![Nazeleno.cz – úspory energie, izolace, zdravý životní styl, biopotraviny, ekologie [logo]](/img/nazeleno-logo.gif){kind=logo}
Spotřeba počítače: kvalitní a efektivní chladiče pomáhají
Chladiče na napájecích zdrojích, procesoru či grafické kartě nejsou sice zvenku vidět, mnohdy je ale slyšíte... a to je většinou špatně. Vyšší hluk znamená zbytečně vysoké otážky a tím také vyšší spotřebu. Jak ušetřit energie, se dozvíte v dalším díle našeho specializovaného seriálu o úsporách nejen pro servery.
16. 04. 2009 | časopis Connect
Ve zkratce:
Chladiče na napájecích zdrojích, procesoru či grafické kartě nejsou sice zvenku vidět, mnohdy je ale slyšíte... a to je většinou špatně. Vyšší hluk znamená zbytečně vysoké otážky a tím také vyšší spotřebu. Jak ušetřit energie, se dozvíte v dalším díle našeho specializovaného seriálu o úsporách nejen pro servery.Počítače stále více ovlivňují naše životy, rozšiřují se ve firmách i v domácnostech. Zvyšující výkon však je často vykoupen i zvyšujícími energetickými nároky, čehož si v posledních měsících všímá stále více výrobců. Jaká je budoucnost informačních technologií s ohledem na úspory energie? Ve spolupráci s časopisem Connect vám představíme v podrobném seriálu "zelenou" budoucnost jednotlivých komponent a součástí PC.
Napájecí zdroje
Napájecí zdroj má v sobě až na výjimky větrák, aby sál použitý vzduch z počítače a průchodem zdrojem jej i chladil. Teplý vzduch pak prochází ven ze zdroje, což znamená zároveň ven z počítače.
Kritickým údajem se v poslední době stala účinnost. Důvod je ryze netechnický – cena elektrické energie. Čím méně je zdroj účinný, tím více spotřebuje energie (příkon). Také o to víc energie přemění na teplo, které je nutné odvést jinam, případně i uchladit (klimatizace), což je další elektřina a další peníze. Proto vznikla iniciativa zvaná 80 Plus a cílem propagovat napájecí zdroje s účinností nad 80 %.
„Čím méně je zdroj účinný, tím více spotřebuje energie. Zároveň o to víc energie přemění na teplo, které je nutné odvést jinam, případně i uchladit“
Na webu figuruje kromě jiného i seznam zdrojů, které splňují požadavky. Na rozdíl od stolních počítačů se u serverů sleduje účinnost při zatížení 0 % (standby) až 100 %. Pro splnění podmínek musí být při odběru 20, 50 a 100 % účinnost nad 80 %. Podmínky jdou ruku v ruce se standardem Energy Star 4.0, který před více než dvěma roky přijala také Evropská komise.
Táhneme stejným směrem
Napájecí napětí ze zásuvky není vždy ideální. Jednak nemá správné napětí, jednak tudy může přijít plno poruch. Proto se pro průmysl či serverovny také používá stejnosměrné napájecí napětí - 48 V. Díky tomu se zvýší účinnost zdroje i vysoko nad 90 %.
Jiným trendem je účinnost zdrojů, o kterých ví jen málokdo. Když se řekne napájecí zdroj počítače, tak se tím obvykle rozumí převodník ze vstupních 230 V na vnitřní DC napětí (+12 / +5 / +3,3 / -12 V). Zapomíná se ale na to, že desítky ampér se vyrábějí ještě na základní desce. Je totiž nutné ještě vyrobit napájecí napětí pro čipset, RAM paměti a procesor. Vstupním napětím je stejnosměrných +12 V, účinnost bývá 75 až 88 %, absolutní špičky si mohou sáhnout i na 90 %.
Seriál o úsporách v oblasti IT |
– Procesory a potenciální úspory– Paměti RAM a čipsety– Pevné disky a další úložiště dat– Chladiče, napájecí zdroje atp. |
Jak ještě zvýšit účinnost? Především odstraněním zbytečné konverze. Uvnitř počítače se nejdříve převádí například AC 230 V na DC +12 V, aby se z něj o pár centimetrů dál vyrobilo napětí pro procesor. Proto vznikl návrh zdrojů POLAR (Point of Load Active Regulators). Vstupní zdroj počítače nebude napětí snižovat, nýbrž jej pouze usměrní a odfiltruje nežádoucí frekvence. Konverze na cílové napětí bude probíhat nově z +400 V (doposud například z +12 V). Vnitřkem serveru se tak bude rozvádět také stejnosměrné napětí +400 V (pro Evropu). Takové jsou plány IBM a Intelu pro budoucí servery...
