualización
de los servidores
40 a 60W menos que los procesadores estándar. Las investigaciones independientes muestran que estos procesadores de baja
Arquitectura eléctrica
pontencia alcanzan el mismo desempeño que los modelos de alta potencia (Figura 6).
Administración de la
temperatura y del flujo
Si la potencia del procesador se reduce de 91W en promedio a 54W en
de aire
promedio, se puede reducir el consumo energético del centro de datos en un Si la potencia de los Enfriamiento de
11,2% (172kW).
servidores se reduce de capacidad variable
Enfriamiento de
Además, las memorias RAM DDR3 y DDR4 representan alternativas de baja
91W en promedio a 54W alta densidad
potencia a las memorias tradicionales de los servidores, aunque el ahorro que Administración de la
alcanzan estos componentes cambiaría al aumentar la memoria del servidor. en promedio, se logra una Infraestructura del
centro de datos
Reemplazar los discos duros mecánicos con discos duros de estado sólido reducción del consumo Análisis de la efectividad
también puede mejorar la eficiencia de los servidores.
energético del centro de del uso de la energía
Conclusiones clave
datos del 11% (172kW). de Energy Logic
Conclusión
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Resultados del desempeño del sistema Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
30000
Estrategias de Energy Logic 2.0
Componentes de
baja potencia
25000
Suministro eléctrico
de alta eficiencia
Administración de la
Transacción / segundo
20000 energía de los servidores
Arquitectura de ICT
Consolidación y
virtualización
15000
de los servidores
Arquitectura eléctrica
Administración de la
10000 temperatura y del flujo
de aire
Enfriamiento de
capacidad variable
5000
Enfriamiento de
alta densidad
Administración de la
0 Infraestructura del
Carga 1 Carga 2 Carga 3 Carga 4 Carga 5
centro de datos
Opteron 2218. HE 2,6Ghz Woodcrest LV S148 2,3GHz Opteron 2218 2,6GHz Woodcrest 5140 2,3 GHz Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Fuente: Anandtech
Conclusiones clave
de Energy Logic
Figura 6. Los procesadores de alta eficiencia alcanzan un desempeño similar al de los procesadores tradicionales, al mismo
Conclusión
tiempo que logran un ahorro energético en cascada en todo el centro de datos.
PG 12
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2. Suministro eléctrico de alta eficiencia Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Como con otros componentes de los servidores, los suministros eléctricos de hoy se mantienen por debajo de la eficiencia disponible Estrategias de Energy Logic 2.0
actualmente. Aunque la eficiencia de los suministros eléctricos ha mejorado desde que el Energy Logic original asumió un 79% de Componentes de
baja potencia
eficiencia, estos continúan consumiendo más energía de la necesaria. La eficiencia promedio de los suministros eléctricos se estima
Suministro eléctrico
ahora en un 86,6%, muy por debajo del 93% disponible.
de alta eficiencia
El aumentar la eficiencia de 86,6% a un 93% reduce el consumo energético total del centro de datos en un 7,1%. En el modelo de Administración de la
energía de los servidores
centro de datos de 464 metros cuadrados, esto se traduce en 110kW: un 7% del ahorro total.
