Jste zodpovědní za spolehlivý chod tisíců serverů a největší hrozbou pro jejich provozuschopnost nejsou kybernetické útoky ani výpadky napájení – je to teplo. Moderní datová centra generují obrovské množství tepelné energie, přičemž serverové racky produkují tepelnou hustotu, která může přesáhnout 20 kilowattů na rack. Bez účinných strategií chlazení dochází k selhání zařízení, snadnému poklesu výkonu a vy čelíte nákladným prostojům, které mají dopad na celou vaši organizaci.
Výzva je jasná: Jak udržet stabilní teploty a zároveň řídit náklady na energie, které potenciálně tvoří 40 procent nebo i více vašich celkových provozních nákladů?
Odpověď na tuto otázku není vždy tak jednoduchá, jak by se mohlo zdát, ale zde je několik možností:
1. Systémy pro uzavření horké/studené uličky
Základ efektivního chlazení datového centra začíná uspořádáním zařízení. Ochranný prostor pro horkou/studenou uličku vytváří fyzické oddělení mezi studeným vzduchem přiváděným k serverům a horkým vzduchem, který z nich vychází. Serverové stojany se střídají, přičemž studené uličky směřují k přední straně serverů a horké uličky k zadní straně.
V dalším vývoji tohoto konceptu můžete implementovat systémy s plnou izolací, které pomocí dveří, závěsů nebo panelů zcela utěsní buď horkou, nebo studenou uličku. Ochranná izolace studené uličky izoluje přívod chladiva od zbytku datového centra, čímž zajišťuje efektivní přístup studeného vzduchu k přívodům vzduchu do zařízení. Ochranná izolace horké uličky zachycuje ohřátý odváděný vzduch dříve, než se smísí se zbytkem zařízení, což usnadňuje odvod tohoto tepla z budovy.
Zvýšení účinnosti díky správnému uzavření je značné. Snížíte míchání horkého a studeného vzduchu, které nutí vaše chladicí systémy pracovat více. Vaše klimatizační jednotky CRAC (Computer Room Air Conditioning) fungují efektivněji, když nebojují s horkými a studenými místy v celém zařízení. Můžete také zvýšit nastavení chlazení. (Mnoho uzavřených datových center úspěšně funguje při teplotě 75 až 80 stupňů Fahrenheita namísto tradičních 68 až 72 stupňů Fahrenheita, což snižuje spotřebu energie na chlazení o 20–30 procent.)
2. Řešení pro kapalné chlazení
S rostoucí hustotou serverů se chlazení vzduchem blíží praktickým limitům. Jedná se o čipy, které generují více tepla v menších prostorech, než dokáže vzduch efektivně odvést. Kapalinové chlazení přenáší teplo mnohem efektivněji než vzduch – například voda má asi 3 500krát větší tepelnou kapacitu než vzduch.
- Kapalinové chlazení přímo na čip využívá chladicí desky namontované přímo na procesorech a dalších vysoce zahřívaných součástech. Kapalina protéká těmito deskami, absorbuje teplo u zdroje a poté ho odvádí k chlazení a recirkulaci. Výrazně snižujete tepelnou zátěž systémů chlazení vzduchem na úrovni místnosti a můžete zvládnout hustotu racků 50 kilowattů nebo vyšší, což by s pouhým vzduchovým chlazením nebylo možné.
- Tepelné výměníky v zadních dvířkách nabízejí méně invazivní možnost kapalinového chlazení. Standardní dveře racku nahradíte jednotkami tepelných výměníků, které ochlazují horký odváděný vzduch ze serverů při jeho opouštění. Tento přístup funguje s vašimi stávajícími konfiguracemi serverů a nevyžaduje úpravy jednotlivých serverů, což usnadňuje jeho implementaci v zavedených zařízeních.
- Imerzní chlazení je jednou z nejagresivnějších strategií kapalinového chlazení. Celé servery se ponoří do dielektrické kapaliny, která nevede elektřinu. Kapalina absorbuje teplo přímo ze všech komponent, čímž zajišťuje co nejefektivnější přenos tepla. Imerzní chlazení sice vyžaduje specializovanou infrastrukturu a servery vyrobené pro daný účel, ale umožňuje dosáhnout nejvyšší možné hustoty a může téměř eliminovat potřebu tradičních systémů chlazení vzduchem.
Problém s kapalinovým chlazením spočívá ve vyšší složitosti a počátečních nákladech. Do svého zařízení přidáváte instalatérskou infrastrukturu, čerpadla a nové požadavky na údržbu. Pokud však pracujete s... dodavatel chlazení datových center na míru který je schopen vyvinout modulární systém pro vaše specifické prostředí, měli byste být v pořádku.
3. Volné chlazení s ekonomizéry
Proč platit za mechanické chlazení vzduchu, když za vás práci udělají venkovní podmínky? Ekonomizéry umožňují vám používat venkovní vzduch k chlazení datového centra, když jsou okolní teploty dostatečně nízké, což dramaticky snižuje nebo eliminuje energii potřebnou k mechanickému chlazení během chladnějších měsíců nebo v mírném podnebí.
- Ekonomizéry na straně vzduchu přivádějí filtrovaný venkovní vzduch přímo do vašeho datového centra, když venkovní teploty klesnou pod nastavenou hodnotu. Využíváte přírodní chlazení místo provozu chladičů a kompresorů. V mnoha klimatických podmínkách můžete provozovat v ekonomizérovém režimu až 30–70 procent roku, což v těchto obdobích snižuje náklady na chlazení.
- Vodní ekonomizéry využívají chladicí věže nebo suché chladiče k výrobě chlazené vody bez nutnosti provozu chladičů, pokud to podmínky dovolí. I když venkovní teploty nejsou dostatečně nízké pro plné volné chlazení, vodní ekonomizéry snižují zatížení vašich chladičů a spotřebu energie ve srovnání s plně mechanickým chlazením.
Účinnost ekonomizérů silně závisí na vaší lokalitě. Zařízení v chladném podnebí, jako je severozápadní Pacifik nebo severské oblasti, mohou ekonomizéry využívat celoročně, zatímco horká a vlhká místa mají omezenější výhody.
Nalezení správné strategie
Jen zřídka se stává, že firma najde jediné řešení chlazení pro velké datové centrum. Ve většině případů to vyžaduje kombinaci vlastních přístupů, které vyhovují nuancím vašeho specifického prostředí.
Doufejme, že vám tento článek poskytl nápady na některé strategie, které fungují, abyste mohli začít navrhovat správný přístup.
