В Санкт-Петербурге
+7 (812) 309-11-11

В Самаре
+7 (846) 266-11-22

В Минске
+375(17) 238-12-01

В Москве
+7 (495) 641-55-81

В Перми
+7 (342) 207-56-40

В Смоленске
+7 (4812) 20-07-27

В Казани
+7 (800) 700-82-30

В Ростове-на-Дону
+7 (863) 203-72-60

Рекомендации по организации системы кондиционирования ЦОД

При построении современного центра обработки данных (ЦОД), у которого стоимость одного квадратного метра может доходить до нескольких десятков тысяч долларов, очень важное условие — максимальная загрузка занимаемой площади. Решая такую непростую задачу владелец ЦОД приходит к мысли о необходимости более плотного размещения IT оборудования. Здесь важно учитывать одну очень непростую проблему, связанную с отводом большого количества тепла от каждой максимально заполненной стойки, которое будет выделяться в ходе работы аппаратуры.

В качестве примера расчета количества выделяемого тепла можно взять решения компаний IBM и DELL:

Решение от компании IBM

Решение от компании Dell

Получается, что полностью загруженная стойка требует охлаждающего воздушного потока от 4000 до 6000 м³/час.

Чтобы обеспечить требуемый воздушный поток, нужно установить перед стойкой с оборудованием как минимум три решетки размеров 600 Х 600 мм! Тогда перед каждой стойкой в помещении ЦОД должно быть не менее 1,8 метра, а если ряды стоек будут размещены лицом друг к другу, то проход между стойками будет шириной 3,6 метра, что ведет к неэффективному использования пространства.

Фактически, количество выделяемого тепла будет меньше расчетного, так как все серверы в стойке одновременно не загружены на 100%. Однако, не надо забывать, что с учетом использования виртуализации в ЦОД загрузка серверов будет увеличиваться и приближаться к 90% и даже более. Но даже если взять за основу цифру в 15 кВт (нагрузка стойки, о которой заявляют производители серверов), то все равно она достаточно высокая, и необходимо применять какие-то специализированные решения, которые могли бы обеспечить надлежащий уровень охлаждения без перегрева установленного в стойку оборудования.

Рассмотрим несколько стандартных подходов к воздушному охлаждению в ЦОД и посмотрим, как можно решить задачу охлаждения серверной стойки с выделением тепла до 15 кВт и даже до 25 кВт.

ЦОД с тепловой нагрузкой менее 2 кВт на один квадратный метр

Площадь помещения: 1000 м²
Тепловая нагрузка: 1 кВт/м²
Схема охлаждения: Кондиционеры с подачей воздуха установлены по периметру помещения и показаны зелеными прямоугольниками на рисунке ниже
Схема резервирования: n+2
Количество кондиционеров: 15 x 80 кВт

Типовое распределение холодного воздуха для решения поставленной задачи в ЦОД будет следующим:

Высота фальшпола: от 0,6 до 1,0 метра
Высота потолков: от 3 до 5 метров выше уровня фальшпола
Высота серверных стоек: от 2 до 2.4 метров

При увеличении нагрузки на серверную стойку такая схема уже не подойдет, так как будут возникать следующие проблемы:

Переход к оценке тепловыделения в одной серверной стойке

При возрастающих нагрузках в современных дата-центрах необходимо переходить к оценке и расчету тепловых нагрузок на серверную стойку, что позволяет более точно оценить и рассчитать систему охлаждения в ЦОД.

Также требуются другие подходы к размещению оборудования и распределению воздушных потоков в серверном зале.

Система с «горячими» и «холодными» коридорами позволяет повысить нагрузку на серверную стойку до 6 кВт

При нагрузке от 3 кВт до 6 кВт в ЦОДе требуется уже создать систему охлаждения с «холодными» и «горячими» коридорами. Холодный воздух попадает через решетки в фальшполе и подается спереди на серверные стойки. Два ряда серверных стоек устанавливаются лицом друг к другу и образуют зону подачи холодного воздуха — «холодный» коридор. Горячий воздух выходит сзади серверных стоек в коридор, который образует зону с горячим воздухом — «горячий» коридор.

