Principy chlazení serverové místnosti: Klíčové aspekty a řešení
Když se zvýší výkon a hustota zařízení v datovém centru, narostou nejen výhody, ale i problémy s jeho údržbou. Jedním z nich je potřeba účinného chlazení místnosti.
Proč chladné serverovny?
Jeden serverový rack generuje během provozu 5–7 kW tepla. V malé serverové místnosti bude 7-10 racků generovat více než 50 kW tepla. Je to hodně nebo málo?
Výrobci serverového zařízení zaručují jeho stabilní provoz při teplotách od +20 do +24 °C. Při 40 °C servery stále fungují víceméně normálně, ale pak začnou nepříjemné věci: procesory se zpomalí (zapne se škrtící ochranný mechanismus) a s dalším zvýšením teploty se úplně zastaví. A výpadky v provozu datového centra znamenají pro firmu ztrátu peněz, důvěry a potenciálních klientů.
Je nežádoucí a dokonce nebezpečné přivést ji na 40 stupňů. Při +35-40 °C zařízení nebude splňovat udávanou úroveň výkonu a životnosti, která se od něj očekává. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) doporučuje teploty serverovny +20–25 °C a maximální povolená teplota je +15–32 °C. Tyto parametry je nutné dodržet při projektování budov pro umístění datových center a při jejich provozu.
Rostoucí teploty negativně ovlivňují výkon tradičních HHD disků. Teplota sama o sobě nepředstavuje nebezpečí, protože pevné disky normálně fungují do +50 °C. Ale v kombinaci se stářím pohonu urychluje jeho stárnutí. V jednotkách SSD SSD se při zahřívání v článcích MLC snižuje kapacita ukládání náboje oxidu křemíku. V souladu s tím se také snižuje jejich životnost.
Rostoucími teplotami okolí trpí nejen procesory s úložnými zařízeními, ale i nepřerušitelné zdroje napájení. Pokud za normálních provozních podmínek výrobce uvádí 3 až 5 let provozu, pak se při +35 °C zkracuje na jeden a půl roku. I když umístíte centralizované UPS mimo serverovny, stále je třeba je chladit. Při zvýšení teploty o každých 10 °C nad doporučených +25 °C se životnost snižuje o 10 %, protože se urychlují procesy sulfatace olověných plechů.
Jak vlastnosti místnosti určují teplotu
Když mluvíme o teplotě v datovém centru, máme na mysli nejen konkrétní zařízení (může mít různý výkon a hustotu), ale také konkrétní místnost s jejími vlastnostmi.
Pokud serverovna slouží malé firmě a nachází se v suterénu nebo suterénu, chlazení zvládne split systém pro domácnost.
Pro chlazení plnohodnotného datového centra se bere v úvahu blízkost půdy, specifika pokládky, plocha místnosti, stavební materiály a další faktory.
Oblast ovlivňuje teplotu nejvíce: čím je menší, tím rychleji teplota stoupá. A naopak: čím prostornější serverovna, tím lépe a rychleji se teplo odvádí.
Materiály s různou tepelnou vodivostí ovlivňují i procesy přenosu tepla. Pokud nahradíte sádrokartonové stěny a příčky betonovými stěnami a snížené stropy za železobetonové podlahy, při zachování tloušťky se účinnost chlazení zvýší.
Pokud jsou stěny serverovny v kontaktu s ulicí a ne s jinou místností, bude teplota uvnitř záviset na prostředí. Nejhorší je to za slunečných dnů, kdy se stěny na jižní straně navíc prohřívají. V letním dni při +38 °C se servery běžící v malé místnosti 3x3x3 m přehřejí, protože teplota v místnosti stoupne o 4-7 °C. Čísla jsou přibližná, protože vše závisí na tloušťce stěn a stavebních materiálech.
Řešení chlazení serverové místnosti
Neměli byste doufat, že se serverové zařízení nezastaví kvůli přehřátí. Řešení používaná v datovém centru jsou různorodá a pouze vy si můžete vybrat to, které potřebujete na základě složitosti a nákladů na implementaci.
Přirozená tepelná vodivost
Vyhřívané předměty předávají teplo okolí nebo jiným předmětům při nižší teplotě. Představte si obyčejný byt, ve kterém se teplo odvádí po místnostech z vytápěných radiátorů. Totéž se děje v serverovně, jen zde teplo unikající stěnami není zlé jako v bytě, ale naopak.
Při přirozené tepelné vodivosti uniká ohřátý vzduch ze serverovny do okolí stěnami, pokud je místnost o několik stupňů teplejší. Čím větší teplotní rozdíl, tím lépe. Toto je nejvíce neefektivní řešení chlazení serveroven. Zřídka se používá kvůli faktorům ovlivňujícím přirozenou tepelnou vodivost: klimatické vlastnosti regionu, umístění místnosti vzhledem k úrovni půdy, materiály stěn, podlah a stropů, plocha. Odborníci doporučují používat přirozenou tepelnou vodivost tam, kde celkový výkon spotřebitelů elektřiny nepřesahuje 1 kW.
