Новинки прецизионной техники для корпоративного сегменте

Антонов Антон, руководитель направления отдела инженерных систем, «Энвижн Груп»
Антонов Антон, руководитель направления отдела инженерных систем, «Энвижн Груп»
Потапов Денис, ведущий инженер отдела инженерных систем, «Энвижн Груп»
Потапов Денис, ведущий инженер отдела инженерных систем, «Энвижн Груп»

Современные центры обработки данных (ЦОД) являются специфическими инженерными сооружениями с большим количеством особых требований. Они обеспечивают постоянный доступ к размещенным на их территории различным информационным ресурсам 24 часа в сутки 365 дней в году. Непрерывность этой работы требует особого подхода ко всем инженерным подсистемам.

Система климат-контроля

Прежде всего, само здание ЦОД всегда строится с учетом максимальной защиты от внешних воздействий. Электрическая мощность, как правило, подается от двух или более независимых источников, система охлаждения проектируется для работы в широком диапазоне наружных температур для круглогодичной бесперебойной работы.

Одна из ключевых систем современного ЦОД – энергоэффективная система климат-контроля. Вне зависимости от погоды тепловыделение от центра обработки данных должно быть утилизировано, поскольку в случае отказа системы охлаждения температура в помещении ЦОД поднимется до критического значения в течение нескольких секунд, что может привести к отключению или даже выходу из строя дорогостоящего ИТ-оборудования.

В целях достижения соответствия систем кондиционирования и вентиляции современным требованиям производителями специализированного прецизионного оборудования разработан целый ряд технологических решений. Некоторые из них будут подробно рассмотрены в этой статье.

 

Шкафные прецизионные кондиционеры

Довольно долгое время одним из наиболее распространенных вариантов внутренних блоков систем охлаждения являлись шкафные прецизионные кондиционеры. Располагали их по периметру ЦОД с выдувом подготовленного холодного воздуха в пространство под фальшполом. Затем через перфорированные плитки фальшпола холодный воздух попадал в холодную зону к ИТ-оборудованию в серверных стойках. Серверное оборудование нагревало воздух, который засасывался через верхнюю часть шкафного прецизионного кондиционера и снова охлаждался.

Существенный недостаток этой системы – длинный путь доставки воздуха от стойки до шкафного кондиционера и препятствия на пути воздуха под фальшполом (трубопроводы, лотки с кабелем, система дренажа, системы пожаротушения и т. д.), что, в свою очередь, увеличивает энергопотребление вентиляторов кондиционеров.

Кроме того, с учетом зоны обслуживания шкафные прецизионные кондиционеры занимают значительную площадь, которая могла бы быть использована для размещения дополнительных стоек с ИТ-оборудованием.

К преимуществам такого типа систем относится относительная экономичность ее реализации при охлаждении большого количества стоек с малым тепловыделением.

Ключевые производители подобного рода систем – Emerson, Stulz, Uniflair, Hiref и др.

 

Внутрирядные кондиционеры

Внутрирядные кондиционеры – относительно новый тип оборудования, которое рассматривается как разумная альтернатива шкафным кондиционерам для охлаждения ЦОД. Внутрирядные кондиционеры в точном соответствии со своим названием встраиваются в ряд между серверными стойками. Такие кондиционеры выдувают холодный воздух непосредственно в холодную зону, доставляя его по кратчайшему пути прямо на вход ИТ-оборудования, установленного в серверных стойках ЦОД, минимизируя необходимый напор вентиляторов, что, в свою очередь, уменьшает энергопотребление.

Такое решение позволяет полностью отказаться от использования фальшпола, размещать инженерную инфраструктуру ЦОД в помещениях с низкими потолками, устанавливать серверные стойки с различным электропотреблением в одной зоне и быстро компенсировать локальные перегревы. В этом случае возможна и реализация поэтапного строительства. Отметим, что внутрирядное охлаждение в различных конфигурациях актуально для небольших и средних корпоративных центров обработки данных и имеет чуть большую стоимость по сравнению со шкафными кондиционерами.