Chladit, ale s mírou
Mít v počítači stejné procesory, paměti či disky, provozovat je stejným způsobem – to stále není záruka, že budou mít různé počítače stejný odběr energie. Ještě stále zbývá dost nevyjmenovaných dílů, jako jsou různé zdroje či aktivní chlazení.
Servery měly původně větrák jen jeden, v napájecím zdroji. Protože množství tepla začalo povážlivě stoupat ve všech součástkách, začaly se větráky rojit. A protože větrák je jedna z nejporuchovějších zařízení, začaly se umisťovat redundantně. Každý větrák ale má nějakou spotřebu, takže, je-li jich třeba deset, celková spotřeba činí 5 až 100 W (10 × 0,5 až 10 W). A to se již na wattmetru pozná.
U napájecích zdrojů je podle Energy Star 4.0 standardů sledovanou veličinou i účinnost
Posledním trendem se proto stává opětné snižování počtu větráků. Buď se sníží produkce tepla chlazených součástí, nebo se použije novější typ větráku, který má vyšší účinnost jak motorové, tak vzduchové části. Místo například deseti menších a tenčích větráků se osadí třeba čtyři velké a velmi výkonné. To však neudělá uživatel, ale výrobce u další série.
Chtělo by se proto říci, že nakonec server chladí a všichni jsou spokojeni, ale chyba lávky. Jsou totiž tak dobře chlazené servery, že ze zadní strany přímo tryská žhavý vzduch velkou rychlostí i silou. Pokud dále není nic, pak se nic neděje. Jestliže se takový server nachází v jednom z mnoha rack stojanů a zadní strana míří na jiné servery, je to pěkné nadělení. Horký vzduch totiž zamezuje odchodu horkého vzduchu u „méně výkonných“ strojů (se slabším proudem vzduchu). Ty se pak začnou zahřívat; zvýšení teploty může být i o více než deset stupňů, což již zavdává na závažný problém.
Řekni, kde ty zdroje jsou...
Především domácí uživatelé se setkali s problémem jak uchladit počítač s ATX základní deskou. Narazili obvykle na nešikovné rozmístění součástek, které nutí přidávat další a další větráky, přestože to nemívá obvykle takové výsledky. Důvodem je velmi špatný tok vzduchu. Mísí se vstupní studený vzduch s vnitřním teplým, horký vzduch od procesoru se rozmetá všude kolem a další a další důvody.
Právě z těchto příčin vznikl formát BTX. Ten je sice primárně určený pro desktopy, ale používá se také v jednoprocesorových serverech včetně 1U. Má rozmístěné součástky tak, aby postačil jediný chladicí systém na celou základní desku – důraz se klade na lineární tok vzduchu, jen tak se nesmísí použitý již ohřátý vzduch s čerstvým studeným.
Schéma toku vzduchu u počítače formátu BTX
Serverové základní desky jsou však obvykle navrhovány s ohledem na výše uvedená fakta. Výrazně horší je situace u skříní (servery nevyjímaje), kde i mnohé profesionální značkové sestavy mají neefektivní chlazení.
Hluk a špína, vodník z Rýna
Snad vše, co se kolem nás děje, produkuje nějaké zvuky. A protože kromě zvukového výstupu jsou ostatní zvuky počítačů nežádoucí, řadíme je do hluku. Jde o hluk všech pohyblivých částí – veškeré mechaniky včetně pevných disků a větráky. U těch se ještě přidává aerodynamický hluk, způsobený turbulentním prouděním vzduchu. Ten se tvoří také všude tam, kde vzduch proudí, tj. u vstupu do počítače, průtokem uvnitř i na výstupu horkého vzduchu ven. Přestože se na to takhle zatím moc lidí nedívá, je hluk vlastně nedokonalostí pohybu. Čím je vyšší efektivita, tím se obvykle nadělá méně hluku. A protože chceme zachovat veškerou energii, je vhodné také dbát o co nejnižší hlučnost.
