Close Coupled Cooling - это система охлаждения последнего поколения, особенно используемая в центрах обработки данных . Целью моноблочного охлаждения является обеспечение теплопередачи как можно ближе к его источнику: стойке с оборудованием. Перемещение кондиционера ближе к стойке для оборудования обеспечивает более точную подачу приточного воздуха и более быстрое улавливание отработанного воздуха.
Типы кондиционеров
Коммерчески доступные решения с близкой связью можно разделить на две категории: разомкнутые и замкнутые.
Конфигурация с разомкнутым контуром
Конфигурации с открытым контуром не полностью независимы от помещения, в котором они установлены, и воздушные потоки взаимодействуют с окружающей средой в помещении.
Рядные кондиционеры
Рядные кондиционеры устанавливаются внутри рядов стоек. Воздушные потоки обычно проходят короткими и линейными путями, таким образом уменьшая мощность, необходимую для запуска вентиляторов, и повышая энергоэффективность.
Решение для охлаждения на уровне ряда имеет одно преимущество по сравнению с решением на основе помещения, поскольку первое решение может быть лучше адаптировано к потребностям охлаждения для конкретных рядов; В любом случае целесообразно не размещать кондиционеры в начале или в конце рядов, чтобы максимизировать их производительность.
Теплообменники задней двери
Этот тип решения основан на замене задней двери существующей стойки.
В этих теплообменниках используется прямое рассеивание воздуха, как у большинства ИТ-оборудования: серверы рассеивают теплый воздух, который проходит через змеевик теплообменника и возвращается в комнату с приемлемой температурой.
Холодильные агрегаты этой категории не занимают дополнительного места, поэтому они особенно показаны либо для охлаждения всех пространств, изначально спроектированных как центры обработки данных, либо для интеграции уже существующей системы охлаждения.
Воздушные теплообменники
Обычно теплообменник этого типа выпускает воздух с потолка в холодный коридор, тогда как отработанный воздух поднимается в вентиляционные отверстия в потолке; В случае систем с моноблочной компоновкой блоки располагаются непосредственно над серверами, что значительно повышает точность подачи холодного воздуха и возврата горячего воздуха.
Система этого типа, расположенная вертикально, не требует дополнительной площади в помещении.
Конфигурация с замкнутым контуром
Типологии замкнутого цикла охлаждения действуют независимо от помещения, в котором они установлены; стойка и теплообменник работают исключительно друг с другом, создавая внутренний микроклимат.
Охлаждение в стойке
Система охлаждения примыкает к серверной стойке и обе они полностью герметичны; массивные дверцы шкафа и встраиваемые кондиционеры сдерживают воздушный поток, направляя холодный воздух на вход сервера и выходящий воздух с помощью вентиляторов через охлаждающий змеевик.
Конструкция с замкнутым контуром обеспечивает целенаправленное охлаждение на уровне стойки и позволяет устанавливать оборудование очень плотно, независимо от окружающей среды, что дает гибкость в использовании нестандартных пространств для установки ИТ-оборудования.
Эффективность
При традиционной планировке вентиляторы должны перемещать воздух по периметру комнаты под фальшполом и через перфорированную плитку пола в воздухозаборник серверов . Этот процесс требует энергии, которая варьируется в зависимости от типологии конструкции. Часто под фальшполом существуют препятствия (большие пучки кабелей, каналы), требующие дополнительной энергии вентилятора для перемещения необходимого объема холодного воздуха.
Поскольку в решениях с тесной связью система охлаждения и стойка для оборудования расположены близко друг к другу, потребляемая энергия снижается. В типологии In-Row холодильный агрегат встроен в ряд стоек и, обеспечивая подачу воздуха непосредственно в ряд, нет препятствий, которые следует учитывать под полом. Подсчитано, что при интеграции система с близкой связью может гарантировать до 95% годового снижения потребления энергии по сравнению с традиционной системой CRAC с равной холодопроизводительностью.
Некоторые типы охлаждения могут быть связаны с вентиляторами с переменной скоростью, которые лучше адаптируются к рабочей нагрузке, а также к внутренней температуре стойки. Наличие вентиляторов, которые работают с минимальной скоростью, удовлетворяющей требованиям центра обработки данных, очень важно с точки зрения энергопотребления.
Подтверждено, что процент сэкономленной энергии, следовательно, общая стоимость энергии снижается более чем пропорционально уменьшению воздушного потока (например, уменьшая скорость вентилятора на 10%, мы экономим 27% энергии).