Arquitectura de ICT
Como con otros sistemas de centros de datos, la eficiencia del suministro eléctrico de los servidores varía dependiendo de la Consolidación y
carga (Figura 7). Algunos suministros de alimentación eléctrica tienen un mejor rendimiento a carga parcial que otros, y esto virtualización
de los servidores
es particularmente importante en dispositivos con doble núcleo, en los cuales el uso del suministro eléctrico puede promediar
Arquitectura eléctrica
menos del 30%. La Figura 7 muestra la eficiencia del suministro eléctrico con diferentes cargas para dos modelos de suministro de
Administración de la
alimentación eléctrica. Con una carga al 20%, el modelo A tiene una eficiencia de aproximadamente un 88%, mientras el modelo B temperatura y del flujo
tiene una eficiencia cercana al 82%. de aire
Enfriamiento de
capacidad variable
Enfriamiento de
Aumentar la eficiencia de alta densidad
Administración de la
Observe lo que los
expertos de Emerson
un 86,6% a un 93% Infraestructura del
centro de datos
tienen que decir sobre las reduce el consumo Análisis de la efectividad
últimas tendencias de la del uso de la energía
eficiencia energética. energético total del centro Conclusiones clave
de datos en un 7%. de Energy Logic
Conclusión
PG 13
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Utilización del Capacidad de las
Carga “típica” PSU en CPU al 100% con Configuración especificaciones Introducción
configuración redundante enfriamiento típico “máxima” técnicas Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
90%
Componentes de
85% baja potencia
80% Suministro eléctrico
de alta eficiencia
75%
Administración de la
Eficiencia
70% energía de los servidores
Modelo A Arquitectura de ICT
Modelo B Consolidación y
virtualización
de los servidores
Arquitectura eléctrica
Administración de la
temperatura y del flujo
de aire
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 80% 85% 90% 95% 100% Enfriamiento de
capacidad variable
Porcentaje de carga plena Enfriamiento de
alta densidad
Administración de la
Figura 7. Eficiencia del suministro eléctrico con varias cargas. Infraestructura del
centro de datos
Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Conclusiones clave
de Energy Logic
Conclusión
PG 14
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3. Administración de la energía de los servidores Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
La administración de la energía de los servidores se mantiene como una oportunidad Servidores Energy Star Estrategias de Energy Logic 2.0
sin explotar para reducir el consumo energético del centro de datos porque la mayoría El informe de EPA de EE. UU. de 2007 Componentes de
baja potencia
de centros de datos rara vez funcionan a carga plena. Esto es un problema pues, sobre el consumo de los centros de
Suministro eléctrico
consecuentemente, unas instalaciones que funcionan a tan solo el 20% de su capacidad datos generó esfuerzos para establecer
de alta eficiencia
usarían el 80% de la energía, igual que si trabajaran al 100% de la capacidad. criterios de medición de la eficiencia de
Administración de la
los centros de datos y para extender el
energía de los servidores
La administración de energía de los servidores puede reducir significativamente el exitoso programa Energy Star a
Arquitectura de ICT
consumo energético de los servidores inactivos, pero no se utiliza en los centros de los servidores.
Consolidación y
datos típicos debido a las preocupaciones sobre los tiempos de respuesta para encender
Las especificaciones para servidores virtualización
un servidor inactivo con la administración de potencia. de los servidores
Energy Star4 ya se publicaron y se
Arquitectura eléctrica
La Green Grid2, un consorcio de la industria encargado de mejorar la eficiencia de los alinearon con los principios de Energy
Logic e incluyen lo siguiente: Administración de la
recursos de los centros de datos, realizó una investigación sobre la administración temperatura y del flujo
de la energía de los servidores para identificar los principales obstáculos para su de aire
• Los servidores de 1kW o más deben
implementación y está creando materiales para ayudar a enseñarle a los gerentes de usar suministros de eléctricos que
Enfriamiento de
capacidad variable
los centros de datos sobre la administración de energía de los servidores y aumentar la alcanzan un 92% de eficiencia con el
utilización de esta tecnología. Enfriamiento de
50% de la carga. alta densidad
• Los servidores con dos o menos
Además, nueves investigaciones han revelado que los riesgos de usar la administración Administración de la
procesadores deben tener un Infraestructura del
de energía en los servidores más antiguos podría ser muy baja, pues estos servidores centro de datos
consumo energético inactivo en un
contribuyen muy poco al rendimiento del centro de datos. En una presentación en centro de datos de menos de 55W. Análisis de la efectividad
AFCOM Data Center World en 2011, William Carter y John Kuzma de Intel3 hablaron • Todos los servidores de tres y del uso de la energía
sobre un análisis de la utilización de los servidores en una empresa y demostró que los cuatro enchufes deben permitir la Conclusiones clave
servidores instalados antes de 2008 eran responsables del 60% del consumo energético, de Energy Logic
administración de la energía para
pero solo aportaban el 4% de la capacidad realtiva de rendimiento (Figura 8). reducir la potencia del procesador Conclusión
cuando se usa poco.
PG 15
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Introducción
A largo plazo, los servidores más antiguos contribuyen poco al rendimiento del centro de datos y deben identificarse y consolidarse
Actualización de Energy Logic
en servidores nuevos; sin embargo, la administración de la energía representa una solución temporal para reducir el consumo
Calcular el impacto
energético sin invertir en tecnología adicional. También representa la estrategia ideal a largo plazo para permitir que el consumo
Estrategias de Energy Logic 2.0
energético de los servidores se adapte dinámicamente a los cambios en la carga del centro de datos.
