Sistemi hlađenja data centra: Ništa bez hlađenja

Dva osnovna tehnička sistema bez kojih se ne može zamisliti funkcionisanje data centra jesu napajanje i hlađenje. Sistem hlađenja mora da obezbedi optimalnu temperaturu zar rad servera, odnosno da izbaci toplotu koju proizvodi oprema.

Oslobađanje toplote se ne može izbeći, a trend minijaturizacije i povećanja procesorske snage servera povećava gustinu disipacije po reku. Od nekadašnjih standardnih 5 kW, potrošnja po reku danas ide i do 20 i više kilovata. Tako velika gustina disipacije zahteva ne samo intenziviranje hlađenja već i pronalaženje novih tehnoloških rešenja koja mogu da se izbore sa enormnom toplotom. Dodatni zahtev je smanjenje potrošnje, a sistem klimatizacije je najveći potrošač energije posle samih servera: potrošnja klimatizacije može dostići i do 40 odsto potrošnje produkcione opreme.

Kako rešiti ove probleme? Na osnovu dugogodišnjeg iskustva i razvoja sopstvenih rešenja za preciznu IT klimatizaciju, Rittal nudi korisnicima različite mogućnosti da se efikasno reše problema povećane temperature, uz optimalnu uštedu u energiji.

Direktna ekspanzija

Sistemi s direktnom ekspanzijom koriste gasovita rashladna sredstva koja se i dalje kolokvijalno nazivaju freonima, mada trenutno aktuelne varijante nisu freon, niti imaju loš uticaj na ozonski omotač, kao što je to bio slučaj sa freonom. Direktna ekspanzija podrazumeva da fluid koji u hlađenoj zoni preuzima toplotu predaje tu toplotu u spoljnom krugu kondenzatoru, bez dodatnog kruga između. Svakodnevno se susrećemo s kućnim split-klimama, koje rade na sličnom principu. Svaka DX klima ima unutrašnju jedinicu, izmenjivač vazduha koji preuzima toplotu iz prostora, i spoljnu jedinicu, koja tu toplotu odaje u spoljni prostor. Pri tome se troši nešto energije, tako da DX sistemi najčešće imaju potrošnju oko 30-35 odsto u odnosu na korisnu snagu hlađenja.

Rittal nudi nekoliko rešenja s direktnom ekspanzijom.

LCU: superkompaktno rešenje

Za jedan rek i snagu disipacije opreme do 6,5 kW klimu možete smestiti – u rek! Liquid Cooling Unit se sastoji od dve komponente: unutrašnje jedinice s ventilatorima i spoljašnje s kompresorom i ostalim delom opreme. Rek je zatvoren i nema razmene vazduha sa spoljnim prostorom. Unutrašnja jedinica se postavlja bočno, uz zid reka. S prednje strane izduvava hladni vazduh u prednju zonu reka, ispred servera. Zagrejani vazduh sa zadnje strane servera usisava se kroz proreze na zadnjoj strani jedinice.

Spoljna jedinica evakuiše toplotu u okolni prostor. Spoljna jedinica evakuiše toplotu u okolni prostor. Po potrebi, može se instalirati redundantna spoljna jedinica, čime se maksimalno povećava pouzdanost sistema: kada ispadne jedna spoljna jedinica, druga preuzima puno opterećenje. Ovakvo rešenje je idealno za Edge DC aplikacije.

LCP Rack DX

Direktno hlađenje opreme u zatvorenom reku za manje snage disipacije, s vertikalnom jedinicom koja se montira bočno: izmenjivač po celoj visini ubacuje hladan vazduh u prostor ispred servera koji ga uvlače i zagrejanog izbacuju na zadnjoj strani ormana. Na zadnjoj strani se nalazi usis u rashladnu jedinicu, koja vazduh ponovo hladi i vraća u prednju zonu. Cirkulacija vazduha je unutar ormana sa opremom, nema razmene sa spoljašnjim prostorom, prednja i zadnja vrata reka nemaju perforaciju. Možete hladiti jedan rek tako što se izmenjivač montira bočno ili dva reka istovremeno, ako izmenjivač montirate između dva reka. Bitno je da maksimalna snaga ovih modela ide do 20 kW. Naravno, sastavni deo sistema je spoljna jedinica čiji kapacitet odgovara unutrašnjoj.

Varijanta LCP Rack DX/FC nudi dodatnu pogodnost free cooling-a, korišćenja okolnog hladnog vazduha kada je spoljna temperatura dovoljno niska. Ovim „pasivnim” hlađenjem rashladnog fluida postižu se znatne uštede u potrošnji energije.

LCP Inline DX

Za manje i srednje sisteme s nešto većim disipacijama preporučuje se varijanta kod koje vertikalne jedinice ubacuju hladan vazduh u zonu ispred rekova koji su opremljeni perforiranim prednjim i zadnjim vratima. Dakle, za cirkulaciju vazduha se koristi prostor ispred i iza reka, a radi efikasnosti, zatvara se hladna zona kako bi se sav hladan vazduh usmerio samo u serverske rekove. Rešenje zahteva više prostora, ali je moguće postaviti i više jedinica i obezbediti dovoljnu snagu i redundansu hlađenja. Snaga hlađenja ovih jedinica je nešto veća i ide do 35 kW. Ono što je bitno jesu male dimenzije: maksimalna širina je 600 mm za snažnije (35 kW) ili 300 mm za jedinice manjih snaga (12 kW i 20 kW).

