О холоде в ЦОДе замолвите слово

Автор  Игорь Обухов

Использование для охлаждения теплого воздуха – идея красивая и прогрессивная. Нет повода не рекомендовать ее использование для новых объектов. Однако, как обычно, есть «но». Попытка применить эту идею «в лоб» в уже работающем центре обработки данных может привести к повреждению системы охлаждения, а при строительстве нового объекта – к заметному увеличению начального бюджета.

Первое, о чем хотелось бы сказать: практически все системы охлаждения «прямого расширения» (DX, прямое использование фреонового цикла для охлаждения воздуха в машинном зале) не рассчитаны на работу с температурой выходящего воздуха более 20°С и, как правило, неспособны длительно работать с температурой входящего воздуха более 25°С. Главная проблема не в настройках и параметрах контроллеров.

Проблема в механическом дизайне и основных физических свойствах «фреоновых» систем. Основой цикла является испарение теплоносителя при определенном давлении, что обеспечивает заданную температуру теплообменника. Как правило, «фреоновые» кондиционеры рассчитаны на испарение теплоносителя при температуре 8°С. При увеличении температуры возвращаемого воздуха возникает ситуация, когда весь теплоноситель испаряется в небольшой части теплообменника, после чего начинается нагревание. Не вдаваясь в глубины технических подробностей, можно сказать, что это снижает эффективность работы кондиционера, а главное – приводит к существенному снижению ресурса компрессора, и очень скоро либо кондиционер отключается по срабатыванию какой-либо внутренней защитной системы, либо происходит отказ компрессора. Что же это значит? То, что применим подход с повышением температуры в машинном зале только в системах, использующих охлажденную воду. Однако и здесь возможны проблемы. Если система охлаждения построена с использованием одного контура без промежуточного  теплообменника, возможно возникновение описанных выше проблем, только не в кондиционере в машинном зале, а в водоохлаждающем агрегате (чиллере) из-за поступления слишком теплой воды из кондиционеров машинного зала. Основной вывод: нельзя просто так взять и повысить температуру в машинном зале. Требуется произвести тщательный расчет всех изменений в условиях работы систем. К тому же очень рекомендуется проконсультироваться со специалистами, хорошо понимающими особенности используемых вами моделей кондиционеров, чиллеров, насосов и автоматики. И скорее всего выяснится, что повышать температуру более чем на пару градусов нельзя ни при каких обстоятельствах. Для  новых объектов потребуется использовать охлажденную воду и чиллерную систему. Это означает существенный рост начальных расходов в случае, если необходимая холодопроизводительность системы охлаждения менее 100 кВт. Кроме того, в большинстве случаев потребуется делать систему охлаждения двухконтурной – внешний контур, охлаждаемый чиллерами, теплообменник и внутренний контур с более высокими температурами для охлаждения машинного зала.  Следует еще помнить о влажности. Значительная часть «странных» сбоев вычислительных и коммуникационных систем (особенно это заметно в средней полосе и на севере России в зимнее время) вызвана слишком низкой влажностью, что приводит к накоплению статического заряда на платах, корпусах микросхем и  пластиковых деталях. Чем выше температура, тем больше граммов водяного пара должно приходиться на каждый кубометр воздуха в помещении для обеспечения минимально допустимой относительной влажности 30%. Чем выше становится значение точки росы, тем выше должна быть температура теплообменника кондиционера во избежание излишней конденсации и, следовательно, снижения влажности. Эта же проблема не позволит использовать прямое охлаждение наружным воздухом в районах, где температуры опускаются ниже нуля, – слишком велики становятся затраты на увлажнение воздуха. Да и само решение задачи увлажнения нескольких кубометров воздуха в секунду не будет компактным или простым. Таким образом, получается, что при всей привлекательности повышения температуры в машинном зале и других методов снижения затрат на охлаждение  «тяжелое наследие» традиционных подходов к поддержанию климата в помещениях приводит к возникновению дополнительных затрат и необходимости тщательно готовиться к внедрению прогрессивных технологий.

Источник - сайт supercomputers.ru