Kjøling er definert av magnetbånd

VARMT: På Universitetet i Tromsø er planen å ha et varmt datarom hvor overskuddsvarmen leveres til oppvarming av universitetet. Seksjonsleder Svenn A. Hanssen og gruppeleder for tungregning Roy Dragseth viser HP Apollo 8000 som jobber varmt. Varmt vann føres over prosessorene som varmer vannet ytterligere opp før det gjennom en varmeveksler kjøles ned til 25 grader.  Foto: Ahlert Hysing

Hvor kaldt må datarommet være?

Kalde datarom har vært normen i seksti år. Men nå jobbes det aktivt med riktigere temperatur og energireduksjon.

Grønt er blitt et stikkord for datasentre, siden de benytter mer og mer energi. Estimater anslår at opptil 2,5 prosent av energiforbruket i Europa kommer fra datasentre med en årlig vekst på over ti prosent, ifølge energikonsernet Eaton.

EU-kommisjonen har bevilget 2,9 millioner Euro for å forske på reduksjon av energiforbruket i datasentraler.

Laget måltall

PUE, Power Usage Efficiency, er blitt et mål for energieffektivitet. Energiforbruket til kjøling pluss energiforbruket til datamaskindriften divideres på energiforbruket til datamaskindriften.

PUE på 2,0 tilsier at avkjølingen av utstyret krever like mye energi som bruken. Eldre datasentre har typisk hatt PUE på over 2,5.

Målet er derfor å komme nærmest mulig 1,0 hvor kjølingen ikke krever energitilførsel. Det er ikke mulig, men PUE på mellom 1,08 og 1,4 er oppnåelig med god planlegging i bygging av datasentre.

Tidligere kjølte man store datarom med kald luft uten noen vurdering av nødvendigheten av all kjølingen. Det skyldes ifølge professor Ian F. Bitterlin IBMs krav til datarom fra 1956 da stormaskinene 700 og siden 7000 begynte å få innpass i store amerikanske virksomheter.

Den gang ble magnetbånd benyttet til mellomlagring og arkivering mens hullkort ble brukt for datainnmating. Ideell temperatur for magnetbånd var 21 grader Celsius. Fuktigheten skulle være på mellom 45 og 55 prosent for å kunne lese hullkortene raskest mulig, typisk 400 – 1.000 kort per minutt.

Temperaturen ble målt på toppen av datamaskinen. For å klare 21 grader ble kald luft på 15 grader benyttet. Den ble ført ned under gulvet og presset opp gjennom perforerte plater på et oppreist gulv. Det medførte at gjennomsnittstemperaturen føltes kald og energiforbruket unødvendig høyt.

Tettpakket

Siden har nye typer datamaskiner tettpakket i kabinetter skapt nye utfordringer. Analyseselskapet Gartner understreket at energibehovet per kvadratmeter var høyere enn noensinne selv om maskinene var mer energieffektive enn de maskinene de erstattet.

Konsekvensen har vært et behov for å forstå og jobbe med å redusere kjølebehovet. Kalde og varme korridorer har blitt et begrep. Kald luft inn fra den ene siden. Varm luft i en korridor med styrt avtrekk.

Den varme luften må ikke blandes med den kalde. Konsekvensen er en rekke kjølere, typisk fra Rittal og Schneider APC, kabinettkjøling (inline) og lukkede systemer.

Kald luft benyttes. Hvordan den blir kald har vært gjort på forskjellige måter. Det enkleste er å flytte til et kaldt klima. Derfor har land nær Nord- og Sydpolen fortrinn. Google har flyttet til Finland, Facebook til Sverige. Nettleserfirmaet Opera har flyttet til Island. Da kan renset uteluft brukes direkte for å kjøle datamaskinene.

I Operas datasenter på Island benyttes uteluften via en kjølecontainer for avkjøling av datamaskinene i en produksjonscontainer. Datarommet er dermed avgrenset til størrelsen på Containeren. Det norske forsvaret har også kjøpt Containere for datarom fra Hewlett-Packard. Inntil 35 slike skal kunne plasseres der Forsvaret finner det mest hensiktsmessig. Kjølingen baseres på luft.

Isvann

For å holde lav temperatur har det også vært benyttet varmevekslere hvor «isvann» på åtte til elleve grader benyttes for å tilføre kald luft til datautrustningen. Deretter blir den varme luften ledet bort. Vannet kan pumpes opp fra jorden, det kan kjøles fra vanntilførselen eller det kan pumpes opp fra fjorden.

Spørsmålet er hvor kald temperaturen bør være? Hva tåler datamaskineriet? Datamaskinene tåler ganske høy temperatur, godt over 30 grader. Det eksperimenteres derfor med varme væskekjølte datamaskiner hvor overskuddsvarmen benyttes til annen oppvarming, eksempelvis radiatorer i bygg.

Universitetet i Tromsø bygger opp et varmt datasenter, hvor datamaskinene jobber i 25-42 grader Celsius, og overskuddsvarmen skal benyttes av universitetet. Professor Ian F. Bitterlin kaller det Tromsø gjør for forskning.

De fleste moderne datasentre vil heller benytte andre temperaturer. 27 grader Celcius eller 80 grader Fahrenheit har blitt den nye normen, men det krever en rekke nye tiltak for datamaskiner, nettverksutstyr og lagring.

Mye kabling, strømforsyninger, nettverk og lagring har spesifikasjoner som tilsier lavere temperatur enn 27 grader, men sannsynligvis er det kutyme. Utstyret tåler garantert minst 25 grader.

I Tromsø skal de eksperimentere med å mate Ritals kjølere med høyere vanntemperatur som siden mates inn på prosessorene i 25 grader for deretter å stige til over førti. På hovedkortene sitter det et lukket «varmesystem» fra Asetek som sørger for å skape vanntemperaturen på over førti grader.