Chlazení je plně funkční jedině tehdy, když mu nemá problémy s prachem a jinými nečistotami. Ty totiž snižují účinnost, ať jde o aktivní či pasivní chlazení. Výsledkem je potřeba vyššího chladicího výkonu. Větráky se roztočí na vyšší otáčky, hlučnost stoupne, spotřeba elektrické energie na chladicí systém se zvýší.
Kvalitní chlazení vyžaduje také zvýšenou odolnost proti prachu nebo častou údržbu
Někteří výrobci navrhují servery dokonce i s ohledem na snadnost usazování prachu. Díky tomu mají nečistoty v takových strojích menší šanci se někde usadit a, podobně jako v reklamě na prací prášek, počítač vydrží déle jako nový a tedy s vysokou účinností chladicího systému, aniž by bylo nutné stroj neustále čistit. Díky tomu též vlastně šetříme pracovní sílu, která by jinak musela častěji provádět preventivní údržbu.
Vedle chlazení vzduchem se především u mladší generace velmi populárním stává kapalinové chlazení (hovorově „vodník“). To se však používá v serverech jen výjimečně. Kategorie mainframe a superpočítače však jsou ke kapalině vstřícnější. Uhlídat kapalinu totiž není nic snadného. Rozhodně je nutné zapomenout na tenounké hadičky a pofiderní spoje, které nacházíme v některých sestavách. Právě mainframe stroje předvádějí, jak náročné může být kapalinu udržet pod kontrolou. Navíc už něco stojí a vyžadují další prostor, a proto se to používá až u takto náročných a drahých strojů.
Skříň bez dveří a hluku
Pokud vyčerpáme všechny vnitřní součásti počítače, obvykle zbývá samotné šasi. Může být precizně navrženo i vyrobeno při použití kvalitních materiálů s přiměřenou tloušťkou. Ale takových není mnoho.
Špatně navržená skříň má neefektivní práci se vzduchem, což má za následek málo účinné chlazení. Příliš tenký plech či méně kvalitní plech znamená nižší schopnost chladit připevněné součástky. Následkem je vyšší provozní teplota (například disků) a vyšší potřeba chladit aktivně, tj. s větrákem, generujícím hluk a odebírajícím další energii.
Nekvalitní návrh anebo příliš tenký plech se také stávají příčinou vyšší hlučnosti počítače. Příčin existuje mnoho: od nízké schopnosti tlumit chvění součástek (opět typické pro pevné disky) až po „strefení se“ svou rezonanční frekvencí do chvění. Pak taková skříň funguje spíš jako zesilovač vnitřního hluku. Dalo by se tedy říci, že kvalitní skříň bývá obvykle také pěkně těžká.
Je zvykem, že se hlučnost počítačů měří v decibelech. To je chvályhodné, ale leckdy to nestačí. Číslo samo o sobě nemusí tolik znamenat, když nevíme, na jakých frekvencích onen hluk je. Lidský sluch nejcitlivěji reaguje právě na těch frekvencích, na kterých se přenášejí informace lidským hlasem. Naopak malou citlivost má na hluboké tóny, případně velmi vysoké zvuky.
Můžete mít kvalitní a tiché větráky, ale pro proudění vzduchu je velice důležitá zejména rozložení prvků samotné skříně
Jako velmi podstatný faktor berme v úvahu též subjektivní chápání hluku. Zatímco jednomu uživateli hluk nevadí, jiný z něj doslova šílí. Mezi další úhly pohledu patří i případné poškození sluchu, následkem čeho se změní citlivost na jednotlivé tóny (například velmi silné vnímání vysokých tónů, případně naopak). Své hraje také věk.
Článek vyšel ve spolupráci s časopisem Connect. Čtvrté letošní vydání Connectu nahlíží na současnou situaci v podnikovém IT – ekonomická situae není nejlepší, takže hledáme cesty, jak IT zefektivnit a tím pádem i šetřit. Z dalších témat doporučujeme například rozbor rozhraní pevných disků SAS-2, možnosti mikrotrubičkových datových optických rozvodů nebo význam optimalizace WAN spojů. Neméně zajímavá je vyčerpávající recenze profesionálního diskového pole. A tím výčet zdaleka nekončí. Více informací najdete zde.
Související články
Komentáře ke článku