Agile Cat — in the cloud

Cheap Data Center… Green Data Center

http://wp.me/pwo1E-4Ey

by  Richi Jennings (richi) on 23-09-2011

http://h30565.www3.hp.com/t5/Feature-Articles/Cheap-Data-Center-Green-Data-Center/ba-p/429

Here are some great ideas to save you money and reduce your CO2 emissions. Reducing your electricity bill by improving your energy efficiency has the added benefit of being greener.

データセンターにおけるコストを抑え、また、CO2 排出を減らすための、いくつかの素晴らしいアイデアを紹介しよう。 エネルギー効率の改善により電気の使用料を減らせば、環境の面でもメリットが生じることになる。

Similarly, paying attention to the capital cost of data center equipment — both the servers themselves and the cooling plant — can reduce the amount of “embodied” energy used. The energy used to run a data center is only part of the story; it’s also important to consider the energy that was already used to manufacture the equipment.

同様に、 サーバーとクーリングのプラントで構成されるデータセンター施設に対する、資本コストに注意を払うことで、消費される全体的なエネルギー量を減らすことも可能となる。 データセンターを動かすために使用されるエネルギーは、前提となるストーリーの一部に過ぎない。 つまり、一連の施設を構築するために、すでに消費されたエネルギーについて考えることも、それと同様に重要なことである。ーーー 23-09-2011

Seawater Cooling

When Google designed its new $300 million Hamina datacenter , in the south-east of Finland, it discovered a natural resource for equipment cooling, right on its doorstep. Cold seawater.

Google が Finland の南東に、新たに  $300 million を費やすHamina データセンターを設計するとき、その戸外に広がる、クーリング装置のための天然リソースを発見した。 それは、冷たい海水である。

Hamina is on the coast of the Gulf of Finland, about 100 miles east of Helsinki. Google realized it could implement an idea that’s sometimes called seawater air conditioning (SWAC) or deep-water source cooling. According to Joe Kava, Google’s senior director of datacenter construction and operations, this has never been successfully done  at the scale that Google’s using it.

Hamina は、Helsinki から約 100マイル 東にある、Gulf of Finland の海岸に面している。 Google は、Seawater Air Conditioning (SWAC) もしくは Deep-Water Source Cooling と呼ばれるアイデアの、実装が可能であることに気づいた。 Google のデータセンター構築／運用 Senior Director である Joe Kava によると、Google が使用するスケールでは、これまで成功したことの無いものだという。

The idea is to draw in cold water from about 25 feet below the surface, which remains at just a few degrees above freezing all year round. The water is passed through a heat exchanger to cool the air, which then extract waste heat from the server racks in the conventional way.

そのアイデアとは、約 25フィートの水深から、年間を通じて氷点よりも僅かに高い、冷たい海水引き入れることである。この海水が熱交換器を通過することで空気が冷やされ、その後は、従来からと同じ方式で、サーバー･ラックからの排熱を取り除くことになる。

A heat exchanger in the Hamina datacenter (source: Google)

Sounds simple, but there are the inevitable, Devilish details:

単純に聞こえるが、いくつかの必然的なものがあると、Devilish は詳述する：

Seawater contains foreign bodies, including sand, driftwood, and… well… critters. Filtration is needed, so you don’t clog up your heat exchangers. Keeping the filters clean is of course very important; your water flow rate drops with a clogged filter. Google uses four levels of filtration, from coarse to fine. Each filter stage and the heat exchangers themselves are designed so that they can be cleaned in-place, by temporarily isolating one redundant subsystem and flushing it with a cleaning solution.

海水には、砂や流木だけではなく、動物をも含めた、異物が浮遊している。 つまり、フィルタリングが必要とされるが、それにより、熱交換器の入り口を塞いではいけない。 もちろん、フィルターをきれいにしておくことが最重要である。 つまり、フィルタの目詰りにより、水流量率は低下してしまう。 Google は、粗いものから、微細なものまで、4段階のフィルタを組み合わせている。 それそれのフィルター･ステージと熱交換器は、それを取り外すこと無く、クリーンアップできるように設計されている。冗長性のあるシステムを一時的に分離して、対象となる部分を清掃液で洗浄することになる。

Seawater promotes corrosion, because it contains dissolved salts. Conventional heat exchangers won’t last long filled with salt water, unless they’re carefully designed. Google used materials such as titanium for the exchangers and fiberglass for the pipework. Use of fiberglass pipe also requires pressure regulation devices, in case of pump failure, because of the fluid hammer effect . (Note also that Gulf of Finland is part of the Baltic “Sea,” which is actually more like a huge, brackish lake, or enormous estuary. The salt content of the water is less than the neighboring North Sea, into which it flows.)

