Новый подход к охлаждению

03 февраля 2016 г. | Гюлназарян Давид

О принципиально новом подходе к охлаждению дата-центров рассказывает Давид Гюлназарян, менеджер компании Alfa Laval по развитию продаж оборудования для охлаждения центров обработки данных.

Компания AlfaLaval в последнее время сделала ставку на технологии более низкой скорости вентиляции при охлаждении дата-центров. С чем это связано?

Началось все с того, что компания Boersema, эксперт в проектировании дата-центров, занялась решением одной серьезной проблемы. Дело в том, что в ЦОДах, которые она проектировала с использованием традиционных подходов к охлаждению, при максимальной нагрузке начинали проявляться зоны перегрева, так называемые hot spots.

Почему это происходит? По разным причинам. Нагрузка в течение дня ведь неравномерная. Состояние серверов изменяется динамически. Например, сервер обработки финансовых операций испытывает пиковую нагрузку в последние три дня каждого месяца. А соседняя стойка может вмещать игровой сервер, который максимально загружен в период возвращения пользователей из школы или с работы.

Еще в одной стойке может быть установлен сервер резервирования, который наиболее загружен между полуночью и тремя ночи, а в остальное время простаивает… Возможности ЦОДа редко используются на 100%, обычно загрузка составляет около 60%.

Для того, чтобы обеспечить гарантированное охлаждение горячих точек, увеличивают скорость потока холодного воздуха. Это связано еще и с экономией места в серверном зале. Очевидно, что основную прибыль дата-центры получают от эксплуатации серверов, поэтому в зоне white space желательно применение компактных охладителей, занимающих мало места. Вместе с тем, небольшие по размеру блоки способны прогнать весь объем воздуха, необходимый для охлаждения серверов, только одним способом: за счет повышения его скорости. Специалисты знают, что для охлаждения ЦОДа среднего размера мощности 1 МВт при наилучшем температурном перепаде 12⁰С необходим расход воздуха 70 м³/с.

И все было бы хорошо, если бы не эффект Вентури. Согласно законам физики, при увеличении скорости потока воздуха с 1,5 до 1,8 м/с его давление уменьшается. Оказалось, что это происходит из-за того, что начинает появляться перепад давления. Наглядным примером этого эффекта является действие потока воздуха на крыло самолета. Набегающий поток разделяется, при этом часть его проходит над крылом, а часть - под ним. При этом поток, движущийся над крылом, ускоряется, давление воздуха снижается, создавая подъемную силу.

То же самое происходит и в ЦОДе, где охлаждение организовано с помощью кондиционерных блоков CRAC. Из-за большой скорости движения воздуха возникают перепады давления и образуются зоны, в которых охлаждение малоэффективно либо вообще отсутствует. Это и есть так называемые точки перегрева. Этот эффект проявляется исключительно из-за высоких скоростей. А отчего высокие скорости? От того, что кондиционеры имеют маленькие габариты. А кондиционеры маленькие, потому что места в white space очень дорого и его просто нет. Место преимущественно отдается под размещение серверных стоек. В общем, получается замкнутый круг. Как его разорвать?

Стало понятно, что давление, высокая скорость потока воздуха и наличие точек перегрева являются взаимосвязанными физическими явлениями, возникновение которых можно предотвратить, если создать другую схему циркуляции воздуха. Очевидно, необходимо обеспечить низкую скорость потока воздуха. А для этого нужны большие охладители. Специалисты Boersema обратились на рынок в поисках того, кто может сделать большие охладители и рассчитать их под медленную скорость. Оказалось, что одна компания не может произвести, другая может, но не дает гарантию, третья может рассчитать, но не может моделировать… В итоге из всех компаний осталась только одна, Alfa Laval, которая является экспертом в области темплообмена и до мозга костей является инженерной компанией. И именно Alfa Laval сделала расчеты, опытные экземпляры. Расчет скоростей, габаритов, модельный ряд охладителей, и проч. и проч… Так компании Boersema и Alfa Laval вместе создали технологию Low Speed Ventilation, и, соответственно, у Alfa Laval появилась линейка продуктов Arctigo LSV.

Система охлаждения с низкой скоростью потока воздуха и низкими перепадами давления позволила в десять раз сократить энергопотребление, повысить отказоустойчивость ЦОДа, упростить его обслуживание, снизить уровень шума, наконец, улучшить условия труда персонала и продлить срок службы ИТ-оборудования.

Один из первых проектов с использованием технологии LSV мы сделали для ЦОДа правительства Нидерландов: они переместили свои 64 ЦОДа в один, с весьма низким PUE и с надежной системой охлаждения. В результате, обеспечив скорость 1,5 м/c, мы смогли уйти от эффекта Вентури. К тому же низкая скорость означает низкое сопротивление, то есть очень малые затраты на вентиляцию. Соответственно мы убиваем двух зайцев – уход от горячих точек и экономия электроэнергии.

Видимо, здание такого ЦОДа должно быть спроектировано под эту систему охлаждения?

Я бы так сказал: любое помещение можно адаптировать к технологии LSV. Весь вопрос в том, какой объем воздуха пройдет со скоростью 1,5 м/с – то есть какая будет нагрузка. Интересно, что слабое место – это не переходы. Не расстояние между серверами. Слабое место – это охладители. У нас они большие по сечению и сверхмощные. Благодаря большому сечению и медленному потоку мы можем работать на более высокой температуре - процесс теплообмена происходит еще лучше, воздух успевает охладиться. Из-за того что температура теплоносителя более высокая, мы можем работать на более высокой температуре при помощи фрикулинга. Чиллер также будет включаться при более высокой температуре. Соответственно, чиллер будет рассчитан на другой расход воды - в годовом выражении это означает экономию работы для чиллера, да и его размеры будут меньше.

И еще важный момент. Когда нагрузка на холодильное оборудование для традиционных систем составляет, например, 370 кВт, то при технологии LSV она будет всего лишь 70 кВт. Это означает, что ИБП будет рассчитываться не на 1, 4 МВт, на 1,07 МВт: в денежном выражении разница может достигать тысячи и тысячи евро.

Сегодня на мировом рынке только Alfa Laval может предложить охлаждение серверных, естественный фрикулинг с помощью воздуха, и естественный фрикулинг с помощью воды. И плюс к этому обслуживание всего этого оборудования по всей России.

У AlfaLaval есть в России производство теплообменников, расскажите об этом подробнее…

У нас в г. Королеве с 1993 года создан полный цикл производства теплообменников. В России из компаний, специализирующихся на охлаждении ЦОДов, больше никто не сделал инвестиции в полный цикл такого производства – мощный пресс для штамповки пластин и термопрессыдля производства уплотнений Это ведь огромные инвестиции, которые окупаются годами. Валютная составляющая в цене нашего оборудования, производимого в России, конечно, присутствует, но она существенно меньше, чем у компаний, которые занимаются просто сборкой.

В глобальном масштабе у нас есть все. Исследовательский центр, поддержка продаж, сервис. В России у нас помимо производства есть сервисный центр, в том числе и по воздушным теплообменникам, декантерам, центрифугам,ALF- фильтрам. Наше оборудование на сервис вывозить не надо. И преимущества нашего теплообменного оборудования оценили многие заказчики.

Теги: Alfa Laval, Давид Гюлназарян