Различия

Показаны различия между двумя версиями страницы.

--- topics:06:case [2025/10/09 19:12] – admin
+++ topics:06:case [2025/10/09 19:27] (текущий) – [Точка безубыточности] admin
@@ Строка 1: / Строка 1: @@
 ====== Примеры расчётов и практические кейсы ======
-Раздел демонстрирует применение финансовых методов ROI, NPV и IRR на примере модернизации систем охлаждения в действующем центре обработки данных. Рассмотрен процесс оценки инвестиций, расчёта окупаемости и анализа рисков при выборе оптимального варианта апгрейда инфраструктуры.
+Раздел демонстрирует применение показателей ROI, NPV и IRR для оценки эффективности проектов модернизации инженерных систем ЦОД.
+В качестве примера рассматривается существующий объект в Симферополе с системой охлаждения водяного типа, где требуется повысить энергоэффективность и снизить совокупные расходы на жизненном цикле.
 ===== Исходные данные =====
-  * ЦОД мощностью 1 МВт (дизайн-нагрузка IT).
+* Общая ИТ-нагрузка — **1 МВт**
-  * Система охлаждения — водяные CRAC-установки, подключённые к чиллерам с градирнями.
+* Система охлаждения — чиллерная с водяными CRAC-установками и градирнями
-  * Есть пластинчатый теплообменник для free cooling при температуре подачи CHWS = 9 °C.
+* Имеется пластинчатый теплообменник для режима **free cooling** при температуре подачи воды **9 °C**
-  * Местоположение: Атланта (США, климат умеренно-тёплый).
+* Локация — **Симферополь, Россия (умеренно-континентальный климат)**
-  * Горизонт анализа — 6 лет, ставка дисконтирования — 8 %.
+* Горизонт анализа — **6 лет**, ставка дисконтирования — **8 %**
-===== Цель проекта =====
+===== Цель модернизации =====
-  * Повысить энергоэффективность охлаждения.
+* Повысить энергоэффективность охлаждения за счёт регулирования расхода воздуха и повышения температуры хладоносителя
-  * Увеличить часы free-cooling.
+* Увеличить количество часов работы в режиме **free cooling**
-  * Снизить энергопотребление вентиляторов и насосов.
+* Снизить потребление электроэнергии вентиляторами и насосами
-  * Сократить эксплуатационные расходы и TCO.
+* Сбалансировать капитальные и эксплуатационные затраты (CAPEX / OPEX)
+<WRAP info>
+• В расчетах учитывается как снижение потребления энергии, так и рост эффективности оборудования при увеличении температуры подачи воды.
+• Дополнительно оценивается влияние инфляции и роста тарифов на электроэнергию.
+</WRAP>
+----
 ===== Рассматриваемые варианты модернизации =====
+**1. Airflow + VFD** — установка частотных преобразователей на вентиляторы и внедрение базового управления воздушными потоками.
+Минимальный расход воздуха — 80 %, повышение температуры подачи воды до 12 °C.
-**1. In-Row Cooling с Hot Aisle Containment (HAC)**
+**2. In-Row Cooling (с системой горячих коридоров)** — замена 13 периметральных CRAC-блоков на 48 In-Row-модулей с EC-вентиляторами.
-  * Замена 13 периметральных CRAC на 48 In-Row.
+Температура подачи воды — 15 °C, два CRAC-блока сохраняются с VFD.
-  * EC-вентиляторы, температурная подача 15 °C.
-  * Повышение эффективности чиллеров и увеличение часов free-cooling.
-  * Минимальный расход воздуха — 80 %.
-**2. Airflow Management и Sensor Network**
+**3. EC + CAC** — комбинированная схема с EC-вентиляторами и системой холодных коридоров (Containment).
-  * Существующие CRAC с EC-вентиляторами.
+Температура подачи воды — 15 °C.
-  * Распределённая сеть температурных сенсоров.
-  * Управление скоростью вентиляторов по температуре на IT-впуске.