На рынке указанное решение сегодня предлагают компании Conteg, Emerson, Stulz, Hiref, APC, Huawei и др.

 

Инновационные решения

Ряд производителей идут по пути совершенствования и дополнения существующих решений – они пробуют иные подходы и предлагают своим корпоративным клиентам достаточно интересные новинки. Например, компания Conteg реализует охлаждение серверных помещений и центров обработки данных на базе кондиционеров, которые могут быть установлены непосредственно на крыши серверных стоек либо подвешены к потолку над холодным коридором между рядами стоек. Такой кондиционер не занимает полезную площадь в серверном помещении, что дает возможность разместить дополнительные стойки с ИТ-оборудованием. В рамках решения производитель уделяет особое внимание технологиям для предотвращения затопления серверного оборудования в случае протечки кондиционера.

Принцип их работы таков: холодный воздух подается сверху – непосредственно в холодную зону перед ИТ-оборудованием, а выходящий из стоек нагретый воздух поднимается вверх и засасывается обратно кондиционером. Большой теплообменник с низким сопротивлением по воздуху позволяет использовать осевые вентиляторы с достаточно низким энергопотреблением. Применение такого рода устройств соответствует законам естественной конвекции воздуха: горячий воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз.

Для дальнейшего повышения эффективности работы кондиционеры дополняются системой изоляции холодного коридора, которая позволяет полностью разделить потоки холодного и горячего воздуха.

Похожее решение есть и у компании Emerson – кондиционеры серии XD. Помимо основных прецизионных блоков ставятся доводчики, которые монтируются в потолок над стойками или непосредственно на стойки. Дополнительное охлаждение направляется в нужный момент на зоны перегрева. Стоит отметить, что в качестве хладоносителя у них используется фреон вместо воды, что исключает повреждение оборудования в случае протечек.

Для помещений с высокой плотностью тепловыделения – до 35 кВт на стойку – компания Knurr предлагает технологию замкнутого охлаждения. В одном шкафу располагаются воздушно-водяной теплообменник с закрытым контуром, вентиляторы и собственно сами серверы. Ставка на значительную разницу температур между охлажденной водой и охлаждающим воздухом значительно повышает КПД установки. Еще одна характерная особенность решения: размещение охлаждающего блока внизу шкафа, а не на крыше или двери обусловлено тем, что при сбое вода из системы вытекает на пол и не повреждает оборудование.

Совершенно иной подход продемонстрировала компания Alfa Laval, представив концепцию тихоходной вентиляции (Low Speed Ventilation – LSV). В этом решении охлаждение происходит с низкой скоростью потока: 1,5–1,8 м/с против традиционных 8–9 м/с, что обеспечивает стабильную циркуляцию воздуха без угрозы возникновения избыточного давления внутри серверного помещения и образования «горячих точек».

Решение требует значительных объемов воздуха, поэтому охладители имеют большие размер и площадь поперечного сечения. Система вентилирования располагается за пределами серверного помещения, обеспечивая стойки с оборудованием достаточным терморегулируемым потоком воздуха на постоянной основе, потребляя при этом гораздо меньше электроэнергии, чем стандартные решения для охлаждения ЦОД.

В целях повышения эффективности прецизионного оборудования в жаркую и сухую погоду зачастую применяются различные варианты охлаждения наружных блоков систем кондиционирования. Одно из доступных здесь решений – туманообразование высокого давления. Для оптимальной работы системы, основанной на принципе испарения, вода по необходимости распыляется каплями от 3 до 7 микрон – тогда для моментального перехода из жидкого состояния в газообразное из окружающего пространства поглощается достаточное количество тепла. Если удается снизить температуру воздуха на входе в конденсатор на 12 °C, то можно добиться снижения затрат на электроэнергию более чем на 30% и существенно продлить срок службы системы кондиционирования в целом.

