От неизолированного коридора к изолированному

Недавно мы запустили свой собственный Telegram-канал. Подписывайтесь. Там есть контент, которого нет и никогда не будет здесь, на сайте.

При проектировании системы кондиционирования для новых центров обработки данных сегодня уже не встает вопрос коридорной структуры дата-центра, чередования горячих и холодных коридоров, а также использования в большинстве случаев шкафных кондиционеров с нижней раздачей (под фальшпол) холодного воздуха. Однако с течением времени с запада приходят новые каноны проектирования охлаждения в ЦОД, например, изоляция коридоров.

Традиционные проблемы с охлаждением в ЦОД

Для начала упомянем некоторые традиционные проблемы в ЦОД, которые, собственно, и не являются проблемами, если бы не система кондиционирования, наиболее страдающая от этих фактов:

- наличие неплотностей, щелей, отверстий в фальшполу,

- рециркуляция горячего потока через свободные юниты стойки,

Недавно мы запустили свой собственный Telegram-канал. Подписывайтесь. Там есть контент, которого нет и никогда не будет здесь, на сайте.

- завышенная скорость воздуха под фальшполом.

Первые две проблемы приводят к смешению холодного и горячего потоков и к стиранию температурных границ между ними. Третья – к перегрузке вентилятора в кондиционере или к недостаточному количеству воздуха, доходящего до серверов.

Следствием третьей проблемы, очевидно, является недостаточное охлаждение ИТ-оборудования. А о следствиях первых двух скажем подробнее.

Смешение холодного и горячего потоков приводит, как уже сказано, к меньшей разности температур между ними. Это означает, что горячий поток, идущий к кондиционеру, окажется менее горячим. Как показывает практика, его температура составит от 20 до 26С.

В свою очередь к стойкам будет подаваться меньше холодного воздуха, т.е. его температура должна быть ниже. Это означает, что кондиционер входящие 20-26С должен охладить в среднем до 14-20С. Для этого температура охладителя (будь то фреон или вода) должна составить около 7-10С.

Недавно мы запустили свой собственный Telegram-канал. Подписывайтесь. Там есть контент, которого нет и никогда не будет здесь, на сайте.

Столь низкий перепад температуры по воздуху (6С) означает необходимость в его высоком расходе (чтобы обеспечить номинальную холодильную мощность), т.е. повышенную мощность вентилятора. А столь низкая температура охладителя – повышенное энергопотребление холодильного контура (получение холода на более низком температурном уровне требует больших затрат энергии, холодильный коэффициент ниже) и меньший диапазон наружных температур воздуха, при которых возможно использование режима свободного охлаждения (фрикулинга).

К чему стремимся

Таким образом, во избежание вышеописанных проблем необходимо добиться следующего:

- холодный воздух должен подаваться строго только на сервера

- не перемешивать холодный и горячий потоки

- не должно быть зон с аномальным движением воздуха

- использование EC-вентиляторов для обеспечения возможности регулирования расхода воздуха

Недавно мы запустили свой собственный Telegram-канал. Подписывайтесь. Там есть контент, которого нет и никогда не будет здесь, на сайте.

- температура воздуха должна быть по возможности выше (18-27С согласно рекомендациям ASHRAE или 25С согласно рекомендациям на основе опытной эксплуатации ЦОД)

- горячий коридор должен быть горячим! Его не надо охлаждать путем добавления перфорированных плиток в фальшпол в горячем коридоре! Более того, вообще горячего воздуха в ЦОД не надо бояться, ведь он поступает к кондиционерам, а не к стойкам.

- повышать температуру хладоносителя. Чем она выше, тем ниже затраты на холодоснабжение и тем больше возможностей для использования фрикулинга.

Методы достижения эффективности охлаждения ЦОД

Для достижения вышеуказанных пунктов можно порекомендовать следующие конкретные меры:

- использование коридорная схема, чередование холодных и горячих коридоров

- установка заглушек в свободных юнитах стоек и в вертикальных кабельных каналах

- заделка, заглушка технологических вырезов в фальшполах (которые остаются после прохода лотков, кабелей, трубопроводов и т.д)

- контейнеризация (изоляция коридоров). При использовании раздачи холодного воздуха через фальшпол рекомендуется изолировать холодный коридор: установить двери по торцам и пластиковые панели на потолке, закрепленные на специальных уголках для удобства монтажа и подгонки конструкции под фактическое расположение стоек. При этом, возможно, даже нет смысла использовать перфорированные плитки фальшпола, а можно установить буквально «решетку» с минимальным сопротивлением, так как функцию стабилизации избыточного давления в изолированном коридоре берут на себя сервера: мы просто наполняем его холодным воздухом, а аэродинамическим барьером является ИТ-оборудование.

Результирующая картина

После внедрения приведенных выше советов температурная ситуация в ЦОД значительно изменяется:

- подача воздуха кондиционерами с температурой 22-27С

- температура воузда на входе в кондиционер 30-40С

- температура хладоносителя 12-18С.

Итак, перепад температуры воздуха достигает 13С, что более чем вдвое ранее указанного (6С), следовательно, расход воздуха можно сократить вдвое. С этим успешно справятся предложенные электронно-коммутируемые вентиляторы. Причем их энергопотребление при этом упадет в 8 раз (зависимость, согласно законам физики, кубическая).

Повышение температуры хладоносителя в среднем на 5С ведет к снижению энергопотребления холодильного цикла на 15%, а также на те же 5С расширяет диапазон использования фрикулинга.