Cool story

У вас свой ЦОД, или вы собираетесь его строить? Работаете с телекоммуникационным оборудованием? На рынке существует широкий спектр систем охлаждения «железа» — и целый ряд технологий их применения. О самых привычных и самых необычных рассказывает Петр Царьков, менеджер по продажам решений и развитию бизнеса Департамент инфраструктурных решений Softline.

Системы охлаждения обычно используются в той или иной комбинации: ни одну из них чаще всего нельзя полностью заменить другой, и понятно, что разным помещениям и оборудованию требуется соответственно разный подход.

Просто, как воздух…

Воздушная система охлаждения появилась первой. Самый простой способ охладить что-то — подуть на горячее.

Прямой фрикулинг — распространенный вид охлаждения, при котором тепло снимается путем прогона воздуха через оборудование напрямую с улицы. Горячий воздух затем снова «откидывается» наружу.

Затраты при этом небольшие — электричество нужно только вентиляторам. Это безусловный плюс: минимальный расход электроэнергии, который зависит только от мощности машинного зала (чем мощнее оборудование, тем мощнее вентиляторы).

Есть и минус: воздух нуждается в фильтрации. Телеком-оборудование очень дорогое, а воздух в городах грязный, так что без фильтров, которые значительно влияют на ценник охлаждающей системы и создают дополнительное сопротивление, не обойтись. Фильтр нужно часто менять, в ЦОДах по регламенту – каждый квартал.

Кроме того, поскольку на улице влажность нестабильная, а в ЦОДе должна быть постоянная, порядка 65-55%, ее тоже необходимо контролировать. Скажем, в Москве уровень влажности воздуха может достигать 99%, а это губительно для оборудования из-за образующегося конденсата, который может спровоцировать замыкание. Выход есть — осушители.

Прямой фрикулинг хоть и универсален, но все же применим не везде, он требует больших вложений изначально и дополнительных систем «на подхвате», плюс не подходит для круглогодичного использования. Так, в Москве его можно использовать семь месяцев в году.

Окупаться система прямого фрикулинга будет много лет – от 5 до 15.

…и, как воздух, хитро!

Косвенный фрикулинг включает в себя вспомогательные системы: помещение остается закрытым, напрямую воздух с улицы не прогоняется, а попадает через теплообменники. Проходя сквозь рекуператор, он охлаждает радиатор; воздух снаружи не сталкивается с воздухом внутри, который охлаждается за счет пластины, с помощью которой снимается тепло. Эта система популярна еще и потому, что предполагает наличие функции контроля влажности и температуры, т.е. косвенный фрикулинг — более «точный».

Но от климата мы все равно зависим, и круглый год данную систему, требующую конструктивных решений, использовать опять-таки не можем. Что касается энергозатрат, они выше, чем при прямом фрикулинге.

Прецизионные кондиционеры

Системы, о которых пойдет речь ниже, работают по принципу DX — directed expence, то есть прямых издержек. Внешнюю работу по переносу теплоты совершает компрессор — сердце любого современного фреонового кондиционера. С помощью вещества-хладгента (низкокипящей жидкости в газообразном состоянии) теплота переносится от охлаждаемого устройства. Так получается холод, который к объекту охлаждения передается с помощью воздуха или воды.

Преимущество подхода — высокая эффективность кондиционирования воздуха в помещениях. Одновременно такой кондиционер выступает и как осушитель.

Но прецизионный кондиционер недешев, и нужно быть готовым к огромным затратам на электроэнергию. Впрочем, плюсы перекрывают минусы!

Существуют модели кондиционеров, использующих также прямой и косвенный фрикулинг в своих системах: с мая по сентябрь они работают на фреоне, а в холодное время, особенно ночью, могут использовать фрикулинг. Кроме того, уже придумано большое количество вариантов исполнения: внутри стойки, над стойкой, потолочные, под фальшполом. Срок службы системы — не менее 10 лет.

