Модули холода

Основные тенденции в области охлаждения ЦОД состоят в перемещении кондиционеров (источников холода) ближе к основному оборудованию (источнику тепла), более активном использовании технологий естественного охлаждения и поиске новых, максимально экономичных способов охлаждения.

Первая тенденция проявляется в росте популярности двух видов систем охлаждения — внутрирядных, когда блоки кондиционеров встраиваются в ряды монтажных стоек 19, и внутристоечных, обеспечивающих локальное охлаждение на уровне отдельного шкафа. В обоих случаях блоки охлаждения обычно снабжаются водой или другим жидким теплоносителем, а поскольку и те и другие можно добавлять по мере развития ЦОД, такие решения часто называют модульными.

Интерес к модульным системам охлаждения обусловлен в первую очередь повышением средней мощности энергопотребления в расчете на одну стойку. Когда эта характеристика превышает определенный уровень (обычно 5–10 кВт на стойку), применение классического решения — шкафных кондиционеров типа CRAC, работающих на весь вычислительный зал и подающих воздух под фальшпол, — становится невозможным или экономически неэффективным. Вместе с плотностью энергопотребления повышается и динамика его изменения, что связано с внедрением технологий виртуализации. Динамическая оптимизация использования вычислительных ресурсов может приводить к тому, что пики потребления электроэнергии будут перемещаться от стойки к стойке внутри вычислительного зала.

По данным Data Center Solution Team компании APC by Schneider Electric, внутрирядные кондиционеры, появившиеся около пяти лет назад, занимают сегодня порядка 15% всех систем кондиционирования в ЦОД, что дает основание говорить об их успешности. Размещение кондиционеров в непосредственной близости от источников тепла позволяет повысить эффективность их работы и предсказуемость охлаждения в целом. Например, выделение группы шкафов с максимальным тепловыделением в отдельную зону даст возможность применять адекватное охлаждение в соответствии с мощностью потребления, не переохлаждая все помещение ЦОД.

К преимуществам внутрирядных систем, помимо возможности охлаждать стойки с высоким уровнем тепловыделения, эксперты относят сокращение пути «следования» охлаждающего воздуха (следовательно, энергозатраты на его подачу уменьшаются), отсутствие необходимости в фальшполе и более равномерное распределение воздуха в холодном коридоре.

Важным достоинством таких систем является их компактность. Если для традиционного решения необходимы значительный по высоте фальшпол, а также зона над кондиционером для беспрепятственного забора нагретого воздуха, то внутрирядные системы гораздо менее требовательны к высоте помещения. Кроме того, внутрирядный кондиционер занимает значительно меньшую площадь, чем традиционный. Если сравнить внутрирядный и шкафной кондиционеры с одинаковой холодопроизводительностью (20 кВт), то с учетом сервисной зоны второй займет в полтора раза большую площадь.

Рынок внутрирядных кондиционеров с каждым годом расширяется. С появлением большого числа моделей таких кондиционеров у проектировщиков появилась возможность оптимизировать построение системы охлаждения с учетом специфики конкретного объекта. Сегодня внутрирядные кондиционеры шириной 300 и 600 мм, работающие как на холодной воде, так и на фреоне, широко представленны производителями оборудования.

Классические решения тоже развиваются и дорабатываются, например, комплектуются средствами изоляции холодных/горячих коридоров и/или вытяжными трубами, что значительно повышает эффективность охлаждения.

Хотя внутрирядные и внутристоечные блоки охлаждения во многом соответствуют привлекательной концепции модульности, нельзя забывать о том, что возможности масштабирования могут быть ограничены характеристиками базовой инженерной инфраструктуры. Чтобы построить действительно эффективную систему, надо еще на этапе проектирования учесть особенности дальнейшего развития, в частности, заранее смонтировать систему трубопроводов для подключения дополнительных внутрирядных кондиционеров, когда возникнет такая необходимость.

Альтернативные решения

Охлаждение испарением (адибатное). Еще двадцать лет назад широко использовались форсуночные камеры, которые летом выполняли функцию кондиционирования. Но они недостаточно гигиеничны, и потому их стали заменять на системы охлаждения на базе парокомпрессионных или абсорбционных машин (чиллеров). Предлагаемые сегодня в рамках концепции Green Cooling решения тоже используют форсуночное распыление воды, но образуемая при этом влага не попадает в обслуживаемый объект, а выбрасывается в атмосферу, присутствуя только во внешнем контуре, который связан с внутренним рециркуляционным контуром через теплообменник рекуперативного типа.

Применение подобных систем значительно (почти на 85%) сокращает потребность в механическом охлаждении, а для некоторых регионов позволяет полностью отказаться от него либо использовать чиллеры лишь в качестве средства резервного холодообеспечения. Кроме того, в последнее время наметилась тенденция преимущественного использования рекуперативных теплообменников пластинчатого типа вместо первоначально предлагавшихся роторных теплообменников, а также наблюдается более жесткий подход к качеству используемой воды, что вызывает необходимость соответствующей ее подготовки, как правило методом обратного осмоса.

Чтобы обеспечить все потребности охлаждения за счет технологии испарения, ЦОД должен располагаться в климатическом поясе, где средняя температура воздуха невысока. Там, где летом жарко, эта технология может использоваться как вспомогательная (что предусмотрено, например, в системе EcoBreeze) для повышения эффективности всей системы охлаждения.

На сегодняшний день практически все системы охлаждения предполагают прохождение холодного воздуха через сервер. Различия в том, как осуществляется его охлаждение до нужной температуры. Многие эксперты отмечают, что будущее систем охлаждение ЦОД — в непосредственном подводе холодоносителя к источнику тепла (например, процессорам) без промежуточной среды — воздуха. Сейчас уже есть прототипы таких систем охлаждения, но высокая стоимость пока сдерживает их внедрение.

По метериалам "Журнала сетевых решений/LAN"