6 sposobów chłodzenia data center.

Od chłodzenia świeżym powietrzem po w pełni zanurzony w cieczy sprzęt IT. Sposoby na schładzanie data center zmieniały się w ciągu ostatnich lat, a najbliższa przyszłość przyniesie kolejne nowe rozwiązania.

Przewiduje się, że rynek chłodzenia data center wzrośnie z poziomu 6,26 mld dolarów w roku 2015 do 11,85 mld w roku 2020.

Steve Webb, CIO Ark Data Centres, tak skomentował tę kwestię w wywiadzie dla Computer Business Review (CBR): "Jeśli szukasz sposobów na chłodzenie data center, miej na uwadze przyszłość. Bez względu na to, którą opcję wybierzesz, musi ona być w stanie dostosować się do zmieniających się nieustannie potrzeb energetycznych sprzętu. Serwer, który dzisiaj zużywa 4kW energii może jutro potrzebować ponad 2 razy więcej."

"Biorąc pod uwagę aktualizacje sprzętu pojawiające się średnio w odstępach od 9 miesięcy do trzech lat, wybrane rozwiązanie chłodzące musi być w stanie nadążać za zmianami wynikającymi z ciągłego wzrostu możliwości obliczeniowych. Przeoczenie tej zmiennej może pociągać za sobą bardzo kosztowne konsekwencje, wymuszając regularny update technologii chłodzenia odpowiedniej do aktualnego zapotrzebowania energetycznego."

Poniżej przedstawiono listę najpopularniejszych panujących obecnie trendów w chłodzeniu data center.

1. Chłodzenie świeżym powietrzem

Istnieją dwa rodzaje chłodzenia powietrzem: bezpośredni i pośredni. W pierwszym przypadku system zasysa świeże powietrze bezpośrednio do pomieszczenia. W opcji pośredniej wykorzystywany jest płytowy wymiennik ciepła pozwalający na pełną recyrkulację systemu.

Metoda bezpośredniego chłodzenia okazała się być bardziej kosztowna niż wskazywało na to wstępne obliczenia. Potrzebne jest również pełne zabezpieczenie sprzętowe.

W przypadku metody pośredniej cały sprzęt może zostać zintegrowany w ramach jednego systemu. Podnosi to szanse na całkowite ochłodzenie data center i przeniesienie uwagi z problemu zanieczyszczenia powietrza na zewnętrzną temperaturę otoczenia.

2. Chłodzenie zanurzeniem w cieczy

Zanurzenie całego sprzętu IT w pojemnikach z wodą wydaje się być ekstremalnym rozwiązaniem, nadeszły jednak czasy, w których wodę zastąpiono olejami mineralnymi. Według Green Revolution Cooling dzięki takiemu rodzajowi chłodzenia możliwe jest zmniejszenie kosztów tego procesu nawet o 95%, a zużycie energii serwerów obniżyć nawet o 10%.

Rozwiązanie to polega na bezpośrednim zanurzeniu sprzętu w kąpieli z chłodzącej cieczy. Możliwe jest zastosowanie jednofazowego lub dwufazowego zanurzenia. David Prucnal, inżynier NSA wyjaśnił, że choć olej mineralny nie ma tak dobrych właściwości chłodzących jak woda, to nadal jest ponad tysiąc razy bardziej skuteczny w odprowadzaniu ciepła w porównaniu z powietrzem.

Ekspert wyjaśnił, że ten rodzaj technologii umożliwia osiągnięcie lepszych wyników przy zastosowaniu mniejszych ilości energii oraz infrastruktury. Jako przykład podano m.in. brak konieczności umieszczania w data center dodatkowych wentylatorów.

3. Chłodziarki

Chłodziarki wykorzystywane są w data center do wymiany ciepła między urządzeniami. Według materiałów Schneider Electric istnieją trzy główne typy chłodziarek wyróżniane ze względu na wykorzystywanie do walki z ciepłem wody lub powietrza.

Chłodziarki bazujące na wodzie usuwają ciepło przenosząc je z powracającej ochłodzonej wody do pętli wodnego kondensatora, który następnie pozbywa się go na zewnątrz. Temperatura wody obniżana jest przy użyciu wieży chłodzącej.

Drugi rodzaj chłodziarek wykorzystuje glikol. Ciepło usuwane z powracającej wody przenoszone jest do pętli glikolowej, a następnie transportowane do atmosfery. Glikol przepływa rurkami do umieszczonego na zewnątrz urządzenia nazywanego suchą chłodnicą bądź chłodnią płynów.

Ostatnia grupa chłodziarek usuwa ciepło przenoszone przez wodę do chłodzonego powietrzem kondensatora, który zazwyczaj zintegrowany jest z chłodziarką.

4. Zimne i ciepłe korytarze

Idea zimnych i ciepłych korytarzy (ang. hot and cold aisles) zakłada odpowiednie oddzielenie od siebie ciepłych i zimnych obszarów data center.

Poprzez zastosowanie tego rozwiązania powstrzymywane jest mieszanie się gorącego powietrza krążącego w data center z dopływającym zimnym powietrzem. Ten rodzaj chłodzenia umożliwia zmniejszenie kosztów poprzez ograniczenie wykorzystywanej energii. Efektywne utrzymywanie odpowiedniej temperatury hub’a zapewnione jest dzięki wysokowydajnej klimatyzacji.

Inną zaletą tego rozwiązania jest zabezpieczenie data center dzięki konieczności instalacji drzwi, niezbędnych do właściwego działania systemu chłodzenia.

5. Chłodzenie przez odparowanie

Chłodzenie przez odparowanie to nowa technologia wdrażana powoli w data center. Według wielu komentatorów może ona zmienić metody chłodzenia data center na zawsze – zarówno pod względem finansowym jak i środowiskowym.

Technologia ta zasysa ciepłe powietrze do zwilżonego filtra lub drobnej mgiełki, dzięki czemu część wody odparowuje ochładzając ciepłe powietrze. W procesie tym woda rozpylana jest na powierzchnię lub w powietrze, a następnie odparowuje schładzając powietrze przechodzące przez dany obszar.

W porównaniu z tradycyjną kompresorową klimatyzacją chłodzenie przez odparowanie zużywa do 90% mniej energii.

6. Chłodzenie adiabatyczne

System chłodzenia adiabatycznego jest odpowiedni dla gorącego i suchego klimatu, ale może być używany także w środowisku takim jak Polska, w sytuacjach w których temperatura jest wysoka a rozwiązania chłodzenia świeżym powietrzem potrzebują alternatywy. Główną wadą jednostek chłodzących w ten sposób jest duża ilość wody potrzebna do efektywnego działania.

Rozwiązanie działa poprzez wyparowywanie wody przy jednoczesnej redukcji temperatury. Sercem systemu jest dystrybutor wody, który nieustannie uzupełnia jej poziom w rezerwuarze. Gorące powietrze przepływa przez parującą wodę i jest natychmiastowo schładzane. Już schłodzone powietrze jest rozprowadzane po data center za pomocą wentylatorów.

Matthew Larbey, Dyrektor ds. Strategii Produktowej VIRTUS Data Centres, powiedział: "Zastosowanie zaawansowanej techniki pośredniej wymiany ciepła 'air to air' zapobiega mieszaniu się powietrza na zewnątrz i wewnątrz data center. Jednocześnie zmniejszone zostaje ryzyko zanieczyszczenia powietrza na zewnątrz, przy zachowaniu najwyższego poziomu efektywności działania całego systemu."