Veri Merkezleri Enerji Verimliliği İçin Soğutma Kulelerini Benimsiyor

Devasa veri akışları buluta hücum ederken ve hızlı dijital ekonomik büyümeyi körüklerken, veri merkezleri dünya çapında çoğalıyor. Ancak, bu tesisleri destekleyen muazzam hesaplama gücü, şaşırtıcı miktarda ısı üretiyor. Verimli ısı dağıtımı, sürdürülebilir veri merkezi operasyonları için kritik bir zorluk olarak ortaya çıktı. Uzun süredir su kullanımı nedeniyle tartışmalı olarak kabul edilen soğutma kuleleri, doğru şekilde uygulandığında aslında daha yeşil veri altyapısına katkıda bulunabilecek temel bileşenler olarak yeniden değerlendiriliyor.

Veri merkezi soğutma çözümleri, tesis büyüklüğü, hesaplama gereksinimleri, bölgesel enerji maliyetleri ve veri yükü yoğunluğu dahil olmak üzere birçok faktöre bağlı olarak önemli ölçüde değişiklik gösterir. Birincil soğutma yaklaşımları şunları içerir:

• Su soğutmalı soğutucular: Buharlaşma yoluyla ısıyı dağıtan soğutucular, pompalar, soğutma kuleleri ve plaka ısı eşanjörlerini içeren sistemler.
• Hava soğutmalı soğutucular: Isı reddi için yalnızca havaya güvenen soğutucular ve pompalardan oluşan basitleştirilmiş sistemler.
• Doğrudan evaporatif soğutma: Mekanik soğutma olmaksızın su buharlaşmasından yararlanan ıslak ortam kullanan "bataklık soğutma" sistemleri.
• Adyabatik soğutma: Zirve talep dönemlerinde su destekli soğutma kullanan hava ve su soğutmayı birleştiren hibrit sistemler.

Operatörler, soğutma çözümlerini seçerken hem işletme maliyetlerini hem de çevresel etkileri dikkate almalıdır. Bu kararlara rehberlik eden iki temel ölçüt şunlardır: IT ekipmanı kullanımına göre toplam enerji tüketimini ölçen Güç Kullanım Etkinliği (PUE) (1.0 idealdir) ve soğutma sistemi su tüketimini değerlendiren Su Kullanım Etkinliği (WUE).

Soğutma kuleleri buharlaşma yoluyla su tüketirken, sektör uzmanları bunun daha geniş enerji sistemi etkilerine karşı değerlendirilmesi gerektiğini savunuyor. Swanson Rink'te Mekanik Mühendislik Başkan Yardımcısı olan Tim Chiddix, soğutma teknolojisi seçiminin iklim koşulları, enerji altyapısı ve operasyonel gereksinimler dikkate alınarak yerelleştirilmiş bir analiz gerektirdiğini vurguluyor.

Kapsamlı bir değerlendirme, tüm enerji zinciri boyunca su tüketimini hesaba katmalıdır. Kömür tesisleri gibi geleneksel enerji santralleri, elektrik üretimi sırasında önemli miktarda su tüketir. Hava soğutmalı sistemler yerinde su kullanımını azaltırken, daha yüksek enerji talepleri dolaylı olarak üretim tesislerinde su tüketimini artırır. Birçok durumda, mekanik evaporatif soğutma sistemleri, hava soğutmalı alternatiflere kıyasla üstün genel verimlilik gösterir.

Örneğin, yılda 1 MW tüketen bir hava soğutmalı sistem ile dakikada 3.000 galon su tüketimi olan 0,5 MW kullanan bir su soğutmalı sistem, daha az verimli hava soğutmalı seçeneğin ek üretim gereksinimleri hesaba katıldığında aslında daha fazla su tasarrufu sağlayabilir.

Chiddix ve Brook Zion tarafından ortak yazılan bir beyaz kitap olan "Denver, Phoenix ve Los Angeles'taki Veri Merkezi Su Kullanımı: Büyük Resim", bireysel tesislerde su tüketimini azaltmanın gerçekten bölgesel su kullanımını azaltıp azaltmadığını inceledi. Çalışma, suyun üstün ısı transfer yeteneklerinin onu soğutma için havadan daha verimli hale getirdiğini buldu, ancak etkinlik iklime göre değişir ve kurak bölgeler en çok fayda sağlar.

Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'ndan yerel şebeke su yoğunluğu verilerini dahil ederek, üç şehirdeki 1.500 kW'lık örnek veri merkezlerini analiz eden araştırmacılar, üç sistemi karşılaştırdı: standart su soğutmalı soğutucular, hava soğutmalı soğutucular ve evaporatif soğutma. Sonuçlar, hava soğutmalı sistemlerin önemli ölçüde daha fazla enerji gerektirdiğini (Denver'da yılda 4.663.740 kWh'ye karşılık su soğutmalı sistemler için 1.610.748 kWh) ve neredeyse tüm su tüketiminin ortadan kaldırılmak yerine enerji üretim tesislerine kaydırıldığını gösterdi.

Chiddix, iyi niyetli yerel düzenlemelerin yerinde su ve enerji kullanımını azaltmayı zorunlu kıldığında, enerji üretimi etkilerini hesaba kattığında istemeden toplam kaynak tüketimini artırabileceği konusunda uyarıyor. Su soğutmalı sistemler genellikle daha verimli olduğunu kanıtlar, özellikle soğuk dış havadan mekanik soğutma olmaksızın suyu soğutmak için yararlanan "serbest soğutma" (veya su tarafı ekonomizör) modlarını dahil ettiğinde, uygun koşullarda enerji ihtiyaçlarını %75 veya daha fazla azaltma potansiyeline sahiptir.

Değişken akış teknolojisi, operatörlerin daha soğuk mevsimlerde soğutma kulelerinden su akışını azaltmalarına olanak tanır ve ayarlanabilir fan hızları ek enerji tasarrufu sağlar. Modüler soğutma kulesi tasarımları, sermaye ve işletme giderlerini kontrol ederken sunucu büyümesiyle uyumlu kapasite genişlemesi sağlayarak daha fazla fayda sunar. Prefabrike modüler sistemler ayrıca, zaman açısından kritik veri merkezi projeleri için kritik olan daha hızlı dağıtımı destekler.

Veri merkezleri küresel olarak genişlemeye devam ettikçe, soğutma çözümlerinin kapsamlı değerlendirmesi hem doğrudan hem de dolaylı kaynak tüketimini dikkate almalıdır. Sistem düzeyinde bir bakış açısıyla doğru bir şekilde uygulandığında, su bazlı soğutma çözümleri, hem enerji hem de su kaynaklarını korurken sürdürülebilir dijital altyapının geliştirilmesini destekleyerek üstün verimlilik sağlayabilir.