Componentes de
baja potencia
Los sistemas para la administración de la infraestructura de los centros de datos, que pueden recolectar datos de funcionamiento
Suministro eléctrico
en tiempo real de los sistemas de distribución de energía a los racks y consolidarlos con los de la utilización de los servidores, de alta eficiencia
proporcionan la visualización necesaria para identificar la capacidad que no se utiliza y permitir un uso seguro y efectivo de la
Administración de la
administración de la energía de los servidores. energía de los servidores
Arquitectura de ICT
Implementar la administración de la energía puede reducir el consumo energético total del centro de datos en un 10% y disminuir
Consolidación y
146kW de la carga restante de 1.261kW después de implementar las estrategias 1 y 2.
virtualización
de los servidores
Características de Arquitectura eléctrica
Distribución por Consumo energético desempeño Administración de la
años de uso 4% temperatura y del flujo
3% de aire
32% 35% 2007 & antes Enfriamiento de
64% 60% capacidad variable
93% 2008, 2009
Enfriamiento de
2010 - actualmente
alta densidad
5% Administración de la
4%
Infraestructura del
centro de datos
Fuente Intel Corp.
Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Conclusiones clave
Figura 8. En un estudio de Intel realizado en un centro de datos de una empresa, los servidores antiguos consumían el de Energy Logic
60% de la energía pero proporcionaban solo el 4% de desempeño. Conclusión
PG 16
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4. Arquitectura de ICT Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Debido a la forma en que han crecido, los centros de datos de hoy normalmente cuentan con una arquitectura tipo silo con una Estrategias de Energy Logic 2.0
virtualización limitada de aplicaciones según los requisitos del segmento de negocios. Las arquitecturas de redes sin optimización Componentes de
baja potencia
con regularidad contienen duplicados y carecen de un rastreo de activos y coordinación de la infraestructura de red en los routers y
Suministro eléctrico
conmutadores. Esta arquitectura de tecnología de información y comunicaciones e información desarticulada se parece a un disco de alta eficiencia
duro fragmentado en el cual se sacrifica tanto la eficiencia como el rendimiento. Administración de la
energía de los servidores
El aumento de la eficiencia también se puede lograr con la nueva tecnología para estructurar el cableado, la cual reduce la carga
Arquitectura de ICT
térmica al aumentar la velocidad de transmisión de la información5 (Figura 9).
Consolidación y
virtualización
Implementar una arquitectura ICT cohesiva incluye establecer políticas y reglas para guiar el diseño y la implementación de la
de los servidores
infraestructura de red y asegurar que todos los sistemas del centro de datos cumplen las mismas reglas y políticas de administración.
Arquitectura eléctrica
La red se diseña como un sistema de extremo a extremo a cargo y administrado por TI como un servicio a la empresa. Los
Administración de la
servidores y el almacenamiento cambian desde el segmento de negocios hasta la responsabilidad de TI con excepciones limitadas temperatura y del flujo
para aplicaciones HPC internas, o requisitos legales. Además, los activos de TI se implementan según un planeamiento principal de aire
que asegura que los sistemas aumentan con las cargas de trabajo y se colocan para minimizar el tamaño y los costos de la red y Enfriamiento de
capacidad variable
aprovechan un control centralizado gracias a DCIM.