Туманообразование может дополнительно использоваться для создания и поддержания комфортного микроклимата на заданной территории. Готовая система собирается из комплектующих разных производителей – в зависимости от условий эксплуатации и технических требований проекта.

Компания Huawei развивает направление мобильных центров обработки данных. Система охлаждения контейнерных ЦОД построена на базе внутрирядных кондиционеров собственного производства. Кондиционеры и стойки образуют горячие и холодные коридоры, а для увеличения эффективности кондиционеров горячий коридор изолирован. Наружные блоки кондиционеров располагаются либо на торце, либо на крыше контейнера.

Стоит отметить, что контейнеризация коридоров – одно из обязательных решений при строительстве современного центра обработки данных. Это вполне закономерно, поскольку механическое разделение горячих и холодных коридоров – наилучший, на наш взгляд, способ повысить производительность климатического оборудования, создать более благоприятную среду для серверов и повысить энергоэффективность всего ЦОД.

Такие производители, как Conteg, Panduit, Huawei, Emerson и некоторые другие, прекрасно справляются с этой задачей.

 

Драйверы развития рынка

Как видим, взаимозависимость двух основных технологических параметров – энергопотребления и охлаждения – лежит в основе предложений каждого из упомянутых производителей. Логично предположить, что поиск оптимальных решений по повышению эффективности этих компонентов станет основным драйвером развития рынка оборудования для центров обработки данных в ближайшей перспективе.

Вот несколько наиболее важных направлений:

  • повышение температуры в ЦОД. Одной из полезных тенденций является повышение температуры в ЦОД до 35 °C на входе в систему кондиционирования. Производство холодной воды – самая дорогостоящая часть процесса. Более того, существует большая разница в энергозатратах при производстве холодоносителя с температурой, например, 10 и 15 °C, т. е. повышение температуры холодоносителя обеспечивает экономию энергопотребления системы кондиционирования. Это станет возможным благодаря тому, что производители процессоров, графических контроллеров, накопителей и других комплектующих для ЦОД смогут выпускать больше компонентов, способных работать при гораздо более высоких температурах со значительно меньшим электропотреблением без снижения их вычислительной мощности;
  • естественное охлаждение и утилизация излишков тепла. Применение систем с естественным охлаждением и использование технологий рекуперации тепла для обеспечения предварительного нагрева воды коммунально-бытового назначения станут одним из неотъемлемых требований при проектировании современного ЦОД;
  • совершенствование систем мониторинга и диспетчеризации. Современные автоматизированные системы диспетчерского управления (АСДУ, Data Center Infrastructure Management – DCIM) уже умеют в реальном времени обеспечивать мониторинг показателей эффективности, предупреждать о сбоях и возможных неполадках оборудования, контролировать использование имеющихся в наличии электрических мощностей, предоставлять доступ к параметрам подключенного оборудования, отрабатывать сложные алгоритмы оптимизации работы систем охлаждения и питания для снижения общего энергопотребления в зависимости от изменения внешних условий или режима работы ИТ-оборудования. Расширение функциональных возможностей подобных систем и внедрение дополнительных аналитических модулей станут важным этапом развития рынка решений для ЦОД.

Заключение

Обеспечение микроклимата в помещениях центров обработки данных – очень сложная и интересная задача для инженеров и проектировщиков. Как и в любой сфере, порой сложно разобраться во всех деталях и определиться, какая из доступных по соотношению цена/качество конфигураций подойдет вам идеально.

Самый разумный ход для решения задачи оптимизации инвестиций в строительство дата-центра – выбрать квалифицированного подрядчика, способного реализовать комплексный подход и предложить интеграцию всех ключевых подсистем в единое целое.

 

 

 

 

Поделиться:
Спецпроект

ИТ-стартапы в сезон венчурной зимы

Подробнее
Спецпроект

Платформа RPA на вырост. Ускоренная миграция с импортного решения на отечественное

Подробнее


Подпишитесь
на нашу рассылку