Традиционно считается, что система охлаждения ЦОДа испытывает проблемы в жаркий период времени. А как чувствуют себя эти системы в зимний период, когда столбик термометра покоряет пиковые для зимы значения температур? Об этом – интервью с Федором Ешмяевым, директором департамента технического пресейла компании RadiusGroup.
Проектировали ли Вы когда-нибудь систему охлаждения для работы в условиях низких температур в регионе, где находится ЦОД?
В моей практике приходилось делать предварительный расчет, разрабатывать техническое и концептуальное решение для условий работы системы кондиционирования в условиях низких температур, когда нужно было поставить систему охлаждения на Новой Земле для объекта систем связи. Уличные температуры в этом районе очень низкие.
Мы там пошли самым простым путем – использовали естественный холод, а чтобы охлаждающая жидкость не замерзала, применяли антифриз. Хладоагент шел по короткому внешнему контуру с подмешиванием во внутренний контур охлажденного антифриза, который вводился с кулера на улице.
По этой схеме, кстати, можно сделать систему охлаждения, которая будет работать на фрикулинге, без компрессоров. Я знаю объекты, где применяется именно такая схема – косвенный фрикулинг, когда охлаждение происходит за счет наружного холода, но с использованием промежуточного теплоносителя или какого-то промежуточного процесса.
А какой еще бывает фрикулинг, кроме косвенного?
Прямой фрикулинг, когда холодный воздух с улицы непосредственно закачивается внутрь помещения. Если просто взять уличный воздух и закачать его внутрь помещения, он сразу же ассимилирует теплоизбытки. Этот метод хорош тем, что исключает потери КПД: ведь при переходе с одного теплоносителя на другой этого процесса не избежать. Соответственно, переход с улицы на теплоноситель – одна точка потери КПД, переход с теплоносителя на внутренний воздух – вторая точка. В добавок к этому присутствует потребление энергии насосом.
Здесь есть свои плюсы и есть минусы. Зимой, если подавать воздух напрямую в помещение, он будет осушаться. И это несмотря на высокую влажность в зимний период, которая может достигать 90–100%! (Именно по этой причине при малейшем снижении температуры на улице в воздухе можно наблюдать искрящиеся снежинки.) Проблема в том, что когда холодный воздух подают в помещение, он смешивается с внутренним теплым воздухом, нагревается, при нагреве происходит конденсация влаги, в результате чего воздух в помещении осушается. Соответственно, влагу надо компенсировать.
Если мы работаем на прямом фрикулинге, то есть осуществляется подача большого объема наружного воздуха в помещение зимой, то надо предусмотреть большой объем вытяжки. Вместе теплым воздухом из помещения на улицу удаляется большой объем влаги. Правда, последние требования ASHRAE по ЦОДам значительно снизили требования к влажности – до 30%. Это довольно низкая влажность, так что при –5С ЦОД будет нормально работать даже на прямом фрикулинге. Но при более низких температурах есть смысл уходить на косвенный фрикулинг. Энергозатраты на косвенном фрикулинге мизерные по сравнению с работой компрессоров, чиллеров. По моим оценкам, они составляют порядка 5%.
А при косвенном фрикулинге теплоноситель охлаждает так: из внутреннего контура он перетекает во внешний контур, который располагается вне помещения. Хладоноситель отдает тепло, помещение охлаждается, тепло уходит на улицу.
Можно также использовать рекуператор. Нагреть тёплым воздухом металлическую или керамическую пластину, или какой-то вращающийся ротор, и затем воздух, который отдал свое тепло, вернуть уже охлажденным в помещение. При этом с другой стороны через рекуператор будет проходить холодный уличный воздух. Нам приходилось рассчитывать систему с несколькими режимами свободного охлаждения. Там применялся и прямой, и косвенный фрикулинги, а так же охлаждение чиллерами. В принципе, в этой схеме чиллер все равно необходим, правда, в минимальном объеме.
В настоящее время разработчики современных ЦОДов имеют склонность к использованию систем прямого охлаждения. Связано это с тем, что современные процессорные системы допускают более высокую температуру эксплуатации. То есть, если раньше требования к поддержанию температуры были более жесткие – не выше 18, 20, 24 градуса в помещении, то сейчас серверы нормально работают при 35 С. В большинстве случаев в этих условиях для охлаждения серверных залов достаточно просто подачи наружного воздуха.
Мороз можно считать проблемой?
Это не проблема. Но в мороз требуется большее теплопотребление для обогрева подсобного хозяйства ЦОДа – бойлерных, очистных сооружений, щитовых, офисных помещений: чем холоднее на улице, тем больше затраты на их отопление. А все эти затраты лягут, в конечном итоге, на коэффициент эффективности всего центра обработки данных.
Существуют идеи обогрева этих помещений теплоизбытками от работы центра обработки данных. Однако это тоже проблематично, потому что возврат тепла от всех систем холодоснабжения будет идти на уровне примерно +10 С, а для отопления такие температуры использовать сложно.
В принципе, можно в холодных зонах подумать о хорошей теплоизоляции помещения, например, о том, как разместить помещения в заглубленном в земле состоянии, чтобы снизить потери. Но как же в зонах вечной мерзлоты? То есть и под землей, эту проблему не решишь. Так что надо искать золотую середину.
