Rozwiązania w zakresie chłodzenia cieczą i przestrzeni

Prawdopodobnie nie będzie zaskoczeniem dla managerów obiektów IT, że centra danych, zwłaszcza te obsługujące dane o krytycznym znaczeniu dla działalności organizacji, to budynki zużywające niezwykle dużo energii. W zasadzie, według energy.gov, w przeliczeniu na powierzchnię centrum danych zużywa o 10 do 50 razy więcej energii niż komercyjny budynek biurowy.

Spora część energii pobieranej przez centrum danych (niektóre raporty mówią o 40%) jest zużywana do zasilania systemów chłodzenia i wentylacji, zapobiegających przegrzewaniu się serwerów. Koszty te nadal będą rosnąć ze względu na stale zwiększające się gęstości upakowania instalacji i technologie informatyczne rozwijające się dzięki sieci 5G – zapewniającej stałe połączenie olbrzymiej liczby urządzeń, wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości, IoT oraz przetwarzania danych w chmurze.

Tradycyjne metody odprowadzania ciepła (wprowadzanie zimnego powietrza do przestrzeni i mieszanie go z gorącym powietrzem w celu osiągnięcia odpowiedniej temperatury) nie nadążają za wymaganiami nowoczesnych technologii. Dlatego warto śledzić wszystkie dostępne dzisiaj rozwiązania, które będzie można wykorzystać w przyszłych centrach danych.

Odpowiednie rozwiązanie w zakresie chłodzenia – zwłaszcza chłodzenie cieczą – może pomóc efektywnie radzić sobie z obciążeniem termicznym w centrum danych.

Chłodzenie powietrzem czy cieczą?

Od wielu dekad popularnym sposobem chłodzenia sprzętu IT w prawie każdym zastosowaniu był system wykorzystujący powietrze. Sprzęt HVAC jest względnie tani i radzi sobie w zastosowaniach o niskiej gęstości upakowania (< 10 kW). Jednak ostatnio specjaliści w dziedzinie IT skłaniają się ku chłodzeniu cieczowemu. Dlaczego? Porównajmy pokrótce oba rodzaje chłodzenia.

Dwie główne metody chłodzenia powietrzem wykorzystują wodę lodową i urządzenia wentylacji powietrza w pomieszczeniu komputerowym (computer room air handler – CRAH) lub klimatyzator chłodzony czynnikiem chłodniczym i klimatyzatory pomieszczeń komputerowych (CRAC). Powietrze przepływające przez serwer jest ogrzewane, a następnie powraca do urządzenia CRAH lub CRAC, gdzie zostaje ponownie schłodzone.

Oto główne problemy systemów bazujących na powietrzu:

• Wysokie (i wciąż rosnące) koszty energii
• Wysokie koszty konserwacji z powodu awarii mechanicznych
• Znaczne zapotrzebowanie na przestrzeń
• Wilgoć i zanieczyszczenia z tych systemów mają szkodliwy wpływ na wydajność sprzętu komputerowego.

Wielu profesjonalistów IT specjalizujących się w centrach danych próbuje nowych metod. Postęp w dziedzinie chłodzenia cieczowego umożliwia osiągnięcie najwyższej wydajności, ponieważ ciecze mają większą pojemność cieplną w porównaniu z powietrzem (woda może przenieść około 3500 razy więcej ciepła niż powietrze). Chłodzenie cieczowe jest również czystsze, bardziej ukierunkowane i skalowalne.

Działanie systemów chłodzenia cieczowego, zwanych również „systemami close-coupled”, polega na umieszczeniu urządzeń odprowadzających ciepło blisko serwerów. To lokalne oraz bezpośrednio ukierunkowane działanie względem źródła ciepła zapewnia dokładny monitoring i sterowanie.

Rodzaje rozwiązań bazujących na chłodzeniu cieczowym

Chłodzenie rzędowe – wykorzystuje chłodzenie wodne lub polegające na bezpośrednim odparowaniu (mającego niewielki wpływ na środowisko, a zatem ekologicznego czynnika chłodniczego). Klimatyzatory te służą do chłodzenia jednego rzędu szaf Rack. Ścieżki przepływu powietrza są krótsze niż w przypadku chłodzenia pomieszczenia i mogą być ukierunkowane – jednorzędowe aplikacje o wysokiej gęstości upakowania, jednorzędowe aplikacje o niskiej gęstości upakowania i szafy IT są odizolowane, aby zimne powietrze nie marnowało się, jeżeli nie jest potrzebne.

Chłodzenie „In-Rack” – wykorzystuje wymienniki ciepła na tylnych drzwiach lub samodzielne moduły AC do kontrolowania klimatu w jednej, lub dwóch szafach serwerowych. Możliwe są wyższe gęstości upakowania, ponieważ ścieżki przepływu powietrza wewnątrz szaf są krótsze i bardziej precyzyjnie określone, co przyczynia się do zmniejszenia wymaganej mocy wentylatora. Moc chłodnicza i redundancja są ukierunkowane na potrzeby konkretnych szaf.

Chłodzenie typu Direct-to-Chip – ciekłe chłodziwo jest dostarczane bezpośrednio do czipu za pomocą rurek. Jest to bardzo skuteczne i wydajne rozwiązanie w zakresie pochłaniania ciepła. Dostępne są dwa rozwiązania: rear-door-air (RDA) oszczędza przestrzeń w szafie i centrum danych, podczas gdy rozwiązanie in-rack do infrastruktury brzegowej jest dostępne w wersjach z chłodzeniem powietrzem i z chłodzeniem wodą.

Chłodzenie zanurzeniowe – sprzęt komputerowy jest całkowicie zanurzony w nieprzewodzącym, niepalnym płynie dielektrycznym. Rozgrzany płyn zamienia się w parę, skrapla się i powraca do stanu płynnego. Zużycie mocy jest mniejsze niż w przypadku tradycyjnych metod. Możliwe są większe gęstości upakowania serwerów na takiej samej przestrzeni instalacyjnej.

Moc partnerstwa

Prawdziwie ultranowoczesne centrum danych nie powstanie w próżni. Stworzenie obiektu z efektywnym systemem chłodzenia, o niskich kosztach operacyjnych, cechującego się solidnym poziomem bezpieczeństwa / monitoringiem, skalowalnością i gotowością na wyzwania przyszłości wymaga współpracy z zaufanymi partnerami biznesowymi. 

Wykorzystanie dogłębnej wiedzy ekspertów z branży umożliwia kierownikom obiektów IT stawianie czoła dzisiejszym wyzwaniom i jednoczesne planowanie przyszłych potrzeb centrów danych.

Rittal wraz z firmami partnerskimi współpracuje z managerami IT na wszystkich etapach: od projektowania poprzez planowanie aż po szacowanie kosztów. Celem zawsze jest dostarczenie rozwiązań w zakresie nowoczesnych i bezpiecznych centrów danych.

Rittal jest globalnym dostawcą produktów do chłodzenia cieczowego, infrastruktury szaf i rozdziału mocy. W szczególności rozwiązanie LCP DX 20 kW firmy Rittal to ultrawydajne rozwiązanie w zakresie bezpośredniego chłodzenia, znany z maksymalnej elastyczności i innowacyjnych funkcji.