Когда речь заходит об энергосбережении в центре обработки данных, на ум сразу приходят многоядерные процессоры, твердотельные накопители и блейд-серверы. Это совершенно справедливо. Однако по меньшей мере такими же, а иногда и более эффективными оказываются простые конструктивные изменения — например, отделение коридоров. Правильно размещенные перегородки и потолочные элементы могут разгрузить климатическую технику на десятки процентов.

Там, где раньше было достаточно простых серверных помещений, сейчас нужен ЦОД. На предприятиях постоянно растет потребность в ИТ-сервисах, поэтому появляются все новые и новые ряды серверных шкафов. Сами серверы становятся все более производительными, и на один серверный шкаф сейчас приходится больше вычислительной мощности, чем когда-либо прежде. В зависимости от того, какие серверы используются (обычные или блейд-серверы), одна серверная стойка может выделять до 30 кВт тепла, и климатическая техника должна каким-то образом выводить это тепло из ЦОД. Однако конструкция многих ЦОД осталась в том же состоянии, что и при первоначальном вводе в эксплуатацию.

Проблема: смешивание потоков воздуха

Даже в тех многочисленных ЦОД, которые появились в последние годы, было реализовано только активное охлаждение с использованием агрегатов контроля микроклимата. Проблема, однако, состоит в смешивании потоков холодного и горячего воздуха в коридорах между рядами шкафов. Стойки располагаются друг напротив друга, их передние стороны разделяет узкий коридор, и параллельно ему идет такой же коридор между задними сторонами. При циркуляционном воздушном охлаждении холодный воздух подается к передним сторонам стоек (то есть в холодный коридор) снизу из-под перфорированного фальшпола. Также возможна подача холодного воздуха через охладитель между отдельными серверными шкафами. Этот вариант называется внутрирядным охлаждением. Выбор между этими двумя системами охлаждения зависит, с одной стороны, от конструктивных особенностей помещения и, с другой стороны, от тепловой нагрузки, создаваемой одной серверной стойкой. Как правило, система циркуляционного воздушного охлаждения справляется с выделяемым теплом мощностью не более 6 кВт на шкаф. При более высоком энерговыделении необходимо использовать внутрирядное охлаждение. Вне зависимости от того, как холодный воздух попадает в холодный коридор, серверы всасывают этот охлажденный воздух, он нагревается и выводится наружу с задней стороны серверов в так называемый горячий коридор. Горячий воздух поднимается вверх, где расположенные на потолке воздуховоды вновь направляют его в системы охлаждения, и цикл повторяется. Между потолком и шкафами существует некоторое пространство, через которое горячий воздух, выдуваемый из задних стенок стоек, может попасть к передней части стоек с впускными отверстиями серверов. Потоки холодного и горячего воздуха перемешиваются. В результате этого неизбежно снижается эффективность всей системы охлаждения.

Система отделения коридоров — средство от рециркуляции

Для создания системы отделения коридоров в ЦОД клиенты ищут системного поставщика, который одинаково хорошо разбирается и в стойках, и в системах охлаждения, может наладить подачу электроэнергии с помощью ИБП и поставляет также измерительные системы (например, PDU, протокольные блоки данных), средства мониторинга и программное обеспечение.

При проектировании ЦОД рециркуляция очень часто упускается из внимания. При этом именно в области охлаждения можно достичь значительной экономии с помощью простых механических средств. Но постепенно все больше предприятий приходят к пониманию преимуществ отделения коридоров. Это конструктивное решение позволяет аккуратно разделить потоки холодного и горячего воздуха. Они больше не перемешиваются, в результате чего повышается эффективность работы системы охлаждения, что положительно сказывается на энергопотреблении и резерве мощности климатической техники. С помощью перегородок между коридорами отделяются друг от друга зоны всасывания и подачи воздуха с двух сторон стоек. Перегородки, устанавливаемые в пространстве от стоек до потолка, чаще всего изготавливаются из прозрачных листовых материалов, так как над ними висят светильники, освещающие помещение. Боковые перегородки могут быть сделаны из металла или пластика и оборудованы дверями для доступа к шкафам. В большинстве случаев в них требуется встраивать большие стекла, чтобы можно было следить за серверами. Разумеется, большое значение имеет также пожарная нагрузка перегородок, и обычно к ним предъявляются как минимум требования стандарта DIN 4101/B1 (слабая воспламеняемость). Впускные форсунки систем пожаротушения находятся внутри отделенных отсеков, и, когда при пожаре в них будет поступать газ, может возникнуть избыточное давление, однако оно снимается благодаря специальным клапанам в потолочных перегородках.