Существуют идеи строить ЦОДы в районах вечной мерзлоты, где холод обеспечен круглый год. Я знаю некоторые крупные компании, которые пытаются строить ЦОДы на севере. Но для этого даже вечная мерзлота не нужна. Потому что центр обработки данных прекрасно работает, если внешняя температура не превышает двадцати градусов. А это район Полярного круга. У нас в России это регион протяженностью 14 тысяч километров – широта Архангельска, и даже южнее – вплоть до Вологды. Там летом температура выше 20–30 градусов не поднимается, а зимой там совсем холодно. То есть круглый год можно работать на естественном охлаждении, без каких-либо затрат на получение холода. Представляете, сколько ЦОДов можно там разместить?
Другой путь – посмотреть, где есть дешевая электроэнерггия, и ЦОД разместить вблизи каких-нибудь энергогенерирующих станций, которые работают на дешевой энергии. К примеру, это могут быть приливные ГЭС. В России есть такие электростанции, в районе Кольского полуострова. Там используется дешевая энергия приливной электростанции, для которой не нужно топлива. То же самое в Заполярье.
В зоне тундры, где постоянные ветра, можно еще использовать технологии с ветрогенераторами. Если этот ветрогенератор будет использоваться на 30%, даже на 20% в год (а на открытых просторах, как известно ветер постоянный), технология имеет смысл… Но эксплуатация таких источников повлечет за собой дополнительные проблемы. Что происходит при эксплуатации тех же нефтедобывающих скважин за полярным кругом? Это район Сургута и дальше. Казалось бы, идеальное место для строительства центров обработки данных. Но проблем там хватает – зимой очень холодно, район удален от всех жизненных ресурсов, для обслуживания требуется вахтовый метод.
На Западе вокруг крупных ЦОДов концентрируются бизнесы, которые предпочитают снимать офисы около ЦОДов. В России есть планы развивать Дальний Восток. ЦОДы могли бы способствовать реализации этой идеи?
Дальний Восток – это не Север. Вы знаете, на какой широте у нас находится Владивосток? Это почти широта Сочи. В Хабаровске ЦОД будет строиться, потому что там сейчас создается космодром. Но в Хабаровске ЦОД строить проблематично – там очень холодная зима и жаркое лето. Там летом + 40C при 95% влажности. Представляете, какие потери на охлаждение? Учитывая, что на улице высокая влажность, там все кондиционеры встают. При этом все это оборудование должно работать еще и при –45C зимой. Такой резко континентальный климат приводит к удорожанию оборудования.
Плюс ко всему следует отметить, Хабаровск – город контрастов. Хотя газопровод проходит через город, но он не централизованный, им не пользуются. Жители покупают сжиженный газ. У них есть станция розлива жидкого газа, который привозят по железной дороге. С железной дороги этот газ перекачивается либо в танки, либо прямо с цистерн закачивается в машины. Машина везет жидкий газ до газгольдера, который стоит во дворе дома или во дворе предприятия, и он там переливается. А если строить ЦОД с такой инфраструктурой, то придется создавать огромную распределительную станцию, в которую будет свозиться весь газ. С железной дороги, в частности, из морских портов, - потому что Хабаровск газ не добывает. Газ есть на Сахалине, но сахалинский газ уже продан на много лет вперед в Америку.
В Хабаровске есть уголь. Построить ЦОД на угле было бы интересно. Но это вопрос нанотехнологий: как получить энергию из угля, не нанося вреда экологии, без выброса в атмесферу CO. Вот над чем должны работать наши ученые.
А где на Дальнем Востоке можно строить ЦОДы?
Очень выгодно построить ЦОД в зоне тайги. Лучше всего двигаться в сторону Комсомольска-на-Амуре и Магадана. Там огромные леса, китайцы у нас покупают высококачественную древесину – кедр, лиственницу. Теряются огромные участки леса, который можно использовать. Если в районе Магадана где-нибудь построить ЦОД, (а Магадан – город большой), – не возникает проблем в решении вопроса с персоналом. Да и регион будет очень хорошо развиваться.
Если продолжать разговор в том же русле, то можно рассмотреть возможность приспособить для ЦОДов всякие сухогрузы и атомные ледоколы, которые идут на списание. Ведь что такое атомный ледокол? Это великолепная энергоустановка мощностью несколько сотен мегаватт – энергоресурс для центра обработки данных. Он плавает в северных морях, значит можно использовать естественное охлаждение. При этом он имеет большой объем помещений, которые при желании можно запросто перестроить в центр обработки данных. Остается этот ледокол поставить где-то на прикол, подтянуть к нему оптоволокно – и все! Больше ничего не нужно. А что? Не так уж и плоха эта идея: купить атомный ледокол, пока его не распилили, и сделать из него ЦОД. Его можно переместить в то место, где ЦОД должен работать, где есть персонал. Атомный ледокол отработал свой век, но энергоустановка у него работоспособна, она еще много лет будет служить. А военные суда зачем списываются? Зачем уничтожать атомные подводные лодки? Не по-хозяйски это…
Чтобы оставить свой отзыв, вам необходимо авторизоваться или зарегистрироваться
Комментариев: 0