Закрытое охлаждение - Close Coupled Cooling
Закрытое охлаждение система охлаждения последнего поколения, особенно используемая в дата-центры. Целью тесно связанного охлаждения является обеспечение теплопередача ближайший к источнику: стойка для оборудования. Перемещение кондиционера ближе к стойке для оборудования обеспечивает более точную подачу приточного воздуха и более быстрое улавливание отработанного воздуха.
Типы кондиционеров
Имеющиеся в продаже решения с близкой связью можно разделить на две категории: разомкнутые и замкнутые.
Конфигурация без обратной связи
Конфигурации с открытым контуром не являются полностью независимыми от помещения, в котором они установлены, и воздушные потоки взаимодействуют с окружающей средой в помещении.
Встраиваемые кондиционеры
Рядные кондиционеры устанавливаются внутри рядов стоек. Воздушные потоки обычно проходят по коротким и линейным путям, 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.
Эти теплообменники использовать рассеивание воздуха от передней панели к задней части большинства ИТ-оборудования: серверы рассеивать теплый воздух, который проходит через змеевик теплообменника и возвращается в комнату с приемлемой температурой.
Блоки охлаждения 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
Как правило, 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; Сплошные двери 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 очень целенаправленное охлаждение на уровне стойки и позволяет устанавливать оборудование очень плотно, независимо от окружающей среды, что дает возможность использовать нетрадиционные пространства для установки ИТ-оборудования.
Эффективность
При традиционной планировке вентиляторы должны перемещать воздух по периметру комнаты под фальшпол и через перфорированную плитку пола в серверы потребление. 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, потребление энергии снижается. В типологии In-Row холодильный агрегат встроен в ряд стоек и, обеспечивая подачу воздуха непосредственно в ряд, нет никаких 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 Дата центр очень важен для потребления энергии.
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 | 0% |
| 95 | 8760 | 42.774,64 | 1.493,64 | 1938 | 14.26% |
| 90 | 8760 | 36.285,56 | 1.269,99 | 1836 | 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 ЦОД.
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 высокую стоимость инвестиций 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 ЦОД, 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 холодильной системы 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 свободное охлаждение возможно и, следовательно, повысить эффективность холодильника.
Тесно связанная система центров обработки данных Google
Вот уже несколько лет Google, согласно заявления вице-президента Дата-центры, Джозеф Кава, каждые 12–18 месяцев проводит реструктуризацию системы охлаждения своих центров обработки данных, уделяя особое внимание системам с близкой связью.
В 2012 году Google опубликовал Фотогалерея На нем показана конструкция системы охлаждения, после чего вице-президент центра обработки данных Джозеф Кава объяснил, как она работает.
в Дата центр Показано, что 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 в этих теплых коридорах, в которых также находятся трубы, по которым вода поступает к градирням, расположенным 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 высказываний Кавы «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 системы на случай протечек воды подтверждено. 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 компьютерного 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., & Данлэп, К. (2008), Энергоэффективные центры обработки данных: решение для рядных решений, Журнал ASHRAE, 34-40.
- EPA. (2007, Агосто 2), Отчет EPA Конгрессу об энергоэффективности серверов и центров обработки данных, да Energy Star.
- Критически важные объекты EYP. (2006, Луглио 26). Тенденции и решения для энергоемких зданий: центры обработки данных, да Круглый стол по критически важным объектам.
- Фонтеккио, М. (2009, Gennaio 21), Вентиляторы для кондиционирования воздуха в дата-центрах экономят ваш путь, da Search Data Center.
- Sun Microsystems (2008), Энергоэффективные центры обработки данных: роль модульности в проектировании центров обработки данных, Sun Microsystems.