Enfriamiento de
Este enfoque tiene el potencial de contribuir con 53kW extra de ahorro energético o un 3,5% de ahorro total. alta densidad
Administración de la
Infraestructura del
Implementar una arquitectura ICT cohesiva incluye establecer centro de datos
Análisis de la efectividad
políticas y reglas para guiar el diseño y la implementación de la del uso de la energía
infraestructura de red y asegurar que todos los sistemas del centro Conclusiones clave
de Energy Logic
de datos cumplen las mismas reglas y políticas de administración. Conclusión
PG 17
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
Aumento de temperature vs. terminals de 100 cables de corriente
Introducción
20 Cat 5e Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
Cat 6 Componentes de
15 Cat 6A UTP delgado baja potencia
Suministro eléctrico
Cat 6A UTP de alta eficiencia
Administración de la
10 Cat 6A F/UTP energía de los servidores
Arquitectura de ICT
Cat 7A S/FUTP
Consolidación y
virtualización
5 de los servidores
Arquitectura eléctrica
Administración de la
temperatura y del flujo
0 de aire
200 400 600 800 1000 Enfriamiento de
capacidad variable
Corriente aplicada por par (mA) Fuente: Siemon Enfriamiento de
alta densidad
Administración de la
Infraestructura del
Figura 9. Los cables de comunicación antiguos generan más calor y reducen la eficiencia del centro de datos. centro de datos
Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Conclusiones clave
de Energy Logic
Conclusión
PG 18
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
5. Consolidación y virtualización de los servidores Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
La virtualización permite que los servidores más antiguos y que desaprovechan energía se consoliden de manera segura en Estrategias de Energy Logic 2.0
mucho menos hardware. También aumenta la posibilidad que tiene el personal de TI de responder a las cambiantes necesidades Componentes de
baja potencia
del negocio y a los requisitos de informática. La naturaleza estática de los servidores físicos dificultan la respuesta a las cargas
Suministro eléctrico
variables de TI y el hardware debe contar con conexiones excesivas para responder a los picos de demanda, los cuales ocurren con de alta eficiencia
poca frecuencia. Al permitir varias aplicaciones en el mismo servidor, la capacidad de TI se puede ajustar con más exactitud a la Administración de la
demanda real, lo cual reduce significativamente la cantidad de servidores necesarios para respaldar la demanda. Según VMware, energía de los servidores
cada servidor que se virtualiza ahorra 7.000 kWh de electricidad y cuatro toneladas de emisiones de dióxido de carbono por año6. Arquitectura de ICT
Consolidación y
La mayoría de centros de datos ya descubrieron los beneficios de la virtualización pero con frecuencia hay oportunidad para seguir
virtualización
avanzando. Por ejemplo, aumentar la virtualización de servidores de un 30% a un 60% puede proporcionar una disminución del de los servidores
29% en el consumo energético del centro de datos: la mayor contribución de cualquier estrategia de Energy Logic. Esto representa Arquitectura eléctrica
un ahorro de 448kW en un centro de datos de 1,543kW. Administración de la
temperatura y del flujo
La DCIM puede jugar un papel importante en permitir a las organizaciones aumentar el nivel de virtualización y administrar el de aire
entorno virtual. Esta permite visualizar cómo se implementan los servidores virtuales y la capacidad de la infraestructura que Enfriamiento de
respalda esos servidores virtuales. Con DCIM, la capacidad de la infraestructura se puede utilizar totalmente sin arriesgar hacer capacidad variable
conexiones en exceso. Enfriamiento de
alta densidad
Administración de la
Infraestructura del
centro de datos
Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Ben Matheson de VMware y Jake Conclusiones clave
de Energy Logic
Smith de Intel hablan sobre la
Conclusión
virtualización de servidores.
PG 19
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
6. Arquitectura eléctrica Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Históricamente, los diseñadores y gerentes de centros de datos han escogido entre la disponibilidad y la eficiencia en el sistema
Estrategias de Energy Logic 2.0
eléctrico del centro de datos. Los sistemas de UPS de doble conversión proporcionan la más alta disponibilidad pero no pueden
Componentes de
proporcionar la misma eficiencia que los sistemas en línea. El proceso de conversión que asegura un acondicionamiento integral baja potencia
de la energía y un mejor aislamiento del equipo electrónico sensible del suministro eléctrico también introducen algunas
Suministro eléctrico
pérdidas en el proceso. de alta eficiencia
Administración de la
Ahora, empero, los avances en la tecnología de UPS de doble conversión han cerrado la brecha en la eficiencia y nuevas
energía de los servidores
características se han introducido que permiten que los sistemas de UPS de doble conversión logren tasas de eficiencia cercanas
Arquitectura de ICT
a las de los sistemas en línea.