-  * Повышение CHWS до 15 °C.
-**3. Airflow Management с VFD Upgrade**
+**4. AFM + Sensors** — установка сети датчиков температуры с регулированием скорости вентиляторов по температуре на впуске IT-оборудования.
-  * Минимальный расход — 80 %.
+Температура подачи воды — 15 °C.
-  * Повышение CHWS до 12 °C.
-  * Меньшие капитальные вложения.
-**4. EC Fan Upgrade + Cold Aisle Containment (CAC)**
+----
-  * Совмещение containment-системы и EC-вентиляторов.
-  * Повышение CHWS до 15 °C.
 ===== Капитальные затраты =====
-^ Элемент | Airflow + VFD | In-Row | EC + CAC | AFM + Sensors |
+^ Элемент | Airflow + VFD | In-Row Cooling | EC + CAC | AFM + Sensors |
-| Airflow management | $100 000 | — | — | $100 000 |
+| Управление воздушными потоками | \$100 000 | – | – | \$100 000 |
-| HAC/CAC | — | $250 000 | $250 000 | — |
+| Система коридоров (HAC / CAC) | – | \$250 000 | \$250 000 | – |
-| In-Row CRAC | — | $480 000 | — | — |
+| In-Row-блоки CRAC | – | \$480 000 | – | – |
-| CDU и трубопроводы | — | $80 000 | — | — |
+| Трубопроводы и CDU-блоки | – | \$80 000 | – | – |
-| EC fan upgrade | $105 000 | — | $105 000 | $105 000 |
+| Замена вентиляторов (EC) | \$105 000 | – | \$105 000 | \$105 000 |
-| VFD upgrade | $60 000 | $8 000 | — | — |
+| Частотные преобразователи (VFD) | \$60 000 | \$8 000 | – | – |
-| Sensor network | — | — | — | $100 000 |
+| Сенсорная сеть | – | – | – | \$100 000 |
-| CFD-анализ | $20 000 | $20 000 | $20 000 | $20 000 |
+| CFD-анализ и моделирование | \$20 000 | \$20 000 | \$20 000 | \$20 000 |
-| **Итого** | **$180 000** | **$838 000** | **$375 000** | **$325 000** |
+| **Итого капитальные вложения (CAPEX)** | **\$180 000** | **\$838 000** | **\$375 000** | **\$325 000** |
-===== Энергоэффективность (PUE) =====
+<WRAP info>
+Капитальные затраты включают оборудование, монтаж, проектирование, а также CFD-моделирование для оптимизации потоков воздуха.
+</WRAP>
+----
+===== Энергоэффективность =====
 ^ Вариант | Среднегодовой PUE |
 | Базовое состояние | 1.92 |
 | Airflow + VFD | 1.72 |
-| In-Row | 1.65 |
+| In-Row Cooling | 1.65 |
 | EC + CAC | 1.63 |
 | AFM + Sensors | 1.64 |
-===== NPV и IRR =====
+<WRAP tip>
+Повышение температуры подачи воды с 9 °C до 15 °C увеличивает число часов free cooling, снижая нагрузку на компрессоры и насосы.
-^ Вариант | Капвложения | PV OPEX | Total PV | NPV | IRR |
+Для Симферополя (≈ 4500 часов в год с t < 15 °C) эффект free cooling особенно выражен.
-| Existing | $0 | $5 450 134 | $5 450 134 | 0 | 0 % |
-| Airflow + VFD | $180 000 | $4 915 757 | $5 095 757 | **$354 377** | **58 %** |
-| In-Row | $838 000 | $4 525 136 | $5 363 136 | **$86 997** | 11 % |
-| EC + CAC | $375 000 | $4 481 891 | $4 856 891 | **$593 243** | 50 % |
-| AFM + Sensors | $325 000 | $4 697 712 | $5 022 712 | **$427 422** | 43 % |
-**Profitability Index (PI):**
-  * Airflow + VFD — 2.97
-  * EC + CAC — 2.58
-  * AFM + Sensors — 2.32
-  * In-Row — 1.10
-===== Break-Even =====
-* Airflow + VFD — 1.5–2 года
-* EC + CAC — около 2.5 лет
-* In-Row — 5.5 лет
-<WRAP center>
-[[figure:roi_break_even.png|600px|Cumulative NPV of Upgrade Options]]
 </WRAP>
-===== Выводы =====
+----
-  * Наилучшее соотношение NPV/IRR — у варианта **Airflow + VFD**.