% ПОТОК | ЧАСЫ | ГОДОВОЙ ЭНЕРГИИ | ГОДОВАЯ СТОИМОСТЬ | Об / мин | ЭКОНОМИЯ |
---|---|---|---|---|---|
100 | 8760 | 49,774,43 | 1,742,10 | 2040 г. | 0% |
95 | 8760 | 42,774,64 | 1,493,64 | 1938 г. | 14,26% |
90 | 8760 | 36,285,56 | 1,269,99 | 1836 г. | 27,10% |
85 | 8760 | 30,567,72 | 1.069,87 | 1734 | 38,59% |
80 | 8760 | 25,484,51 | 891,96 | 1632 | 48,80% |
75 | 8760 | 20,998,59 | 734,95 | 1530 | 57,81% |
70 | 8760 | 17.072,63 | 697,01 | 1428 | 59,99% |
Эффективность также выражается в модульности. С помощью решения Close Coupled действительно возможно добавление новых кондиционеров в прогнозе увеличения мощности центра обработки данных.
Несмотря на то, что некоторые прошлые исследования предполагали очень высокий рост продаж решений Close Coupled, более поздние исследования вместо этого показали более сдержанный рост. Причина, по-видимому, связана с тем, что решения In-Row предлагают значительную экономию энергии, поскольку плотность стоек близка к пороговому значению 8-10 кВт; сегодняшняя средняя плотность для центров обработки данных среднего размера составляет около 5 кВт, а экономия энергии не полностью оправдывает более высокие капиталовложения в систему охлаждения.
Температура охлаждаемой воды
В традиционных системах температура подаваемой охлажденной воды обычно колеблется от 6 до 7 ° C, и холодная вода фактически необходима для выработки холодного воздуха, который компенсирует повышение температуры, возникающее на полу в центре обработки данных, поскольку холодный воздух на входе и горячий отработанный воздух взаимодействует. Однако необходимо обеспечить, чтобы температура на входе находилась в пределах от 18 до 26,5 ° C, как установлено ASHRAE.
Некоторые типы систем с обратной связью допускают более высокую температуру воды на входе из-за близости системы охлаждения и конструкции охлаждающего змеевика, оставаясь при этом в рамках рекомендаций ASHRAE.
Поскольку на холодильники приходится 30-40% энергопотребления центра обработки данных, и это в значительной степени связано с механическим охлаждением, более высокая температура воды на входе позволяет увеличить количество часов, в течение которых возможно естественное охлаждение, и, следовательно, повысить эффективность холодильника.
Близкосвязанная система центров обработки данных Google
В течение нескольких лет, Google , по заявлениям вице - президент по центрам обработки данных , Джозеф Кава , перестраивает систему охлаждения своих центров обработки данных каждые 12 - 18 месяцев, а также фокусировка на близких системах занных.
В 2012 году Google опубликовал фотогалерею, в которой показан дизайн своей системы охлаждения, после чего вице-президент центра обработки данных Джозеф Кава объяснил, как она работает.
В показанном дата-центре комнаты служат холодными коридорами, есть фальшпол, но нет перфорированной плитки. Охлаждение происходит в закрытых коридорах с рядами стоек с обеих сторон, в то время как охлаждающие змеевики с использованием холодной воды служат потолком этих теплых коридоров, в которых также находятся трубы, по которым вода поступает в градирни, расположенные в другой части здания, и из них.
Температура воздуха обычно поддерживается около 26,5 ° C, становясь все более и более теплой из-за контакта с различными компонентами, примерно до 49 ° C. Когда воздух направляется вентиляторами в теплый закрытый коридор, где, достигая верха комнаты, проходит через охлаждающий змеевик и охлаждается до комнатной температуры. Гибкий трубопровод соединяется с охлаждающим змеевиком в верхней части горячего коридора, спускается через отверстие в полу и проходит под фальшполом.
Из заявлений Кава «Если бы у нас были протечки в трубопроводах, вода опускалась бы в наш фальшпол. У нас большой опыт работы с этой конструкцией, и никогда не было больших потерь воды» , наличие аварийной ситуации подтверждена система на наличие протечек воды. Также подтверждено, что близость жидкостей к серверам не считается проблемой.
Кава также заявил, говоря о других типах систем охлаждения с установками на потолке для возврата горячего отработанного воздуха в кондиционеры машинного зала (CRAC), расположенные по периметру фальшпола, что вся система неэффективна, потому что горячий воздух перемещается на большое расстояние по направлению к «CRAC», в то время как система с близкой связью значительно более эффективна.
Библиография
- Бин, Дж. И Данлэп, К. (2008), Энергоэффективные центры обработки данных: решение для строк с тесной связью , ASHRAE Journal, 34-40.
- EPA. (2007, Agosto 2), Отчет EPA Конгрессу по энергоэффективности серверов и центров обработки данных , da Energy Star .
- Критически важные объекты EYP. (2006, Луглио 26). Тенденции и решения для энергоемких зданий: центры обработки данных , круглый стол по критически важным объектам .
- Фонтеккио, М. (2009, Gennaio 21), Вентиляторы для кондиционирования воздуха в центрах обработки данных сберегут вам дорогу , da Search Data Center.
- Sun Microsystems (2008 г.), Энергоэффективные центры обработки данных: роль модульности в проектировании центров обработки данных , Sun Microsystems .