|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Дилемма изоляции коридоров — «холодный» или «горячий»?
Изоляция термических коридоров ЦОД позволяет существенно повысить эффективность систем охлаждения. Однако споры о том, какой из коридоров, холодный или горячий, стоит изолировать в первую очередь, все еще продолжаются.
Игорь КИРИЛЛОВ
Еще несколько лет назад сама необходимость организации в дата-центрах холодных и горячих коридоров вызывала споры. Сегодня, учитывая постоянно возрастающую тепловую нагрузку в ЦОД, которая возникает по причине растущего потенциала вычислительного оборудования, создание термических коридоров не вызывает сомнений. Если же взглянуть на проблему несколько шире, то мы столкнемся с парадоксом. Все производители вычислительного оборудования и электронных компонентов декларируют снижение энергопотребления своих устройств, но в подавляющем большинстве случаев речь идет об удельных показателях (скажем, количество потребленных ватт на число произведенных операций). Абсолютное же энергопотребление серверов, СХД и телекоммуникационного оборудования на реальных задачах не снижается. Наоборот, вычислительные технологии развиваются быстрее, чем успевают «вырасти» помещения дата-центров, в результате чего мы сталкиваемся с таким явлением, как «рост вычислительной плотности оборудования» и, как следствие, увеличением тепловой нагрузки в расчете на квадратный метр ЦОД. С экономической точки зрения продажа высокоплотных вычислительных систем, например блейд-серверов, очень выгодна производителям чипов и готовых систем. Поэтому в ближайшие годы стоит ожидать усиления маркетингового давления, направленного на проталкивание идеи повышения вычислительной плотности в ЦОД. Да и сама идея создания комплексных дата-центров, с подачи известных мировых производителей, настолько плотно и безоговорочно оккупировала умы ИТ-сообщества, что ей сейчас практически не находят альтернативы. Как бы там ни было, но в ближайшие пять лет количество ЦОД и плотность вычислений в них будут расти, даже вопреки здравому смыслу. А раз так, то стоит подумать о том, как повысить эффективность существующих дата-центров.
Куда уходит холод? Для начала немного статистики. По данным американской некоммерческой организации Uptime Institute, только 40% воздуха, производимого кондиционером в ЦОД, попадает непосредственно на вычислительное оборудование. Имеется в виду традиционная схема с использованием зальных кондиционеров и фальшпола. Если же используется модель, при которой холодный воздух подается волной в коридор, то потери становятся еще больше. Это значит, что климатическая система расходует значительную часть своей мощности, главным образом, на охлаждение окружающей среды. При этом, по данным Gartner, на долю кондиционирования приходится до половины всех энергозатрат дата-центра. Следовательно, повышение эффективности этой подсистемы позволяет снизить необходимую мощность кондиционеров или дольше не проводить их модернизацию. В любом случае экономия достигается автоматически не только на оплате электричества, но также за счет сокращения затрат на ИБП и ДГУ. Сегодня существует множество методов повышения эффективности системы охлаждения косметическими средствами, без перестройки ЦОД. Это использование заглушек в неиспользуемых отсеках серверного шкафа, изоляция кабельных вводов, уплотнение стыков между плитками фальшпола, оптимизация воздушных трасс с помощью специальных панелей и активных усилителей тока воздуха. Однако наиболее эффективным методом является изоляция термических коридоров, холодных или горячих. По сути, в обоих случаях преследуется одна цель — воспрепятствовать смешиванию холодного и горячего воздуха в помещении дата-центра. Но достигается эта цель различными путями — в первом случае локализуется нагретый поток, во втором — наоборот — охлажденный.
Концептуальные отличия За ту или иную концепцию ратуют разные производители, например, холодные коридоры рекомендуют закрывать Conteg, Knurr, Shroff, главным же апологетом изоляции горячих коридоров выступает APC by Schneider Electric. Несмотря на то, что каждый упомянутый производитель предлагает собственные решения в этой сфере, принцип их построения идентичен — это специальные изолирующие панели, которые закрывают коридор сверху и с торцов, при этом в торцевых панелях обустроены герметичные двери (рис. 1).
Конструктивно решения для изоляции холодного и горячего коридора отличаются, поскольку их ширина в классическом ЦОД разная, составляющая соответственно 1,2 и 0,9 метра. Оба подхода способны существенно повысить эффективность системы охлаждения, но максимальная отдача будет достигнута только при определенных условиях, несмотря на то, что принципы действия у этих систем очень похожи. Особенности каждого метода приведены в табл., но категории «лучше» и «хуже» здесь не всегда уместны, поскольку то или иное качество в зависимости от ситуации может стать как достоинством, так и недостатком.
_______________________________________________________ Изоляция холодных коридоров будет особенно эффективной, если изолировать все холодные коридоры дата-центра. _______________________________________________________
Изоляция холодного коридора оправдана, в первую очередь, там, где существует схема кондиционирования с подачей воздуха из-под фальшпола. Нагретый воздух при этом выводится в горячий коридор, а оттуда забирается в кондиционер (рис. 2).