К сожалению, данное решение уже не решает проблемы еще более плотного расположения серверов и выделения тепла свыше 5-6 кВт на одну стойку.

Создание «холодного бассейна» и повышение отвода тепла до 10-15 кВт со стойки

При выходе воздушного потока сзади серверных стоек возникает ситуация, когда часть горячего потока поступает в зону холодного воздуха и начинает там смешиваться, повышая температуру на входе в оборудования и снижая эффективность системы. При росте нагрузки свыше 5 кВт необходимо изолировать «холодные» и «горячие» коридоры. Тем самым поднимается КПД системы охлаждения дата центра и, как результат, снижаются эксплуатационные расходы. Стойки забирают холодный воздух спереди и выпускают нагретый воздух сзади, который уже не смешивается с холодным. При таком решении можно обеспечить охлаждение на каждую серверную стойку до 10 кВт. На рисунке ниже показан пример создания «холодного бассейна».

Преимущества «холодного бассейна»

При повышении нагрузки до 15 кВт добавляется верхняя перегородка в «холодном» коридоре, тем самым полностью его изолируя.

Фотография центра обработки данных с использованием «холодного бассейна»

Решение с использованием «активного пола»

Но что делать, если необходимо отводить свыше 10-15 кВт от каждой серверной стойки и при этом не увеличивать количество решеток в «холодном» коридоре? Отсюда возникает вопрос: как подать достаточный поток воздуха через то же количество решеток, чтобы серверы получили «свою порцию» холодного воздуха? Предлагается использовать решение итальянской фирмы Uniflair — «активный пол». Основной идеей охлаждения при помощи «активного пола» является подача гораздо большего регулируемого потока воздуха (до 4500 м³/час вместо 800-1000 м³/час от обычной решетки 600 Х 600 мм).

Установить просто вентилятор в подпольном пространстве было бы не достаточно для обеспечения гарантированного охлаждения серверных стоек. Важно правильно организовать воздушный поток как по давлению, так и по направлению воздуха, чтобы обеспечить подачу воздуха не только в верхнюю часть стойки, но и, в случае необходимости, обеспечить подачу холодного воздуха в ее нижнюю часть. Для этого панель «активного пола» помимо вентилятора, комплектуется процессором, датчиками температуры и поворотными ламелями. Важной особенностью этого изделия, является большой ресурс работы.

Устройство панели «активного пола»

1. Решетка
2а. Регулируемые лопасти — Зона А
2b. Регулируемые лопасти — Зона B
3. Фиксирующие скобы
4. EC вентилятор
5. Решетка подмеса воздуха
6. Электропанель
7. Контроллер
8. Датчик температуры — Зона A
9. Датчик температуры — Зона B

Ниже на иллюстрации показаны примеры исполнения «активного пола» для горизонтального и вертикального потоков, которые распределяется на две зоны.

Схемы решений на базе «активного пола» до 15 кВт на стойку и до 25 кВт на стойку

Применение системы «активный пол» позволяет повысить мощность тепловыделения стойки до 25 кВт!

Ниже показан пример решения с «активным полом» и «холодным бассейном».

Преимущества решения на базе «активный пол»

У любого решения есть свои плюсы и минусы. Ниже перечислим основные преимущества и недостатки «активного пола».

Недостатки

Подводя итог вышесказанному, можно составить схему поэтапного развития и модернизации дата-центра, состоящего из трех этапов:

  1. При проектировании ЦОД на первом этапе можно ограничиться расстановкой оборудования с организацией «холодных» и «горячих» коридоров.
  2. По мере роста нагрузки и мощности на втором этапе следует организовать «холодный бассейн» с полной изоляцией «холодного» коридора.
  3. Если потребуется большая мощность охлаждения, то необходимо установить «активный пол» в местах с максимальной нагрузкой серверных стоек.

Естественно, что дата-центр должен иметь достаточную мощность охлаждения прецизионными кондиционерами на всех этапах своего развития.

Наши сертификатыпоказать все

Сертификат ISO 9001-2008
Сертификат ГОСТ-Р
Сертификат на пределы огнестойкости