I u ovoj varijanti na raspolaganju su free cooling opcije.

Sistemi s vodom kao rashladnim fluidom

Sistemi s vodom imaju dvostepenu konverziju toplote: izmenjivač hladi vazduh u serverskoj sobi, a zagrejana voda se hladi spoljnom čilerskom jedinicom, koja ima interni DX krug. Mogu se primeniti i druge varijante obezbeđenja hladne vode korišćenjem rashladnih kula ili drugih izvora hladne vode.

Unutrašnje jedinice se kod vodenih sistema odlikuju većim snagama hlađenja i idu i do 53 kW po jedinici. To omogućava, na primer, hlađenje reka s disipacijom od čak 100 kW, postavljanjem u sendvič između dve velike rashladne jedinice. Naravno, moguće je hladiti i dva ormana jednom jedinicom ukoliko snaga to dozvoljava.

I kod vodenih jedinica postoje rek jedinice za hlađenje zatvorenih i zaptivenih ormana bez strujanja vazduha u okolnom prostoru, što je recept za maksimalno iskorišćenje. Moguće je i formiranje reda rekova i hladne zone za primenu Inline jedinica koje ispuštaju hladan vazduh u zatvorenu zonu iz koje se hlade rekovi s perforiranim vratima.

Hibridni sistemi s vodom

LCP Hybrid CW su izmenjivači s vodom kao rashladnim fluidom koji se montiraju u perforirana zadnja vrata reka. Topli vazduh pogonjen internim ventilatorima iz servera prolazi kroz izmenjivač i ohlađen izlazi u okolni prostor. Hladnom vodom se snabdeva iz fleksibilnih cevi. Heat pipe tehnologija omogućava maksimalno efikasnu izmenu toplote. Pošto nema ventilatora, nema ni potrošnje električne energije, pa je ušteda maksimalna. Maksimalna snaga hlađenja je ograničena na 20 kW, što će zadovoljiti u velikom broju slučajeva.

Free Cooling: 15-20 stepeni Celzijusa kao optimalno rešenje

Rittal sistemi s vodom kao rashladnim fluidom rade u režimu temperatura 15-20°C, što znači da u rashladne jedinice ulazi voda temperature 15°C, a temperatura u povratnom vodu je 20°C. Unutrašnje jedinice su dimenzionirane da dostižu svoj nominalni kapacitet kod takvog režima temperatura. To je veoma značajno za uštedu energije, jer free cooling hladnjaci mogu obezbediti vodu temperature 15°C i niže tokom dela godine kada je spoljna temperatura niža od desetak stepeni. Rad u FC režimu smanjuje potrošnju jer se kompresori ne uključuju. Ovako energetski optimalan rad nije moguć kod sistema koji rade u režimu 7/12°C, jer oni zahtevaju znatno nižu temperaturu da bi free cooling bio efikasan.

Direktno hlađenje procesora

Pošto kod ekstremnih disipacija u malim prostorima vazduh nije dovoljno efikasan medijum za hlađenje, direktno hlađenje procesora biće ključno u budućnosti. Umesto nekadašnjih sistema s vodom, koriste se napredni fluidi koji obezbeđuju veće kapacitete i potpunu sigurnost za opremu – Novec^TM 7000. Nova rešenja na bazi dvofaznih sistema s tečnim rashladnim fluidima bez vode, razvijeni u saradnji Rittal-a sa firmom ZutaCore^TM primer su takvih efektnih inovacija.

Primenjuje se direct-on-chip tehnologija isparavanja, tako da se izbegava pojava hotspot-ova na nivou procesora: evakuiše se disipacija od 200 W i više.

Krovne i zidne kompaktne klime

Stara dobra industrijska klima, Rittal-ov proizvod koji efikasno funkcioniše decenijama, našao je primenu i u IT-ju. U pitanju je kompaktna DX jedinica sa ulaznim i izlaznim krugom u istom kućištu. Primena najmodernije Blue e+ tehnologije obezbeđuje minimum utroška energije, praktično bez održavanja. Snage 1600 W (krovna) ili 3000 W (zidna varijanta) zadovoljiće širok opseg zahteva. Lako se montira, nema razmene unutrašnjeg vazduha sa okolinom i veoma je pogodna za primenu u Edge i industrijskim aplikacijama.

Kao što se možete uveriti, Rittal ima rešenje za svaki zahtev precizne IT klimatizacije, bez obzira na ukupnu disipaciju, raspoloživ prostor ili druga ograničenja.

Imate li potrebu za pouzdanim sistemom hlađenja skrojenim po meri za Vašu IT opremu? Javite nam se, imamo u ovoj oblasti bogato iskustvo, stručan tim i veoma pouzdanu servisnu službu.

Korisna adresa: Vesimpex.rs