Поскольку объем холодной гермозоны относительно невелик, циркуляция воздуха в нем происходит гораздо лучше и кондиционер охлаждает именно оборудование, а не окружающую среду. В этом случае также легче поддерживать точные климатические параметры (например, влажность). Тем не менее, такой подход таит в себе потенциальную опасность. Ведь если зал ЦОД охлаждается целиком, то объем холодного воздуха в нем достаточно большой, и в случае поломки кондиционера это позволит какое-то время охлаждать оборудование за счет естественного запаса. Пускай это минуты, но они могут сыграть решающую роль. В то же время, если холодный воздух находится только в небольшой изолированной зоне, емкость которой, как правило, в десятки раз меньше общего объема помещения ЦОД, такого временного «буфера» не будет! Чтобы применение данного метода было ощутимо, изолировать необходимо все холодные коридоры дата-центра, иначе возрастет концентрация тепловой нагрузки вне гермозоны, за счет естественного процесса перемешивания холодного и горячего воздуха в открытых зонах зала. Нельзя забывать и о том, что чем выше температура воздуха, поступающего в кондиционер, тем выше его КПД. В изолированном горячем коридоре концентрация нагретого воздуха выше, чем в среднем по залу дата-центра (если остальные его участки не герметизированы). Таким образом, потенциально кондиционеры могут работать более эффективно. Изоляция горячих коридоров, когда в рамках гермозоны блокируется отработанный воздух, будет действительно эффективна и экономически оправдана только при условии использования рядных кондиционеров (фанкойлов), в этом случае можно отказаться от фальшпола (рис. 3). Охлаждающие блоки вытягивают воздух из горячего коридора, охлаждают его до заданной температуры и выводят обратно в общий зал дата-центра. Рядные кондиционеры предлагают сегодня множество компаний, в том числе APC, Rittal, Emerson, Conteg.
Одним из преимуществ изоляции горячих коридоров является то, что этот метод будет эффективен даже в локальных зонах ЦОД. А вот к недостаткам можно отнести тот факт, что в этом случае не подходит схема подачи воздуха из-под фальшпола. Притом что в изолированный холодный коридор можно накачивать воздух, как с помощью рядных кондиционеров, так и путем нагнетания снизу. Однако в случае схемы с изоляцией холодных коридоров усложняется доступ к оборудованию, становятся более трудоемкими установка и обслуживание серверов верхней части шкафа (из-за преграды в виде изоляционных панелей), необходимо также позаботиться о локальном освещении гермозоны. Изоляция горячих коридоров избавляет от этих проблем. Тем не менее, в обоих случаях следует с особой тщательностью подходить к вопросам противопожарной безопасности. Общая система для всего зала ЦОД здесь не поможет (ведь зона герметизирована) да и простое размещение баллонов газовой системы пожаротушения внутри изолированного коридора тоже не подходит — например, в случае срабатывания гермозону просто разорвет избыточным давлением. Выходов из положения существует множество — например, завести внутрь изолированного коридора форсунки распределения газа или поставить реле, которое размыкает пружину в случае пожара и автоматически открывает торцевую дверь; можно также немного приподнять саму изоляцию коридора и т.д. В любом случае этот факт надо учитывать на этапе проектирования ЦОД. Вместе с тем, оба упомянутых метода имеют общий недостаток. Для использования фирменных решений все шкафы изолируемых рядов должны быть одного размера или, по крайней мере, одной высоты, а лучше даже одного производителя. Тогда к ним можно применить типовые решения. Поэтому во многих случаях, в том числе и за рубежом, для изоляции термических коридоров используются не фирменные, а «самодельные» решения, которые в большинстве случаев оказываются дешевле в разы (правда, некоторые известные компании, например Schroff, предлагают изготовить систему изоляции в соответствии с конфигурацией шкафов заказчика). С инженерной точки зрения спроектировать и создать типовый конструктив несложно. Более того, в ряде случаев не требуется даже этого. Министерство окружающей среды охраны природы и безопасности атомных реакторов Германии в своем отчете «Энергоэффективные центры обработки данных: примеры лучших методов из Европы, США и Азии» приводит в качестве примера ЦОД компании NetApp — известного мирового разработчика и производителя систем хранения данных. Холодные коридоры своего дата-центра компания изолировала с помощью завесы из толстого невоспламеняющегося прозрачного ПВХ. Проведенные измерения показали, что при постоянной мощности охлаждения разница температур в холодном и горячем коридорах составляет 10–150С. Так что решение вполне жизнеспособно, а стоимость штор из ПВХ несоизмеримо ниже тяжелой стационарной изоляции, хотя выглядят они, конечно же, не так внушительно.
Игорь кИрИллоВ, СиБ
Другие статьи о ЦОД:
Охлаждение для «лезвий»: советы эксперта
Решения RAD для оптимизации ЦОД
Коммерческие дата-центры Украины – взгляд изнутри
Охлаждение на уровне рядов: подходы и технологии
ЦОД: проблематика реализации концепта
Бизнес-Академия 2008: равнение на ЦОД
Отечественный рынок ЦОД — взгляд изнутри
Украинский рынок центров обработки вызовов — перспективы и ретроспективы
|
|