Функциональность и привлекательный дизайн

В давно существующих ЦОД ряды стоек часто неоднородны, поэтому приходится сглаживать разницу в их высоте и глубине. Проще всего проектировать систему отделения коридоров в относительно новых ЦОД, в которых все стойки приобретены у одного производителя. Конкретные технические характеристики решения зависят от множества факторов. К примеру, некоторые заказчики ищут быстрореализуемое и недорогое решение. Им подойдут прозрачные пластиковые экраны и панели. А компании, предоставляющие услуги хостинга, должны обеспечивать своим клиентам доступ в помещения ЦОД, поэтому в их случае существенное значение имеет дизайн. Решение должно быть не только функциональным, но и привлекательным внешне, соответствующим пожеланиям заказчика.

Возможность разделения потоков холодного и горячего воздуха

Мы говорим об отделении коридоров, потому что возможна сепарация как холодного коридора, так и зоны со стороны выдува воздуха, то есть горячего коридора. Как правило, компании используют вариант с отделением холодного коридора хотя бы по той причине, что производители серверов устанавливают требования к температуре приточного воздуха, и поэтому поступающий воздух необходимо контролировать. Но иногда целесообразно также отделение горячего коридора. Например, это имеет смысл, если в крупном ЦОД, в котором охлажденный воздух подается к серверам через фальшпол, несколько серверных стоек отличаются крайне высокой тепловой нагрузкой. Выдуваемый ими очень горячий воздух должен быть изолирован от циркуляционных воздухоохладителей, и эту задачу весьма эффективно и быстро решает отделение горячего коридора перегородками. Конечная цель при этом состоит в полном отделении друг от друга потоков горячего и холодного воздуха и, как следствие, обеспечении оптимальной рабочей температуры серверов. Важную роль играет так называемая комфортная температура серверов, которая различается в зависимости от производителя и окружающих условий. Американское общество инженеров по отоплению, холодильной технике и кондиционированию воздуха (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ASHRAE) рекомендует значения от 18 до 27 градусов, на практике эта температура составляет 20–25 градусов. Чтобы к впускным отверстиям серверов подавался воздух температурой 18 градусов, холодильная техника должна охлаждать его до начальной температуры около 15 градусов. Начальная температура имеет решающее значение для КПД охлаждающего контура. Чем выше заданная начальная температура, тем меньше расход охлаждающей мощности агрегатов. Без отделения коридоров установить нужную температуру серверов можно только для отдельных частей серверного шкафа. Непосредственно рядом с отверстиями, из которых подается воздух, температура поддерживается на требуемом уровне, но чем дальше от них расположены серверы, тем выше поднимается температура вследствие рециркуляции. Образуются тепловые застои, которых почти не достигает охлажденный воздух, и результатом становятся значительные расхождения в температуре между серверными шкафами. Лишь отделение коридоров позволяет обеспечить правильную температуру серверов на большой площади.

Потребность в надежном партнере

Благодаря своим преимуществам и относительно низким издержкам этот простой способ повышения эффективности пользуется большим спросом. Но поскольку ЦОД — это нервный центр всего предприятия, клиенты предъявляют высокие требования к поставщикам подобных решений. Кроме того, одного отделения коридоров еще недостаточно — необходимо отрегулировать существующую систему охлаждения в соответствии с новыми условиями. Таким образом, клиенты ищут системного поставщика, который одинаково хорошо разбирается и в стойках, и в системах охлаждения, может наладить подачу электроэнергии с помощью ИБП и поставляет также измерительные системы (например, PDU, протокольные блоки данных), средства мониторинга и программное обеспечение.