Водяное охлаждение

Водяные кондиционеры во многом похожи на с фреоновые и внешне, и по конструкции: внутренние блоки у них устроены аналогично, только в теплообменнике циркулирует не фреон, а вода, взятая, к примеру, из градирни.

Возникает вопрос, как выбрать между фреоном и водой? В зависимости от задачи по охлаждению ЦОДа или телеком-помещения: фреоновое охлаждение выгодно при мощностях до мегаватта, а водяное — для всего, что выше.

Моментальный съем тепла обеспечивается внутристоечной водяной системой охлаждения, при этом вода находится в непосредственной близости к серверам, что многих пугает, и зря. Во-первых, серверы покрыты диэлектриком, во-вторых, многие заказчики уже убедились в безопасности метода. В том числе МГУ им. Ломоносова, который использует внутристоечные водяные системы для своих суперкомпьютеров.

Энергоэффективность

Российский бизнес привык считать единовременные затраты, не заглядывая в далекую перспективу. Об энергоэффективности компании начали заботиться всего пару лет назад, хотя еще в 2009 г. была принята и одобрена государственная программа повышения тарифов на электричество каждые 3-4 года — в целях популяризации энергоэффективных систем.

Коэффициент энергоэффективности PUE сегодня считают все дата-центры: у крупных он стандартно составляет 1,3; коэффициента, близкого к единице, достигают те, кто использует комбинацию прямого, косвенного и другого кулинга. И чем мощнее ЦОД, тем раньше эта комбинация окупится, при условии, конечно, что вы по максимуму загрузите его мощности.

Хай-тек системы

Несколько слов о «последнем слове техники» — системе с жидким фреоном. Для охлаждения погружные стойки окунаются в сжиженный газ Novec (его еще называют «сухой водой»), который циркулирует в большом бассейне, проходя через градирни и насосы.

Газ Novec производится двумя компаниями-монополистами и стоит очень дорого, так что позволить себе газовый бассейн могут единицы. В России мне известно всего две инсталляции: в государственном региональном институте и одной коммерческой компании.

Энергоэффективность его колоссальная. Эффект испарения делает теплообмен чрезвычайно интенсивным: если для 10 стоек серверов обычно требуется 60 м², то теперь можно уместить их всего на 20 м². Но важно помнить, что если реализовывать такое решение, то и комплектацию оборудования, самих серверов, тоже придется делать нестандартной! Как минимум, убирать вентиляторы и радиаторы.

То есть хай-тек идеально подходит той компании, которая строит ЦОД с нуля и может изначально заказывать серверы в определенной конфигурации, ведь нельзя просто взять существующую стойку и «кинуть» ее в бассейн с Novec-ом!

В мире существуют примеры еще более экзотичных решений для охлаждения оборудования. Так, в немецком Гархинге для этого используются грунтовые воды: артезианская вода поднимается в ЦОД и охлаждает замкнутый контур водяного охлаждения для серверов. Температура ее всего пять градусов, а прогонять можно много раз, пока не нагреется. Экономия электроэнергии при этом составляет 50%, поскольку работает только насос. А нагретая вода отправляется в водопровод.

Еще пример — плавучие ЦОДы компании Google, располагающиеся на баржах и охлаждающиеся глубинной водой. Первый был запущен в 2011 году, а сейчас их уже несколько.

В Финляндии есть несколько подземных ЦОДов за полярным кругом. Тепло от серверов отводится на теплообменник, который нагревается, подает градусы на турбину, где вырабатывается электричество, которым затем пользуются люди, живущие неподалеку.

Будущее за комбинированными системами, в которых и чиллер, и фреон, и фрикулинг, а также солнечная и геотермальная энергия — все применяется по необходимости.

Свои вопросы вы можете адресовать Петру Царькову напрямую:

Пишите: Petr.Tsarkov@softlinegroup.com