Энергопотребление центров обработки данных определяется суммарной нагрузкой ИТ-оборудования и энергозатратами на поддержание допустимых условий эксплуатации. Основную долю составляет тепловая нагрузка от серверов, требующая охлаждения для предотвращения перегрева, конденсации и отказов.
Агрегированное исследование LBNL показывает, что серверы обеспечивают порядка 1,8 % общего потребления электроэнергии в США (70 млрд кВт·ч). В условиях РФ сопоставимая доля характерна для регионов с высокой концентрацией ЦОД.
Для оценки энергоэффективности используется показатель PUE, определяющий отношение полной мощности объекта к потреблению ИТ-нагрузки.
$$ \eta_{DC} = \frac{P_{IT}}{P_{DC}} $$
где: - \(P_{IT}\) — мощность, потребляемая ИТ-оборудованием; - \(P_{DC}\) — суммарная мощность ЦОД.
Оптимизация компоновки стоек и улучшение теплообмена позволяют снижать PUE вплоть до 1,3–1,1 (в отдельных проектах за рубежом фиксируются значения ≈1,1; в РФ типичные значения 1,3–1,5).
| Параметр | Обозначение | Комментарий |
|---|---|---|
| Равномерность температуры воздуха на входе в стойки | IH | Контроль горизонтальной (HH) и вертикальной (VH) однородности |
| Целевой расход воздуха | TF | Обеспечение требуемого перетока для удаления тепла |
| Температура в подпольном/надпотолочном пространстве | PT | Оценка качества распределения охлаждённого воздуха |
| Загрузка климатических установок | UT | Анализ эффективности ACU и распределения нагрузки |
| Расходы воздуха ACU | FL | Проверка соответствия расчётным значениям |
Отклонения IH, PT и FL напрямую приводят к росту энергопотребления за счёт повышения уставок ACU, перерасхода воздухообмена и появления горячих зон.
Мощность объекта распределяется по функциональным путям:
* ИТ-контур:
* Контур холодоснабжения:
* Поддерживающие нагрузки:
В большинстве ЦОД охлаждение занимает 30–45 % потребляемой энергии. В холодных регионах РФ доля может снижаться до 20–25 % за счёт свободного охлаждения.
Современные тренды показывают:
* Рост доли серверной нагрузки за счёт высокоплотных стоек (до 20–30 кВт, в проектах с GPU — до 40–80 кВт). * Повышение чувствительности инфраструктуры к равномерности воздушных потоков и температурной стратификации. * Акцент на мониторинг пространственно-временной динамики параметров (сенсорные сети, 3D-тепловые карты). * Переход от статического управления охлаждением к динамическим алгоритмам и оптимизации под реальные тепловыделения. * Использование унифицированных метрик (IH, TF, UT) для оценки потенциала повышения энергоэффективности.
Без мониторинга IH, UT и FL невозможно корректно оценить потенциал энергоэффективности: PUE может быть «хорошим», но при этом работать за счёт перегруза отдельных ACU или локальных горячих зон, что снижает надёжность.