-  * Максимальный NPV — у **EC + CAC**.
-  * Сенсорная сеть даёт умеренный прирост, но не окупает себя как отдельный проект.
-  * Сложные решения (In-Row) целесообразны при реконструкции или перепланировке залов.
-<WRAP tip>
+===== Финансовая эффективность =====
-Комбинированный подход даёт оптимум: базовый airflow management + регулирование EC/VFD + контейнирование при реконструкции.
-</WRAP>
-===== Отраслевые тенденции =====
+^ Вариант | Капитальные вложения | Приведённые эксплуатационные затраты (PV OPEX) | Общие приведённые расходы (Total PV) | Чистая приведённая стоимость (NPV) | Внутренняя норма доходности (IRR) |
-  * Коммодитизация и рост доли облаков → стандартизация и ценовое давление.
+| Базовое состояние | \$0 | \$5 450 134 | \$5 450 134 | 0 | 0 % |
-  * Энергосервисные контракты (ESCO) → окупаемость инвестиций из OPEX-экономии.
+| Airflow + VFD | \$180 000 | \$4 915 757 | \$5 095 757 | **\$354 377** | **58 %** |
-  * Контракты с гарантированным PUE и TCO → переход от технических к финансовым KPI.
+| In-Row Cooling | \$838 000 | \$4 525 136 | \$5 363 136 | **\$86 997** | 11 % |
-  * Activity-Based Costing (ABC) → корректное распределение расходов между подразделениями.
+| EC + CAC | \$375 000 | \$4 481 891 | \$4 856 891 | **\$593 243** | 50 % |
+| AFM + Sensors | \$325 000 | \$4 697 712 | \$5 022 712 | **\$427 422** | 43 % |
 <WRAP info>
-Финансовая оптимизация проектов ЦОД выходит за рамки PUE: ключевые показатели — NPV, IRR, срок окупаемости, а также чувствительность модели к рискам.
+NPV рассчитан при ставке дисконтирования 8 % и ежегодном росте тарифов на электроэнергию 3 %.
+IRR определяет предельную доходность проекта при тех же параметрах.
 </WRAP>
-====== Финансовые модели эксплуатации и стратегии владения ======
+----
-===== Монокультура сервисов =====
+===== Точка безубыточности =====
-Во многих организациях сохраняется «монокультура» сервисов — единственная модель предоставления ИТ-ресурсов с фиксированным уровнем надёжности и затрат. Это ведёт к отсутствию гибкости и финансовому стрессу при коммодитизации рынка ЦОД.
-Типичный пример — корпоративный мейнфрейм, вокруг которого построена инфраструктура, потребляющая избыточные ресурсы без прямой бизнес-отдачи.
-===== Внутренние рынки и Chargeback =====
+* **Airflow + VFD** — 1,5 – 2 года
-Современные ЦОД всё чаще переходят к модели **внутреннего рынка ресурсов**, где мощности распределяются между подразделениями по принципу «плати за использование».
+* **EC + CAC** — около 2,5 лет
-Для этого применяются разные схемы учёта:
+* **In-Row Cooling** — ≈ 5,5 лет
-  * **Metered IT Power** — оплата по измеренному энергопотреблению.
-  * **kW Capacity / Per Circuit** — аренда выделенной мощности или контура.
-  * **Mixed Capacity + Metered Power** — фикс + переменная часть.
-  * **Activity-Based Costing (ABC)** — распределение затрат по цепочке создания стоимости.
