Прогресс последних лет привел к тому, что объемы обрабатываемых данных и необходимая для этого инфраструктура достигли таких масштабов, которые ранее было даже сложно представить, а значит, владельцам ЦОД регулярно приходится приводить свою инфраструктуру в соответствие с актуальными потребностями. Это касается как уже существующих ЦОД, вынужденных по максимуму использовать свои ресурсы, так и планирования новых вычислительных центров, оснащение которых должно отвечать многочисленным текущим запросам и будущим задачам.

Такие компании, как Weiss Doppelbodensysteme, работающие в этом сегменте рынка, предлагают ряд новых решений для кондиционирования воздуха в ЦОД. По словам руководителя компании Weiss Doppelbodensysteme, все началось с идеи дополнить возможность ручной регулировки подачи воздуха в плитах для двойных полов системой электронного управления. При ручной регулировке, как правило, единожды устанавливается положение, соответствующее максимальной нагрузке на охлаждаемую стойку, что позволяет предотвратить избыточный расход холодного воздуха.

Такой подход оправдывает себя, если для давления воздуха в двойном полу задается фиксированное значение (в диапазоне от 10 до 20 Па). После достижения заданного давления вентиляторы климатических установок могут уменьшить подачу воздушных масс в пространство двойного пола. Чем больше лишних отверстий в плитах двойного пола, тем больше кинетической энергии тратится на перемещение холодного воздуха. Специалисты уже давно поняли, что необходимо максимально уплотнять находящиеся в горячих коридорах отверстия в двойном полу, предназначенные для прокладки кабелей, а также точно настраивать систему регулирования подачи воздуха в холодных коридорах.

До сих пор не существовало способов компенсации колебаний нагрузки на отдельные стойки, что часто приводило к избыточной подаче холодного воздуха, особенно если стойки работали не на полную мощность. В последние годы приобрела популярность концепция изоляции холодных коридоров и забора избыточного холодного воздуха, что позволяет не расходовать его понапрасну, а использовать для охлаждения других стоек в холодном коридоре.

 

Рисунок 1. Оптимизированные двойные полы позволяют предоставлять необходимые объемы холодного воздуха именно тем стойкам, где это действительно требуется.
Рисунок 1. Оптимизированные двойные полы позволяют предоставлять необходимые объемы холодного воздуха именно тем стойкам, где это действительно требуется.

Концепция автоматизированного регулирования подачи воздуха базируется на другом подходе, предусматривающем подачу холодного воздуха отдельным стойкам именно в том количестве, которое им действительно необходимо (см. Рисунок 1). Наряду с Weiss Doppelbodensysteme пионерами в этой области являются компании Uniflair и Prior1. На данный момент Weiss Doppelbodensysteme предлагает под маркой Eco Logic Panel два варианта исполнения плит для двойных полов. В течение нескольких секунд площадь отверстий в этих плитах может быть изменена — в зависимости от температуры или расхода электроэнергии — для подачи действительно необходимого объема холодного воздуха.

Исходя из конкретных потребностей ЦОД в качестве параметров регулирования можно использовать температуру в стойках или их энергопотребление. При этом необходимо предварительно задать, какой температуре или энергетической нагрузке должен соответствовать тот или иной размер отверстий в плитах. Переход из одного положения

в другое регулируется централизованным модулем управления производства компании Carel. Мастер-узел может управлять несколькими плитами, к которым он подключается посредством полевой шины. Такой узел может быть реализован избыточно по схеме N+N или N+1. Надежность системы обеспечивается при помощи предохранительного механизма (Failsafe) и развитой системы аварийной сигнализации. Управление системой и контроль за ней осуществляются посредством специально разработанного Web-приложения.