Consolidación y
Aproximadamente el 4-6% de electricidad que pasa por un UPS de doble conversión se usa en el proceso de conversión. Esto virtualización
de los servidores
tradicionalmente se ha aceptado como un precio razonable a pagar por la protección con el sistema de UPS, pero con las nuevas
opciones de alta eficiencia, el proceso de conversión puede pasar por un bypass y aumentar la eficiencia cuando la criticidad del Arquitectura eléctrica
centro de datos no es tanta o cuando se sabe que el suministro eléctrico cuenta con la mejor calidad. Esto se logra al incorporar Administración de la
temperatura y del flujo
un bypass de conmutación estática y automática al UPS. El bypass funciona con muy alta velocidad para lograr una transferencia de aire
sin interrupciones de la carga al sistema del suministro eléctrico o de respaldo para permitir el mantenimiento y asegurar
Enfriamiento de
un suministro ininterrumpido de potencia en caso de una sobrecarga grave o una pérdida instantánea del voltaje del bus. La capacidad variable
transferencia se logra en menos de 4 milisegundos para evitar cualquier interrupción que podría apagar el equipo de TI. Con Enfriamiento de
controles inteligentes, el bypass se puede mantener cerrado, y evitar el proceso normal de conversión de CA-CD-CA mientras el alta densidad
UPS monitorea la calidad del suministro eléctrico del bypass. Administración de la
Infraestructura del
centro de datos
Análisis de la efectividad
del uso de la energía
Peter Panfil de Emerson Conclusiones clave
Network Power repasa de Energy Logic
diferentes enfoques el Conclusión
“Eco-Mode” de los UPS.
PG 20
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
Cuando el UPS detecta una falla en la calidad del suministro eléctrico fuera de los estándares aceptados, el bypass se abre y transfiere Introducción
la energía de vuelta al inversor para corregir las anomalías. El inversor se debe mantener constantemente listo para aceptar la Actualización de Energy Logic
carga y, por ende, necesita controlar la potencia, y la transferencia debe ocurrir sin alteraciones para evitar una interrupción del Calcular el impacto
funcionamiento del bus crítico. El requisito de potencia está por debajo del 2% de potencia nominal, lo que crea un ahorro potencial Estrategias de Energy Logic 2.0
del 4,1-4,5% comparado con los modos tradicionales de funcionamiento. Componentes de
baja potencia
Suministro eléctrico
de alta eficiencia
Administración de la
energía de los servidores
Carga %
Arquitectura de ICT
Consolidación y
virtualización
de los servidores
25%
Arquitectura eléctrica
Administración de la
temperatura y del flujo
de aire
3 unidades, cada una con un 25% de carga = 91,5% de eficiencia
Enfriamiento de
Unidad inactiva en espera
capacidad variable
Programación con base en la carga. Enfriamiento de
alta densidad
Carga %
Distribución de las operaciones a Administración de la
todas las unidades. Infraestructura del
centro de datos
Análisis de la efectividad
38% del uso de la energía
Figura 10. Un firmware inteligente para
Conclusiones clave
sistemas de varios módulos de UPS aumenta la de Energy Logic
eficiencia al inactivar inversores innecesarios o Conclusión
módulos completos.
2 unidades, cada una con un 38% de carga = 93,5% de eficiencia
PG 21
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
Otra función más nueva que permite una conexión en paralelo inteligente de los controles del UPS, contribuiría a lograr un mayor Introducción
ahorro. Una conexión en paralelo inteligente mejora la eficiencia de los sistemas de UPS redundantes al desactivar los módulos de Actualización de Energy Logic
UPS que no son necesarios para respaldar la carga y aprovechar la eficiencia inherente disponible con cargas mayores. Por ejemplo, Calcular el impacto
un sistema de UPS con varios módulos configurado para respaldar una carga de 500kVA con tres módulos de UPS de 250kVA puede Estrategias de Energy Logic 2.0
respaldar cargas inferiores a los 250kVA con solo dos módulos. Desactivar un módulo mantiene la redundancia y mejora la eficiencia
Componentes de
de los módulos restantes al permitirles funcionar con una carga mayor (Figura 10). baja potencia
Suministro eléctrico
En los sistemas de distribución, los transformadores de alta eficiencia pueden minimizar las pérdidas entre el UPS y el rack. La energía de alta eficiencia
de CD también podría ser una opción viable para optimizar la arquitectura eléctrica. La energía de CD logra una eficiencia comparable
Administración de la
a la más alta eficiencia de los sistemas de CA y al mismo tiempo permite una conexión redundante en paralelo y modular y un energía de los servidores
aislamiento total de la red en los modos normales de funcionamiento. Arquitectura de ICT
La DCIM puede respaldar controles inteligentes en el sistema de alimentación eléctrica y proporcionar una visualización holística Consolidación y
virtualización
del consumo energético del centro de datos y la utilización de los servidores para ajustarse bien al funcionamiento en Eco-Mode™ o de los servidores
determinar si se puede utilizar una conexión en paralelo inteligente.
Arquitectura eléctrica
Implementar el Eco-Mode™ en el UPS y optimizar el trayecto de potencia de los UPS a los servidores y otro equipo conectado puede Administración de la
reducir el consumo energético del centro de datos en un 4% del total o un 10% de la carga de los 614kW restantes después de temperatura y del flujo
de aire
implementar otras estrategias.
Enfriamiento de
capacidad variable
Enfriamiento de
alta densidad
La DCIM puede respaldar controles inteligentes en Administración de la
Infraestructura del
el sistema de alimentación eléctrica y proporcionar centro de datos
Análisis de la efectividad
una visualización holística del consumo energético del uso de la energía
del centro de datos y la utilización de los servidores. Conclusiones clave
de Energy Logic
Conclusión
PG 22
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
7. Administración de la temperatura y del flujo de aire Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
El Energy Logic original abogaba por el uso de la configuración de los racks en pasillo caliente/pasillo frío y enfatizaba la importancia Estrategias de Energy Logic 2.0
de sellar los huecos en el suelo. Además, sugería explorar la oportunidad de aumentar las temperaturas del agua helada a 50°F Componentes de
baja potencia
(10°C). Esto redujo los costos generales de las instalaciones en un 1% con casi ninguna inversión en nueva tecnología. El Energy Logic
2.0 construye sobre esas buenas prácticas, las cuales ahora están bien establecidas en la mayoría de centros de datos, Suministro eléctrico
de alta eficiencia
para llevar la administración del flujo de aire, humedad y temperatura al siguiente nivel gracias a la contención, controles
Administración de la
inteligentes y economización.
energía de los servidores
Desde el punto de vista de la eficiencia, uno de los principales objetivos de evitar que se mezclen el aire caliente y el aire frío es Arquitectura de ICT
maximizar la temperatura del aire de retorno a la unidad de aire acondicionado. La relación entre la temperatura del aire de retorno Consolidación y
y la capacidad del enfriamiento sensible se muestra en la Figura 11. Esta muestra que un aumento de 10°F (5,6°C) en la temperatura virtualización
de los servidores
del aire de retorno normalmente resulta en un aumento del 30 al 38% en la capacidad de la unidad del aire acondicionado,
Arquitectura eléctrica
dependiendo del tipo de sistema7. Esta capacidad adicional se traduce en un funcionamiento más eficiente en un sistema DX
al usar los compresores “sin carga” y en un sistema de agua helada al usar los enfriadores sin carga y la bombas con un flujo Administración de la
temperatura y del flujo
reducido. También puede aumentar el coeficiente de calor sensible de los aires acondicionados de precisión a cerca de 1 y evitar la
de aire
deshumidificación innecesaria.
Enfriamiento de
Los racks, a su vez, colocados en una configuración de pasillo caliente/pasillo frío se vuelven como una barrera entre los dos pasillos, capacidad variable
cuando se usan paneles sin orificios sistemáticamente para cerrar aberturas. No obstante, aún con paneles sin orificios, el aire Enfriamiento de
alta densidad
caliente se puede filtrar por la parte superior y por los lados de la fila y mezclarse con el aire del pasillo frío.