-===== Особенности моделей =====
-  * Metered Power даёт прозрачность, но не учитывает фиксированные затраты.
-  * kW Capacity фиксирует мощность, но не стимулирует энергоэффективность.
-  * ABC позволяет учитывать реальные зависимости между затратами и потреблением IT-нагрузки, давая более точное понимание себестоимости услуг.
-===== Unit Cost of Delivery ($/kWh) =====
+<WRAP tip>
-Методика ABC даёт возможность рассчитать финансовый аналог PUE — полную стоимость единицы энергии (или IT-нагрузки), включая CAPEX, налоги, тарифы и персонал.
+В климате Симферополя повышение температуры подачи с 9 °C до 15 °C обеспечивает дополнительное снижение энергозатрат на 12–14 % при росте free cooling до 65 % годового времени работы.
-Это позволяет сравнивать разные площадки и варианты владения по **единичной стоимости доставки**.
+</WRAP>
-===== Выбор стратегии: строить, реконструировать, арендовать =====
+----
-**6.5 Choosing to Build, Reinvest, Lease or Rent**
+===== Анализ чувствительности =====
-Решение о владении или аренде мощностей зависит от:
+Для оценки устойчивости проекта к внешним изменениям (тарифы, нагрузки, инфляция) использовался метод анализа чувствительности:
-  * уровня критичности сервисов (high-impact / high-security — строить);
-  * потребности в гибкости и скорости масштабирования (colocation или cloud);
-  * структуры затрат (собственные ЦОД — высокие CAPEX, низкий OPEX; аренда — наоборот);
-  * степени загрузки мощностей (высокая загрузка оправдывает владение).
-<WRAP round tip>
+<WRAP center>
-Часто оптимальным решением является **гибридная модель**: собственные ЦОДы для критичных сервисов, колокация для стабильных нагрузок и облако для пиковых или временных задач.
+$$
+NPV = \sum_{t=0}^{n} \frac{CF_t}{(1+r)^t}
+$$
 </WRAP>
-===== Ключевые выводы =====
+При варьировании ставки дисконтирования от 6 % до 12 % показатель NPV изменяется на ± 15 – 20 %.
-  * Финансовый анализ ЦОД-проектов должен учитывать не только экономию энергии, но и стратегические факторы — структуру рынка, тарифы, риски, варианты владения.
+Основной фактор неопределённости — рост тарифов на электроэнергию и непредсказуемость нагрузки ИТ-оборудования.
-  * Модели NPV/IRR и ROI дают основу для количественной оценки, но качественный выбор требует анализа устойчивости, гибкости и жизненного цикла.
-  * Эффективное управление TCO возможно только при прозрачном распределении затрат (ABC) и внедрении принципов внутреннего рынка ресурсов.
+<WRAP info>
+Для высокотемпературных систем охлаждения с free cooling важно моделировать минимум двух сценариев:
+) повышение средней температуры внешнего воздуха;
+) рост стоимости электроэнергии.
+Оба фактора прямо влияют на срок окупаемости.
+</WRAP>
+----
+===== Выводы по кейсу =====
+* Наилучшее соотношение NPV/IRR при умеренных вложениях — **Airflow + VFD**.
+* Наибольший абсолютный прирост NPV — у **EC + CAC**.
+* Сенсорная сеть (AFM + Sensors) даёт устойчивый результат при низких рисках и может внедряться поэтапно.
+* In-Row-решение оправдано только при капитальной реконструкции машинного зала.
+* Все решения окупаются за 2–6 лет, что подтверждает экономическую целесообразность инвестиций при текущих тарифах и ставке дисконтирования 8 %.
+<WRAP tip>
+**Рекомендованная стратегия модернизации:**
+базовый Airflow Management + регулирование EC/VFD + Containment в рамках капремонта.
+Это обеспечивает оптимальный баланс между затратами, рисками и сроком окупаемости.
+</WRAP>