Системы охлаждения ЦОД

Климатическая техника отличается по своим свойствам в зависимости от потребностей и возможностей покупателя. Сейчас на рынке воздухоохлаждения дата-центров представлены прецизионные, промышленные и полупромышленные кондиционеры; сплит-системы.

Для контроля климата в серверном помещении наиболее подходящим вариантом является прецизионное кондиционирование. В рамках этого типа систем есть следующие варианты: 

Системы с непосредственным расширением (DX)

Наиболее частотное решения для планирования кондиционирования ЦОД с небольшими тепловыми нагрузками. Такие системы подходят для ЦОДов уровней Tier 1 и Tier 2. DX-устройства работают на основе фреоновых прецизионных кондиционеров, а принцип работы последних заключается в подаче фреона во внутренний блок оборудования — фреон расширяется и испаряется, выделяя холод и остужая воздух помещения.

Преимущества таких систем — сравнительно невысокая стоимость при высокой надежности и длительном сроке службы. Однако DX-системы требуют ощутимых эксплуатационных затрат и предъявляют серьезные требования к энергосистемам и помещению. Они также не подходят для эксплуатации при экстремальных температурах воздуха. 

Необходимо также учесть один нюанс: если ЦОД нуждается в непрерывном охлаждении, фреоновые кондиционеры могут серьезно повлиять на стоимость системы бесперебойного питания, ведь при сбоях в электроснабжении, ИБП должен будет поддерживать еще и работу кондиционера. В среднем, это приводит к увеличению мощности ИБП на 30% и более. 

Кроме того, кондиционер будет потреблять до 30% всей электроэнергии, отведенной на содержание ЦОДа. Это не так существенно, когда речь идет о низком потреблении энергии при маленьком ЦОДе, однако если речь идет о мегаваттных нагрузках, расходовать ежедневно сотни киловатт только на охлаждение — не слишком рентабельно.

Системы на холодоносителе (СW)

Решение для средних и крупных ЦОД любого уровня (Tier 1 — Tier 4). Как работают такие устройства: охлажденный хладоноситель в холодильных машинах (чиллерах) циркулирует в теплообменнике и охлаждает воздух. CW-системы отличаются от DW тем, что требуют меньше затрат на эксплуатацию и обладают большей гибкостью. Однако с точки зрения устройства, CW-системы более сложные и требуют соответствующих капитальных затрат.

Системы на основе принципа полного свободного охлаждения (FFC)

Принцип работы таких систем очень прост: охлаждение воздуха из серверного помещения происходит за счет теплообмена с воздухом снаружи. 

Главное преимущество таких устройств в том, что 95% времени они не нуждаются в задействовании компрессоров. Благодаря этому, каждый кВт потребляемого электричества в среднем в течение года дает 7 кВт холода. Для сравнения: в DX-системах расходуется 2 кВт холода на каждый кВт электроэнергии, а у CW — не более 5 кВт. Кроме того, FFC-системы не нуждаются в фальшполах, отличаются низкими эксплуатационными и средними капитальными затратами, позволяет использовать высоконагруженные стойки до 50 кВт. Ключевой недостаток таких устройств — это отсутствие массы накопленного опыта внедрения в России.

Система естественного охлаждения с промежуточным теплоносителем (DFC)

Уникальность таких устройств в том, что они сочетают компрессорное и естественное охлаждение, а переключение на нужный режим, соответствующий температуре внутри помещения и снаружи, происходит автоматически.

Главное преимущество DFC — высокая эффективность; недостаток — сложность устройства и высокая стоимость.

Системы охлаждения, интегрированные в стойку

Для крупных дата-центров с высокой тепловой нагрузкой разработана замкнутая система охлаждения, вмонтированная в стойку. Обычно это серверный шкаф, оборудованный, помимо охлаждения, еще и поддержкой электропитания, пожаротушением, аварийной вентиляцией и системой мониторинга. 

Преимущества такого подхода — отсутствие потребности в фальшполах и приближенность устройств охлаждения к источнику тепла. Недостаток — высокая стоимость. 

Почему сплит-системы считаются неподходящим решением для охлаждения ЦОД?

Сплит-системы могут подойти для маленькой серверной комнаты, где накопление тепла настолько незначительно, что выраженной потребности в охлаждении просто нет. Для других вариантов, сплиты не подходят по следующим причинам:

• Низкая надежность.
• Недостаточное распределение воздуха.
• Невозможность использовать при высоких нагрузках на ЦОД.