海水には、もちろん塩分が含まれるため、どうしても腐食が促進されていまう。 つまり、慎重にデザインされない限り、塩水で満たされる従来型の熱交換器は、その耐用年数が短くなってしまうだろう。 Google は、この熱交換器のためにチタンのような材質を用い、また、配管のために光ファイバを使っている。 さらに、光ファイバのパイプは、ポンプの故障などにより生じる、流体ハンマー効果に対応するために、水圧調整装置を必要とする。 （注記： Gulf of Finland は、巨大な塩湖あるいは巨大な河口のような、バルト海の一部である。 つまり、隣接する北海と比べて塩分の濃度が低い）

Cooling the heated water is important, because returning heated water to the sea would be ecologically unsound. Without cooling the returned water to a temperature close to the original, you’d be replacing one eco problem — CO2 emissions — with another — damage to the aquatic ecosystem. Google solves this problem by only using a small proportion of the inlet water for the heat exchangers; the bulk of the water goes to cooling the heated outlet water. The hot and cold water is mixed in a process that Google confusingly calls “tempering.” The mixed water is now only a little warmer than the original, and can be safely returned to the sea.

温められた水を冷やすことが重要なのは、そのままの温水を海に返すのでは、エコロジー的に不合理を生じるからだ。 元々の水温に近づけずに海へ戻すと、CO2排出という問題を、水生エコシステムへのダメージという問題に、置き換えるだけになってしまう。Google は、この熱交換器の入水口を小さく絞り込むだけで、この問題を解決している。つまり、熱交換器の出水口からの暖められた水を、大量の水で冷やすのである。 具体的には、Google が「焼もどし」と呼ぶプロセスで、温かい水と冷たい水が混ぜられるのだ。

The infrastructure is expensive, because it requires engineering large inlet tunnels more than 25 feet below ground, in order to reach deep water, which is at a stable, cold temperature. Building this from scratch would be a major capital investment, which may not have offered a return in lower energy usage. Similarly, the embodied energy used in construction may not be less that the energy saved. The risk is: You may end up emitting more CO2 by doing this. In Hamina, Google built the datacenter on the site of an old paper mill, which already had suitable water tunnels, because large amounts of water were used in the paper-making process.

このインフラストラクチャが高価な理由は、低温で安定している海水を取り込むためには、海面下 25フィートに達する取水口が必要であり、そのためのエンジニアリングが要求されるからである。 それをゼロから作ることは、きわめて大きな資本投資であり、また、低エネルギーの利用という観点で、メリットを提供しなかったかもしれない。 同様に、建築で費やされるエネルギーを考えると、全体として消費量のほうが大きくなってしまったかもしれない。 そこでのリスクは、このプロジェクトを推進することで、より多くの CO2 を排出するかもしれないという点にある。 この Hamina において Google は、印刷のために大量の水が必要とされるため、すでに適切な取水トンネルを設置していた、古い製紙工場にデータセンターを作っている。 そして、冷却に用いられた海水は、元の水温よりも少し高めとなるが、問題なく海に返すことが可能となる。

Google expects that, when fully operational, the power usage effectiveness  (PUE) for its new datacenter will be around 1.1, which means that it uses only 10% additional power for cooling, lighting, etc. — an impressive, class-leading figure.

このデータセンターが完全に稼働するときの、PUE に関する Google の期待値は 1.1 程度だという。それは、冷却や照明などに消費される付加的な電力が、わずか 10% であるり、また、このクラスのデータセンターにおけるアドバンテージが得られていることを意味する。

Hamina is just one of three chiller-less , or free cooling ideas that Google has been demonstrating at its European data center locations:

Google がヨーロッパ･エリアで例証している、自然排熱型データセンターにおいて、3つのチラー･レスの一角を、この Hamina が占める：

ーーーーー

先日の『 Google データセンターを埋め尽くす、独自サーバーのコンセプトとは？ 』と、『 無限のストレージを、＄４／月で提供する Backblaze の秘密とは？ 』に続き、HP INPUT OUTPUT チームが提供する、素晴らしいポストから切り出したものです。 これら、3つのタイトルが 1つのコンテンツにまとめられているのですが、かなりの分量なので、こうして 3回に分けて抄訳をポストしたわけです。いずれも、たいへんな力作であり、Agile_Cat としても懸案事項となっていた調べものが、まとめて済んでしまい、とても有り難く思っています よろしければ、以下のリンクも ご参照ください。 ーーー

ーーーーー

＜関連＞

Google がフィンランドに構築する海水冷却 DC の、改造風景を Youtube で
Google が大規模データセンターをフィンランドに構築
Google データセンターの水冷設備
46MW を湖水で冷却する、アルプスの巨大データセンター
なぜ、Google はアジアの海底ケーブルに投資する？