COOLSIDE – system chłodzenia do nowoczesnych serwerowni

Rozwój współczesnych technologii IT stawia przed producentami systemów klimatyzacji precyzyjnej nowe wyzwania. Bardziej skomplikowane aplikacje oraz systemy wymagające większych mocy obliczeniowych, pociągają za sobą coraz szybszy rozwój infrastruktury. Gwałtowny rozwój technologii mikroprocesorowych pozwala na produkowanie wydajniejszych urządzeń o mniejszych gabarytach.


Dawna szafa rackowa o obciążeniu 1 kW, zapełniona nowym sprzętem może wygenerować nawet 15 kW ciepła. Dlatego już teraz zmienia się filozofia wyznaczania kryteriów doboru klimatyzacji w pomieszczeniach IT. Dawny wyznacznik „wat na metr kwadratowy” zmienia się w „kilowat na jedną szafę rackową”. 

Nowe tendencje dobrze obrazuje wykres wzrostu obciążenia termicznego poszczególnych urządzeń rynku IT (rys. 1). Centra danych oraz serwerownie różnią się od tych sprzed kilku lat. Mniejsze, superszybkie serwery typu blade, switche, macierze oraz inna elektronika są „upychane” w coraz mniejszych przestrzeniach. Urządzenia, które kiedyś zajmowały całe pomieszczenie, mieszczą się w jednej szafie rackowej, czego wynikiem jest koncentracja energii cieplnej. Zwiększone obciążenie cieplne jest przyczyną stosowania nowych rozwiązań. Obecnie odchodzi się od podejścia klimatyzowania całego pomieszczenia serwerowni, koncentrując się na dostarczeniu powietrza o odpowiednich parametrach do konkretnej szafy rackowej [2]. Dawna koncepcja rozdziału powietrza w serwerowniach opierała się na wtłaczaniu zimnego powietrza pod podłogę techniczną. Powietrze to trafiało do kratek wentylacyjnych przed lub pod szafą rackową. Szacuje się, że w takim rozwiązaniu graniczna gęstość mocy rozpraszanej w serwerowi wynosi 6 kW na szafę rackową. Porównując tę wartość z danymi szacunkowymi dla nowoczesnych serwerów typu blade: 10÷40 kW / jedną szafę, można jednoznacznie stwierdzić iż dotychczasowe rozwiązania stosowane w takich aplikacjach nie są wystarczające. Już w tej chwili w naszej praktyce spotykamy się z sytuacjami, w których do istniejących serwerowni, z racji niewystarczającej mocy obliczeniowej „dołożono” szafy z serwerami typu blade. Istniejące układy chłodzenia, pracujące w układach n+1 zaczynają pracować jako układy bez rezerwy mocy, z pełnym 100% obciążeniem termicznym. Dodatkowo w miejscach koncentracji superszybkich serwerów występują gorące punkty (z ang. „hot spot”), co prowadzi do wyłączania awaryjnego urządzeń, przy bezawaryjnej pracy pozostałych części serwerowni, które są prawidłowo chłodzone chłodzone (brak alarmu na szafach klimatyzacji precyzyjnej) [2]. Trendy rozwoju urządzeń IT jednoznacznie wskazują, iż jedynym skutecznym sposobem chłodzenia tak skomasowanych źródeł ciepła jest stosowanie jednostek chłodzących posadowionych jak najbliżej źródła ciepła i wymuszenie poziomego przepływu powietrza przez serwery typu blade w połączeniu z naturalnym grupowaniem racków w rzędy (stosowania układu ciepłych i zimnych korytarzy – rys. 2). 