Pasivní větrání
Pokud zorganizujete komunikaci mezi podmíněně teplejšími a chladnějšími sousedními místnostmi, můžete částečně vyřešit problém chlazení serveru. To se děje pasivním větráním, kdy studený vzduch vstupuje do vytápěné místnosti přívody vzduchu. A opět zde narážíme na omezení, kdy chlazení funguje pouze pro spotřebitele elektřiny, jejichž celkový výkon nepřesahuje 700 W.
Nucené větrání
Pro zefektivnění výměny vzduchu se rychlost proudění vzduchu zvyšuje pomocí ventilátorů. V takových podmínkách můžete počítat s chlazením skupiny spotřebičů o výkonu 700 W až 2 kW.
Při pasivním a nuceném větrání je důležitý nejen rozdíl teplot v sousedních místnostech, ale také umístění větracích otvorů vzhledem k chlazeným zařízením. A stále nezlevňujeme materiály stěn a stropů.
Vyhrazený chladicí systém
Analogicky s bytem to bude klimatizace, která ochlazuje obytný prostor. Pouze v datovém centru si nevystačíte s jednou klimatizací (zejména domácí) – potřebujete vyhrazený chladicí systém s přesnými klimatizacemi. Pomocí těchto samostatných skříní lze teplotu a vlhkost přesně ovládat a udržovat ve stanoveném rozsahu. Navíc čistí vzduch od prachu, který způsobuje poruchu elektroniky.
Výtlakové chlazení klimatizace
Pro serverovny, kde není zdvojená podlaha, se používají přesné výtlakové klimatizace, které se instalují na speciální stojan. To vám umožní rovnoměrně rozdělit proudění vzduchu po celém objemu místnosti a zabránit vzniku tepelných zón. Stojan klimatizace je navržen tak, aby nasměroval chladný vzduch směrem k stojanům. K tomuto účelu se používá speciální systém obrazovek a konstrukcí. Tato konfigurace se používá v malých serverovnách, navržených pro maximálně pět až šest racků.
Chlazení klimatizacemi přes zdvojenou podlahu
V serverovnách se 7 a více racky je instalována zdvojená podlaha, díky které je distribuován pohyb vzduchu a dodržováno pravidlo teplé a studené uličky, ve které se nemísí proudění s různou teplotou a horká a studená místa ano. neobjeví se v serverové místnosti.
Pro organizaci správného provozu chlazení je třeba vypočítat výšku zdvojené podlahy. Pod ním musí být udržován konstantní tlak vzduchu, který se automaticky upravuje v závislosti na kolísání tepelné zátěže. Se zvýšenou podlahou může výkon datového centra dosahovat 200 kW a v případě použití modulárních řešení jej lze zvýšit až na 300 kW.
Systém přemístění nebo zvýšené podlahy není jediným funkčním návrhem chlazení datového centra. Serverové racky jsou také chlazeny instalací speciálních klimatizací, využívají klimatizační systémy s přímým nebo volným chlazením. Mnoho přesných klimatizací má ale nevýhody – špatně se vyrovnávají s výkyvy zátěže a nezvládají výkon s vysokou hustotou.
Přesné klimatizace Delta Electronics – řešení pro moderní datové centrum
Rostoucí hustota výkonu a potřeba obsluhovat komplexní pracovní zátěž vedly k vývoji nové generace přesných klimatizací. V Delta Electronics jsou prezentovány v řadě RowCool. Zahrnuje chladiče vzduchu pro instalaci v blízkosti zdroje tepla a přívodu vzduchu nahoru/dolů, stejně jako jednotky pro rozvod vzduchu.
Delta Electronics má vodou chlazené řadové klimatizace RowCool určené pro spotřebitele o různém celkovém výkonu: 29 kW, 43 kW, 70 kW a 90 kW. Jsou vybaveny jednorázovými filtry a ventilátory vyměnitelnými za provozu.
Alternativou pro spotřebitele do 35 kW jsou řadové klimatizace RowCool s externí kondenzační jednotkou a spirálovou klimatizací. Vzduchotechnické jednotky InfraSuite ADUB lze zakoupit samostatně pro instalaci na zdvojenou podlahu.
Moderní datová centra obsluhující kritické pracovní zátěže jsou nejlépe vybavena řešeními RoomCool řady F. Snadno se spravují, udržují a opravují a pro snadnou interakci s nimi výrobce poskytl sedmipalcovou dotykovou obrazovku.