Administración de la
La contención conlleva limitar los extremos de los pasillos, o la parte superior, o los dos, para aislar el aire de cada pasillo (Figura Infraestructura del
centro de datos
12). La contención del pasillo frío favorece la contención del pasillo caliente porque es más fácil de instalar y reduce el riesgo en caso
Análisis de la efectividad
de una fuga del sistema de contención. En la contención del pasillo caliente, las puertas abiertas o cuando no están los paneles sin
del uso de la energía
orificio, el aire caliente puede entrar en el pasillo frío y poner en peligro el rendimiento del equipo de TI. Aún peor, al no existir una
Conclusiones clave
barrera de vapor, la humidad externa se puede condensar en los racks y las entradas a los servidores. En una situación similar con de Energy Logic
la contención del pasillo frío, cuando el aire frío se filtra al pasillo caliente se disminuye la temperatura del aire de retorno, lo cual
Conclusión
PG 23
Emerson Network Power | Energy Logic 2.0EmersonNetworkPower.com/CALA
Una temperatura del aire de retorno 10oF (5,6oC)
más alta normalmente permite una eficiencia de CRAC de agua helada
Introducción
CRAC mejorada en un 30-38%. CRAC de expansión directa
Actualización de Energy Logic
80 Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
70
Componentes de
60 baja potencia
Suministro eléctrico
50
de alta eficiencia
40 Administración de la
energía de los servidores
30
Arquitectura de ICT
20 Consolidación y
virtualización
10
de los servidores
Figura 11. La eficiencia de las unidades Arquitectura eléctrica
70°F 75°F 80°F 85°F 90°F 95°F 100°F
de enfriamiento mejora conforme la Administración de la
21,1°C 23,9°C 26,7°C 29,4°C 32,2°C 35,0°C 37,8°C temperatura del aire de retorno aumenta. temperatura y del flujo
de aire
Enfriamiento de
sacrifica ligeramente la eficiencia, pero no amenaza la confiabilidad de TI. De hecho, la contención del pasillo frío puede mejorar capacidad variable
la disponibilidad del sistema al extender el tiempo de respaldo de transición térmica si hay algún problema de enfriamiento. La Enfriamiento de
contención también permite un control más preciso de la velocidad del ventilador, una temperatura más alta del suministro del agua alta densidad
helada y una utilización máxima del economizador. Administración de la
Infraestructura del
Las unidades de aire acondicionado con base en filas pueden funcionar en un entorno de contención para complementar o centro de datos
reemplazar el enfriamiento del perímetro. Esto trae el control de la humedad y la temperatura más cerca de la fuente de calor Análisis de la efectividad
del uso de la energía
y permite un control más preciso. Al colocar las entradas del aire de retorno de las unidades de aire acondicionado de precisión
directamente en el pasillo caliente, el aire se captura con la temperatura más alta y se maximiza la eficiencia del enfriamiento. Una Conclusiones clave
de Energy Logic
posible desventaja de este enfoque es que se consume más espacio del suelo en el pasillo, pero el ahorro de espacio logrado con
Conclusión
Energy Logic 2.0 debe minimizar esta preocupación.
PG 24
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Introducción
Actualización de Energy Logic
Calcular el impacto
Estrategias de Energy Logic 2.0
Componentes de
baja potencia
Suministro eléctrico
de alta eficiencia
Administración de la
energía de los servidores
Figura 12. La contención mejora la eficiencia del sistema de
Arquitectura de ICT
aire acondicionado al permitir el aumento de las temperaturas
Consolidación y
del aire de retorno y crea un entorno ideal para un control virtualización
preciso de la temperatura del aire de suministro. de los servidores
Arquitectura eléctrica
Administración de la
Los controles inteligentes permiten un cambio del control del enfriamiento con base en la temperatura del aire de retorno a uno temperatura y del flujo
basado en las condiciones de los servidores, lo cual es esencial para optimizar la eficiencia. Los controles aseguran la combinación de aire
óptima de la capacidad del compresor/enfriador y del flujo de aire y con regularidad permiten aumentar las temperaturas del pasillo Enfriamiento de
capacidad variable
frío más cerca del umbral de funcionamiento seguro recomendado por ASHRAE (máximo 80,5°F; 27°C) para los centros de datos
clase A1-A4. Según un estudio de Emerson Network Power, un aumento de temperatura de 10° F (5,6° C) en el pasillo frío puede Enfriamiento de
alta densidad
alcanzar una disminución del 20% del uso de la energía del sistema de enfriamiento. Sin embargo, las temperaturas en aumento muy
Administración de la
altas pueden causar que los ventiladores de los servidores trabajen más y aunque mejoran la efectividad del uso de la energía, en
Infraestructura del
realidad aumentan el consumo energético general. El sistema de DCIM puede ayudar a identificar una temperatura óptima del pasillo centro de datos
frío al comparar las temperaturas con los patrones de consumo energético de los servidores y del sistema de aire acondicionado. Análisis de la efectividad
del uso de la energía
El sistema también contribuye a la eficiencia al permitir que varias unidades de aire acondicionado trabajen juntas como un solo
Conclusiones clave
sistema gracias al trabajo en equipo. El sistema de control puede asegurar una eficiencia óptima al hacer que todos los ventiladores de Energy Logic
de los aires acondicionados funcionen con la misma velocidad; cambia la carga de las unidades en funcionamiento y evita que las Conclusión
unidades de diferentes ubicaciones trabajen con propósitos opuestos. Sin este tipo de sistema, una unidad en un área del centro
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