Нормативная документация

Охлаждение всеми доступными и не очень способами

19 июля 2016 г. | Категория: Охлаждение ЦОД

Большинство операторов ЦОД по-прежнему продолжают использовать традиционные методы охлаждения: чиллеры, CRAC, холодные и горячие коридоры, пусть и иногда с применением некоторых модернизаций для сокращения расходов на холодоснабжение. Технологии охлаждения наружным воздухом все чаще фигурируют в проектных планах ЦОДов, но современные дата-центры могут прибегнуть и к другим нестандартным методам охлаждения, которые тоже становятся популярными.

Операторы ЦОД заинтересованы в использовании наиболее энергоэффективных технологий охлаждения и стараются найти самые неординарные способы этого достичь. К примеру, компания Microsoft в феврале буквально утопила в океане один из тестовых дата-центров. Подобные идеи лучше тестировать на этапе планирования и проектирования, чтобы просчитать все возможные риски, а не применять их в уже действующем ЦОДе.

Далее мы расскажем о малоизвестных, но подающих надежды системах холодоснабжения.

Снег. Является противоположностью охлаждению наружным воздухом и создает больше влажности, однако появилось несколько проектов, которые используют снег в качестве охлаждающей среды при умеренном климате в зонах, где в холодное время года выпадает большое количество осадков. Одним из таких проектов является White Data Center Project на острове Хоккайдо в Японии. Небольшой ЦОД использует снег из специального хранилища для своего охлаждения.

Этот пилотный проект охлаждается снегом с сугробов, которые накопились еще зимой, а потом были покрыты изоляционным материалом, чтобы уменьшить таяние снега в теплые месяцы. Эти сугробы находятся над теплообменниками, которые используют талый снег для отвода тепла. Тестирование дата-центра проходит в крупном индустриальном парке, а авторы проекта надеются привлечь производственные ЦОДы.

Впервые эта технология зародилась в 2012 году, когда компания Lawson, сеть американских продуктовых магазинов в Японии, представила свою автономную систему охлаждения для кондиционирования воздуха, которая работала на снеге. Вместо использования сугробов магазин был оснащен изолированным контейнером объемом 100 кубических метров, который позволял сохранять снег в твердом состоянии без применения дополнительных систем охлаждения. Вода проходила через трубы этого контейнера, охлаждалась снегом, а далее использовалась для кондиционирования помещения.

Этот японский проект демонстрирует, что снег можно использовать в качестве охлаждающей среды в течение всего года, но главным условием все равно остается климат: зимой должно выпадать достаточное количество осадков, которых хватит на долгий период, а в остальное время погода должна быть не слишком жаркой, иначе ни одна система не удержит снег от таяния.

Термальное колесо. Роторная система обмена воздухом тянет горячий отработанный воздух на первую половину своего вращения, а потом превращает его в холодный. Матрица вокруг колеса поглощает тепловую энергию и затем охлаждает сама себя чистым воздухом.

Технология подобного типа будет работать только на специально адаптированных площадках, где подобный тепловой агрегат был заранее учтен в проекте.

Этот метод использовался долгие годы в промышленных системах охлаждения. Термальное колесо появилось на рынке ЦОДов совсем недавно, когда разработка была представлена компанией Kyoto Cooling в 2007 году.

Главным преимуществом этой системы является то, что, в отличие от традиционных воздушных теплообменников, этот процесс происходит вне дата-центра, сокращая уровень загрязнения от наружного воздуха и сокращая степень изменения уровня влажности от необработанного воздуха.

Как и другие технологии, которые используют наружный воздух, применение термального колеса возможно лишь в регионах, где можно «раздобыть» достаточное количество прохладного воздуха извне. Ярким примером применения этой технологии является новый дата-центр компании QTS в Чикаго, запущенный сравнительно недавно. Тот регион славится жаркими и влажными днями летом и зимними ледяными ветрами. QTS инсталлировали в своем ЦОДе систему Kyoto Cooling, которая должна обеспечивать PUE, равный примерно 1,2, по всей площади (примерно 4,5 тысячи м²) восьмимегаваттного дата-центра.

Геотермия. Используя естественный перепад температур между ЦОДом и окружающей средой, геотермическое холодоснабжение создает замкнутый контур охлаждения, который использует температуру земли (10°C) с глубины 1,5 м. Подобные температуры можно получить исключительно из регионов с умеренным и не ярко выраженным климатом. Этот замкнутый контур позволяет избежать загрязнения местных подземных вод.

Эта система популярна на среднем Западе в США, а также в Скандинавии. В северных странах некоторые дата-центры прогоняют горячую воду через трубы в океане и пользуются получшившимся перепадом температур. К примеру, Google охлаждает свой ЦОД в Хамине, Финляндии, используя воды Северного моря.

Геотермальное охлаждение возможно лишь в регионах, где можно проводить подземные работы и где температура почвы соответствует необходимым показателям.

Системы испарительного охлаждения. Этим методом пользовались сотни, если не тысячи лет назад, но для рынка дата-центров это нечто абсолютно новое.

Прямая система испарительного охлаждения лучше всего применима в горячем и сухом климате, поскольку воздушный поток охлаждается путем распыления мелкодисперсной воды в процессе испарения.

Одним из плюсов этой системы является то, что она проста в управлении и эффективна с точки зрения капитальных и эксплуатационных расходов, так как не предполагается использование каких-либо загрязняющих окружающую среду хладагентов. С другой стороны, у нее очень жесткие ограничения по климату.

Охлаждение все еще остается одной из самых затратных статей расходов дата-центров. Старые технологии модернизируются, новые появляются и становятся им подспорьем. Цель остается одна: по максимуму минимизировать издержки на обеспечение снижения температуры до оптимального уровня бесперебойной работы дата-центра.

Теги: системы охлаждения, Нестандартные системы охлаждения, Термальное колесо, Система испарительного охлаждения, CREC