De best practices van CyrusOne

Integreren en automatiseren. Dat is een belangrijke randvoorwaarde om tot een goede en efficiënte klimaatbeheersing in een datacenter te komen. Maar hoe doen we dat? CyrusOne - de in grootte derde aanbieder van datacenters in de Verenigde Staten en ook actief in Nederland - koos hiervoor voor de SynapSense-oplossing van Panduit. Hiermee kan een datacenter het monitoren van koeling en luchtvochtigheid volledig automatiseren waardoor de operationele efficiency van een datacenterfaciliteit verder verbetert.

‘Austin Data Center II’ is een van de elf locaties van CyrusOne in Texas. Gelegen in het Met Center business park in Austin, is deze 6.500 m2  grote faciliteit op een campus van het bedrijf die uiteindelijk kan ­uitgroeien tot 27.000 vierkante meter. De campus ligt op slechts zeven minuten afstand van het Austin-Bergstrom International Airport en groeit door deze gunstige ligging snel.

Strategische doelstellingen

Om Data Hall 1 binnen dit datacenter te optimaliseren, moest Cyrus­One de temperatuur en de luchtvochtigheid voor de Service Level Agreements (SLA) van klanten bewaken en tegelijkertijd zoveel mogelijk energie besparen. Hoewel het datacenter slechts een paar jaar eerder was gebouwd, had CyrusOne het gevoel dat het zijn state of the art-faciliteit verder kon verbeteren.

De belangrijkste doelstellingen van CyrusOne voor Data Hall 1 waren het bieden van milieubewaking en het optimaliseren van de ruimte door het verbeteren van de operationele betrouwbaarheid. Door dit te doen, kon CyrusOne komen tot het verlagen van de operationele kosten. Natuurlijk wil CyrusOne hiermee tegemoetkomen aan de eisen en wensen van klanten ten aanzien van stroom en koeling. Minstens even belangrijk is echter dat de faciliteit toekomstbestendig zou worden, zodat het bedrijf ook aan eventuele in de toekomst aangescherpte eisen van klanten tegemoet kan blijven komen.

Daarnaast speelde nog een punt: het datacenter was voorzien van dertien koelwaterunits die niet op hun hoogste efficiëntie werkten. Dit moest worden aangepakt, omdat elf andere units hierdoor onnodig veel energie verbruikten.

Oplossing

De oplossing die CyrusOne koos, is het zoveel mogelijk integreren en vervolgens automatiseren van de monitoringfunctie voor de koel­installatie. Dit heeft men gedaan op basis van de SynapSense Active ­Control-oplossing van Panduit. Dit is een technologie die zorgt voor energiebesparing en een hogere efficiëntie door de koelcapaciteit voortdurend af te stemmen op veranderingen in de IT-belasting. Door de fijnmazige (granulaire) toepassing van draadloze sensoren meet de software de inlaattemperatuur van de server evenals het drukverschil tussen de vloer en de computerruimte om de instelpunten voor de retourtemperatuur van de computerruimte en de variabele ventilatorsnelheden te beheren. Deze aanpak optimaliseert de koelcapaciteit en bespaart veel op de koelkosten. Dit is mogelijk doordat de ventilator­energie - die nodig is om te voldoen aan de eisen die ASHRAE stelt - wordt geminimaliseerd. In Austin hanteert men daarbij als maat het aantal ‘cubic feet per minute’ (CFM).

Na een zorgvuldige beoordeling van het datacenter heeft het Panduit-team eerst de twee Stulz-units aangezet die niet in gebruik waren. Dit hielp luchtlekken in de ondervloer te voorkomen en zorgde ervoor dat de andere units langzamer liepen. Vervolgens hebben zij alle dertien koelwaterunits gekoppeld aan de Active Control-functie. Ook hebben zij 63 geperforeerde tegels vervangen door dichte vloertegels, waardoor ze de druk van de ondervloer konden verhogen en de ventilatorsnelheden konden verlagen.

Omdat het om een Amerikaans datacenter gaat, laten we hierna in de berekeningen de in de Verenigde Staten gebruikelijke waarden uitgedrukt in Fahrenheit, inches et cetera staan.

