Где расположить системы охлаждения – в стойке или в ряду?

26 января 2015 г. | Лонгботтом Клайв | Категория: Обсуждаем статью

Пора сказать «нет» кондиционеру серверного зала и рассмотреть альтернативные варианты точечного охлаждения ЦОДа. Внутрирядные и внутристоечные системы – оптимальный способ рассеивания тепла.

Часто для охлаждения дата-центра используют огромные прецизионные кондиционеры CRAC, но это не означает, что вам следует делать то же самое.

Установки воздушного кондиционирования серверного зала (CRAC) нагнетают охлажденный воздух внутрь ЦОДа и гонят его вокруг оборудования. В большинстве случаев охлаждение этих больших массивов воздуха оказывается весьма неэффективным. Защита горячего и холодного коридоров снижает объем охлаждаемых воздушных масс, но тем не менее в результате мы имеем избыточные объемы воздуха, который необходимо охлаждать, чему сопутствуют дополнительные расходы на энергоснабжение CRAC.

Существуют альтернативы, которые заставят владельцев дата-центров пересмотреть свой взгляд на охлаждение: внутрирядные и внутристоечные системы зарекомендовали себя как высокоэффективные за счет снижения энергозатрат при одновременном повышении мощности охлаждения. Эти продукты, известные как системы замкнутого локального охлаждения, применяются в современных дата-центрах, потому что они специально спроектированы для высоких плотностей горячего IT-оборудования при скупых энергетических бюджетах.

Системы замкнутого локального охлаждения по своей природе более эффективны, чем системы CRAC – охлаждение идет непосредственно на IT-оборудование, вместо того, чтобы гулять по открытому пространству. За счет снижения объема охлаждаемого воздуха для этих систем требуются вентиляторы меньшего размера; к тому же поток воздуха легче направить на горячие узлы высокой плотности для приоритетного охлаждения особо нуждающегося в этом оборудования. При этом повышается непрерывность работы – сбой в системе вентиляции затрагивает лишь одну стойку или ряд вместо того, чтобы лишить охлаждения весь дата-центр разом. К тому же большинство этих систем являются модульными, их легко собрать, затраты на сборку минимальны, в систему легко встроить дополнительные устройства в зависимости от желаемой степени надежности, и, таким образом, в масштабе дата-центра повышается доступность сервисов.

Выбор между внутристоечным и внутрирядным кондиционером

В перечне систем систем замкнутого локального охлаждения есть два типа решений. Во-первых, это легко модифицируемые стоечные и рядные кулеры. Во-вторых, — системы, интегрированные в стойке, и системы непосредственного водяного охлаждения (тоже высокоэффективные).

Системы охлаждения, устанавливаемые на стороне задней дверцы шкафа, состоят в основном из холодной панели, которая выполняет роль задней стенки стойки. Вентиляторы направляют внешний воздух через переднюю часть стойки сквозь горячее оборудование. Кулер задней дверцы вытягивает тепло из воздуха и снова возвращает в дата-центр воздух, охлажденный до температуры окружающей среды. Тепло, абсорбированное жидкостью (чаще всего это вода) в задней дверце может быть использовано для нагрева воздуха или воды в здании. Системы охлаждения задней дверцы широко распространены и поставляются такими вендорами как IBM, Airedale International Air Conditioning, Eaton-Williams и другими.

Еще одна модификация упомянутого выше подхода, не требующая больших усилий, — выделенная стойка, — пример решения с изоляцией охлаждения. Она эксплуатируется как обычная стойка ЦОДа, но герметизирована со всех сторон как автономная система. Холодный воздух поступает снизу вверх внутри стойки, проходит через оборудование перед выходом через верх в горячее пространство, где тепло вентилируется либо аккумулируется, в зависимости от ситуации.

Автономные охлаждающие стойки производятся такими компаниями, как Chatsworth, Cruxial от Rackmount Solutions и Emerson Network Power, и используют охлажденный воздух, прогоняемый от подпольного пространства, либо имеют встроенные чиллеры у основания стойки. Поскольку такие системы являются полностью изолированными с фильтрацией входящего воздуха, они также подходят для серверных залов с единственной стойкой в «грязной» среде, например, на складе.

При решении вопроса о рядных системах охлаждения с некоторой модификацией здания существуют два главных подхода: системы, расположенные над рядом (top-of-row — так называемые доводчики) и внутрирядные системы.  При подходе top-of-row, небольшие системы CRAC устанавливаются наверху ряда серверных стоек, нагоняя сверху вниз охлажденный поток. В некоторых случаях оседающий холодный воздух может держать всю стойку на нужном температурном уровне. Однако при повышенных плотностях размещения оборудования, к моменту попадания на нижние ярусы воздух уже нагревается. В этих случаях следует использовать системы с вентиляторами, воздуховодами и направляющими потока для непосредственного охлаждения воздухом. Теплообменник или воздухозаборник снаружи ЦОДа удаляет излишки тепла из установок, расположенных в рядах. Поскольку эта зона не изолирована, воздух, идущий в дата-центр, потребует фильтрации и контроля влажности.

Внутрирядные системы охлаждения работают внутри ряда стандартных серверных стоек. Высота их корпуса - стандартная, что позволяет легко совмещать их в рядах и плотно соединять с IT-оборудованием для обеспечения эффективного охлаждения. Системы APC от Schneider Electric, Liebert от Emerson Network Power, Rittal и другие спроектированы таким образом, чтобы занимать как можно меньше места и при этом обеспечивать эффективное охлаждение до 70 кВт. Воздуховоды и направляющие потоков позволяют направлять воздух именно туда, где он необходим.

Внутристоечное охлаждение характеризуется наивысшей эффективностью среди воздушных систем охлаждения. Однако эти системы требуют более тщательного продумывания и проектирования, нежели простые модифицированные кулеры задней дверцы. Чиллеры размещаются прямо в стойке, забирая воздух извне и прогоняя его наружу через некое подобие теплообменника. Вендоры систем внутристоечного кулинга — Emerson Network Power, 42U и APC от Schneider Electric.

Более высокую эффективность по сравнению с внутристоечной системой можно получить лишь с помощью непосредственного жидкостного охлаждения, применяемого прямо на чипе (такие как продукты IBM Research Aquasar supercomputer, или Asetek), либо иммерсионного охлаждения (от таких вендоров как Iceotope, LiquidCool Solutions или Green Revolution Cooling).

Для тех, кто планирует увеличивать плотность своего IT-оборудования до наивысших ныне возможных величин, система замкнутого локального охлаждения может быть единственным способом избежать иммерсионного охлаждения, в корне меняющего подход к проектированию и эксплуатации.

Даже тем ЦОДам, которые еще далеки от максимальной плотности, внутристоечное и внутрирядное охлаждение позволит снизить затраты энергии, при этом улучшая общие показатели энергоэффективности дата-центра.

Теги: CRAC