COOLSIDE

COOLSIDE: kompletny system pracujący z poziomym przepływem powietrza w układzie ciepłych i zimnych korytarzy, do chłodzenia nowoczesnych farm serwerowych oraz usuwania lokalnych zysków ciepła oferowany przez firmę RC. System składa się z trzech rodzajów jednostek wewnętrznych: DX o szerokości 300 mm oraz CW o szerokości 300 i 600 mm. Jak widać – rozmiar jednostek dopasowany jest do modułu typowej szafy rackowej o szerokości 600 mm, co ułatwia ich stosowanie w projektowanych i istniejących układach. Jednostki DX wyposażone są w chłodnicę freonową bezpośredniego odparowania i pracują na ekologicznym czynniku chłodniczym R410A – urządzenia CW to jednostki z chłodnicą na wodę lodową. Nominalna wydajność chłodnicza modelu 300 (DX i CW) to ok. 20 kW, a modelu 600 ok. 50 kW z jednego urządzenia. Zastosowaniu baterii wentylatorów osiowych umieszczonych na całej wysokości urządzenia pozwala na uzyskanie takiej samej temperatury powietrza nawiewanego w całym przekroju korytarza, dlatego serwery umieszczone w dolnej części szafy rackowej są chłodzone w takim samym stopniu co te, posadowione na najwyższym „piętrze”. Urządzenia DX mogą pracować z systemowymi agregatami chłodzonymi powietrzem w układach single i multi – split, oraz z agregatami skraplającymi chłodzonymi wodą – wszędzie tam, gdzie istnieją problemy z prowadzeniem linii freonowych (rys. 3).

Punktowy problem – hot spoty

Tak jak na wstępie wspomniano, rozbudowa istniejących instalacji bardzo często prowadzi do powstawania miejsc o bardzo dużych zyskach ciepła, których nie mogą usunąć konwencjonalne – istniejące układy rozdziału powietrza. System COOLSIDE jest idealnym rozwiązaniem, które pozwala na dostarczenie dużej ilości chłodu dokładnie w miejscu, w którym jest on najbardziej potrzebny. Dodatkowe 20 kW zimna dostarczane w takim gorącym miejscu pozwala na schłodzenie przeciążonego miejsca w serwerowi. Konieczne jest jedynie poświęcenie tylko 300 mm w długości szaf rackowych. COOLSIDE jest systemem bardzo elastycznym – pozwala na łączenie z konwencjonalnymi układami chłodzenia serwerowni np. z nawiewem pod podłogę. Idealnie współpracuje np. z szafami neXt, które kontrolują wilgotność i temperaturę w całym pomieszczeniu (a szafy COOLSIDE w obrębie najbliższych szaf rackowych). Jest to idealne rozwiązanie dla projektantów, którzy już w fazie koncepcji mogą przyjąć strefę chłodzenia o dużej gęstości mocy tzw. High Density Cooling, oraz stref chłodzonych w sposób konwencjonalny. Niezaprzeczalną zaletą systemu jest wysokość szafy: 2020 mm. Dzięki temu możliwe jest tworzenie zwartych korytarzy w szeregach szaf rackowych (patrz rys. 4) i nie wymaga wygospodarowywania dodatkowej przestrzeni ponad szafami, co jest istotną sprawą w serwerowniach w budynkach o standardowej wysokości pomiędzy stropami.

Zielone serwerownie – Green Data Center

Firma RC Group jest pionierem w stosowaniu ekologicznych rozwiązań w klimatyzacji. Przejawia się to głównie w szerokich badaniach nad stosowaniem zjawiska chłodzenia swobodnego. We wszystkich typoszeregach urządzeń RC Group przeznaczonych do chłodzenia technologicznego można wykorzystać zjawisko chłodzenia swobodnego tak bezpośredniego jak i pośredniego. Zastosowanie jednostek COOLSIDE CW w połączeniu z zewnętrznymi agregatami na wodę lodową z funkcją pełnego free-coolingu, pozwala na uzyskanie znaczących oszczędności w zużyciu energii elektrycznej (nawet do 45% w porównaniu do standardowych układów), co ma bardzo duże znaczenie finansowe, jak również ekologiczne (redukcja emisji CO2). Analizy przeprowadzone dla średniej wielkości serwerowni w Warszawie (180 kW obciążenia termicznego) pozwoliły stwierdzić, że zastosowanie agregatów z pełnym free-coolingiem zredukowało obciążenia finansowe użytkownika, wynikające z bieżących rachunków za energię elektryczną o 33% (z 316 do 237 MWh). System COOLSIDE jest wynikiem połączenia wieloletniego doświadczenia firmy RC w konstruowaniu nowoczesnych i efektywnych urządzeń do chłodzenia technologicznego z koniecznością sprostania wyzwaniom stawianym przez producentów sprzętu teleinformatycznego, czego dowodem jest coraz szersze grono zadowolonych klientów.


Autor: Paweł Siodłowski


Literatura:

[1] Uptime Institute.

[2] Według danych www.42U.com


Źródło:       

www.chlodnictwoiklimatyzacja.pl