Redudantie

De Active Control-functie werkt naast het bestaande Computrols Building Automation System (CBAS). Omdat CBAS al was aangesloten op de Stulz-units en hiermee communiceert via Modbus, kon Panduit het proces stroomlijnen door zijn regelpunten naar CBAS te sturen en CBAS de regelpunten naar de Stulz-units te laten sturen. Deze opzet liet alle bestaande BMS-functionaliteit ongemoeid. Tegelijkertijd zorgt het voor extra redundantie mocht de Active Control-functie om welke reden dan ook (tijdelijk) uitvallen. Omdat de Active Control geen ­control-beslissingen neemt op basis van vochtigheid, werden de bevochtigings- en ontvochtigingsinstellingen op de Stulz-units uitgeschakeld. Dit zorgt ervoor dat de Stulz-units de instelpunten van de Active Control-ventilatorsnelheid niet overschrijven door in ontvochtigingsmodus te gaan. Een Stulz-vertegenwoordiger was ter plaatse om de nodige wijzigingen aan te brengen. Tegelijkertijd verhoogde hij ook de limieten voor de ventilatorsnelheid en de klepstand. Aanvankelijk waren de ventilatorsnelheden beperkt tot 60-80% en de kleppen van 25-100%. Tegenwoordig zijn de limieten respectievelijk 50-100% en 0-100%.

De Active Control-functie maakt gebruik van twee redundante besturingsservers, waarvan er slechts één actief is en commando’s geeft. Als de primaire server uitvalt of de communicatie verliest, neemt de tweede server het zonder onderbreking over van het besturings­systeem. Als de Active Control de communicatie met CBAS langer dan vijftien minuten verliest, neemt CBAS de controle over de Stulz-units over en houdt het de laatst ontvangen instelpunten van Active Control vast totdat de communicatie is hersteld en een operator een ­commando geeft om de controle terug te geven aan Active Control. Als de Stulz-units de communicatie met zowel CBAS als de Active ­Control verliezen, zullen zij standaard hun eigen lokale instellingen gebruiken, die ­bestaan uit een instelpunt van 70 graden retourtemperatuur (RAT) en 80% ventilatorsnelheid.

Techniek

Wat de omgevingsbewaking betreft, heeft Panduit een aantal sensoren in de in het datacenter gebruikte racks geïnstalleerd, waaronder temperatuursensoren aan zowel de voor- als achterzijde evenals vocht- en druksensoren. Panduit heeft ook CRAH-nodes geïnstalleerd die de aanvoer- en retourtemperatuur en de relatieve vochtigheid van de afvoerlucht meten. Deze installatie werkt nu samen met de ­volgende SynapSense-componenten:

• 178 SynapSense Wireless Mesh ThermaNode EZ-sensoren; deze ­bestaan uit een temperatuursensor aan zowel de voorkant als de achterkant van een kast
• 25 SynapSense Wireless Mesh ThermaNode EZ-H sensoren die hetzelfde zijn als de bovenstaande temperatuursensoren, maar een extra vochtsensor in de voorkant van de kast hebben
• 44 SynapSense Wireless Mesh Pressure Nodes meten het statische drukverschil in de ondervloer
• 13 CRAH draadloze netwerk sensoren die de toevoer- en retourtemperatuur en de relatieve luchtvochtigheid van de afvoerlucht meten
• 3 SynapSense Wireless Mesh Gateways

Zakelijke voordelen

Voordat Panduit de Active Control-functie implementeerde, waren er elf CRAH-units met een gemiddelde ventilatorsnelheid van 73%, allemaal met instelpunten voor de luchtafvoertemperatuur van 70°F. De twee uitgeschakelde ventilatorunits waren niet afgedicht en de koude lucht uit de ondervloer werd teruggeblazen in het luchtafvoerplenum. Na de implementatie van de Active Control-functie draaiden alle dertien ventilatoren met een gemiddeld toerental van 62%, waardoor het gebruikte vermogen daalde van 64,3 kW naar 37,9 kW. Dit is vooral opmerkelijk, omdat de 64,3 kW op zich al goed was voor elf van de dertien werkende ventilatoren, terwijl de 37,9 kW representatief is voor het inschakelen van de twee uitgeschakelde ventilatoren, waardoor het totaal aantal ventilatoren op dertien komt.

Bij de start van het project was de gemiddelde rack-inlaattemperatuur in de datahal 67°F en de gemiddelde vloerdruk iets minder dan 0,030 inch H2O. Panduit stelde het streefpunt voor de rack-inlaattempera­turen in op 78°F en het regelsysteem verhoogde de retouraftemperatuur (RAT) om aan deze inlaattemperatuur te voldoen, aangezien het merendeel van de rack-inlaattemperaturen onder de aanbevolen waarden lagen. Momenteel ervaart CyrusOne een toename van 2-7°F in de RAT setpoints in de gehele datahal, waarbij het koelvermogen is afgenomen van 149,9 kW tot 137,4 kW. Bovendien is de vloerdruk nu volledig in balans.