Все это способствует обеспечению прозрачности учета ресурсов. Предотвращение напрасной утечки холодного воздуха позволяет избежать дополнительных затрат энергии на его охлаждение и перемещение, а значит, экономит денежные средства. С учетом постоянно растущих цен на электроэнергию этот факт все чаще становится неоспоримым аргументом в пользу инвестирования в новые технологии. Однако решающим фактором для достижения высоких показателей окупаемости инвестиций (Return on Investment, ROI) является то обстоятельство, что нагрузка на стойки постоянно изменяется, и плиты с технологией автоматической регулировки отверстий способны реагировать на такие колебания. Ведь, по сути, в правильно сбалансированной системе каждое изменение состояния плит обеспечивает некоторую экономию.

Вместе с тем повышается и надежность работы систем, поскольку данная технология позволяет предотвратить возникновение тепловых очагов (Hotspots). Зачастую тепловые очаги формируются не в самой горячей точке ЦОД, так как мощные модульные серверы (Blade Server) с сильными вентиляторами фактически отбирают у других серверов холодный воздух. А если система способна управлять имеющимися ресурсами таким образом, чтобы везде предоставлялся только действительно необходимый объем охлажденного воздуха, общая термодинамическая надежность повышается. Поэтому такие системы оптимальны и для уже существующих, и для только создаваемых ЦОД, где для отвода тепла используется подача холодного воздуха через двойные полы.

В последние годы производители оборудования и владельцы ЦОД переходят от хладогенераторов с прямым испарением на климатические установки с водным охлаждением, причем последние теперь размещаются вплотную к серверным шкафам, то есть непосредственно возле источников тепла. В зависимости от нагрузки они предназначаются для охлаждения либо отдельных стоек, либо коридоров. Их основными преимуществами являются значительное сокращение затрат кинетической энергии на перемещение воздушных масс, а также тот факт, что вода обладает существенно лучшей теплопроводностью, чем воздух. При этом в наших широтах может использоваться и наружное охлаждение.

Компания Weiss Doppelbodensysteme применила этот подход при реализации водного охлаждения для двойных полов. Стандартная стальная вентиляционная плита для двойных полов оснащается теплообменником, вентилятором, а также необходимыми датчиками и элементами управления. Такие плиты размещаются по мере необходимости в горячих и холодных коридорах. Выделение горячего воздуха серверными стойками фиксируют датчики температуры, после чего вентилятор засасывает нагретый воздух в пространство двойного пола, пропуская его через теплообменник.

 

Новый взгляд на двойные полы
Рисунок 2. Jet Panel — это вентиляционная плита для двойных полов, оснащенная вентилятором. Она позволяет обеспечить подачу холодного воздуха в плохо вентилируемые области.

Производи-тельность одной плиты Hydro Logic Panel составляет 10 кВт. Если разместить одну плиту за стойкой, а другую перед ней, то в сумме получится 20 кВт. По мере необходимости эта мощность может использоваться для одной или нескольких стоек, при этом сама система охлаждения скрыта в пространстве двойного пола. Дополнительное преимущество данного решения заключается в том, что для добавления охлаждающей мощности не потребуется демонтировать серверные стойки. Кроме того, эта технология позволяет в любой момент осуществить масштабирование системы, причем без увеличения числа «бездумных» кулеров. Таким образом, владелец ЦОД может заменить два боковых кулера на одну дополнительную серверную стойку.

В качестве полезной опции можно рекомендовать разработку Jet Panel — вентиляционную плиту для двойных полов с мощным вентилятором (см. Рисунок 2): она может использоваться как отдельно для направления холодного воздуха в плохо вентилируемые области ЦОД, так и комбинироваться с системами Eco Logic Panel и Hydro Logic Panel. Такие решения позволяют повысить гибкость систем охлаждения, поскольку теперь стальные вентиляционные плиты могут, в зависимости от потребностей, оснащаться вентиляторами, средствами для регулирования подачи воздуха или теплообменниками. Эти плиты доступны также в исполнении для потолочного монтажа, что позволяет получить дополнительную мощность в горячих или холодных коридорах.

Бернт Готтшлинг — руководитель компании Weiss Doppelbodensysteme.

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF