Серверов становится больше, а дополнительных помещений для их размещения нет. Атмосфера накаляется не только в переносном, но и в самом прямом смысле слова. Как обеспечить эффективный теплоотвод в серверных комнатах? IBM утверждает: выход есть.

Сегодня многие компании стоят перед лицом одной и той же проблемы: как удовлетворить растущую потребность в вычислительной мощности и управлять расходами на аренду площадей и охлаждение оборудования ЦОД? Передовые технологии, такие как консолидация серверов, а также возможность разместить все больший объем вычислительных ресурсов на тех же полезных площадях, помогают решить лишь часть этой задачи. Можно плотно «упаковать» компактные высокопроизводительные серверы в стойки, но сразу возникает новая проблема: рост общей теплоотдачи оборудования. 

Цифры говорят сами за себя: число серверов во всем мире менее чем за 10 лет увеличилось почти в 150 раз, а показатель вычислительной мощности в расчете на один сервер вырос в 10 раз. Зачастую ИТ-среды, спроектированные с расчетом на прежнюю нагрузку, не в состоянии обеспечивать циркуляцию достаточного объема воздуха: проходы между рядами аппаратных стоек, заполняемые холодным воздухом, могут быть слишком узкими, а свободной циркуляции воздуха под фальшполом могут мешать проложенные там трубы и кабели. Да и сами системы кондиционирования воздуха часто не обладают достаточной мощностью.

Откуда ветер дует

Достаточно распространенным вариантом решения проблемы охлаждения серверной комнаты является организация фальшпола. Система кондиционирования закачивает холодный воздух в пространство под фальшполом, а затем этот воздух попадает через специальные вентиляционные отверстия в помещение и заполняет т.н. холодные коридоры перед рядами аппаратных стоек. Другой вариант – холодный воздух поступает через вентиляционные решетки системы кондиционирования, расположенные на потолке. Схема может отличаться, но принцип, в общем, один: встроенные в серверные стойки вентиляторы гонят холодный воздух через каждую стойку, охлаждая нагретые компоненты ИТ-оборудования (процессоры, источники питания и т.д.). Отводимое тепло постепенно нагревает охлажденный воздух, который поступает в т.н. горячие коридоры с задней стороны рядов аппаратных стоек. Далее нагретый воздух опять попадает в систему кондиционирования и вновь охлаждается. Цикл повторяется. Все это прекрасно работает, пока в серверной комнате не появляется более мощное оборудование. Это в первую очередь касается таких процессороемких систем, как blade-серверы. Такие системы с исключительно высокой плотностью монтажа вычислительных ресурсов могут создавать очень серьезную тепловую нагрузку – до 30 КВт на аппаратную стойку. 

Горячие зоны 

Что происходит, когда система кондиционирования не справляется? Если охлажденного воздуха недостаточно для заполнения холодного коридора от пола до потолка, в образующиеся незаполненные пространства может проникнуть горячий воздух из горячего коридора. Возникают т.н. горячие зоны. При этом очевидно, что чем выше сервер расположен в шкафу или стойке (и дальше от вентиляционных отверстий в фальшполу), тем сложнее задача его охлаждения. И если самым верхним серверам не хватает охлажденного воздуха, вентиляторы будут засасывать любой окружающий их воздух – как правило, нагретый воздух, собирающийся в районе потолка. Если в пространствах, прилегающих к аппаратным стойкам, образуются горячие зоны, необходимо срочно принимать меры. Разумеется, можно просто уменьшить количество серверов в стойках и снизить таким образом тепловую нагрузку. Также можно увеличить как проходы между стойками, так и пространство для потока холодного воздуха, подводимого к стойкам. Но обе меры приводят к дополнительному расходу ценной полезной площади ЦОД и никак не решают проблему отвода горячего воздуха из верхней части холодного коридора. Остается радикальное перепроектирование и комплексная модернизация ЦОД. Это может быть эффективным решением, но не всякая компания может себе позволить такую модернизацию, особенно в нынешних непростых экономических условиях. 

Вода vs воздух 
Вода способна отводить значительно больше тепла на единицу объема, чем воздух. Так, например, для того, чтобы обеспечить рассеивание 1000 Вт тепла (для понижения температуры на 10 градусов), нужно всего около 90 литров воды в час, тогда как для охлаждения этого же пространства потребуется приблизительно 325 000 литров воздуха.


IBM Rear Door Heat eXchanger: охлаждение водой 

У глобальной модернизации ЦОД для обеспечения температурного баланса есть альтернатива. Это специальная дверца с водяным охлаждением IBM Rear Door Heat eXchanger, устанавливаемая с задней стороны аппаратных стоек. То есть там, где вероятность образования горячих зон наиболее высока. При этом к стойке добавляется всего 10 см – такова толщина дверцы. Легкая дверца закрывает стандартный шкаф 42U High Enterprise Rack, может полностью открываться, предоставляя неограниченный доступ к установленному оборудованию и его компонентам. IBM Rear Door Heat eXchanger может отводить до 50 000 Btu тепла от задней части аппаратной стойки. Змеевики, заполненные холодной водой с температурой выше точки росы, могут пассивно отводить до 60% тепла, выделяемого оборудованием, установленным в стойке. Оценивая эффективность решения, мы не можем не учитывать и сопутствующие расходы на техническое сопровождение системы. IBM Rear Door Heat eXchanger позволяет на них сэкономить: дверца просто не имеет механических движущихся частей, которые нужно обслуживать. IBM Rear Door Heat eXchanger предлагает целый ряд преимуществ по сравнению с любым другим из доступных сегодня решений, особенно по части затрат. 

Преимущества IBM Rear Door Heat eXchanger 

• Нагретый воздух охлаждается до того, как он отводится от электронных компонентов и поступает в горячий коридор. Опасность образования горячих зон устраняется. 
• Снижение расходов на электроэнергию, поскольку охлаждение осуществляется пассивной водяной системой дверцы, а не электроустановкой кондиционирования воздуха. Расходы на энергопотребление от применения этого решения могут быть почти на 15% меньше, чем при работе установок для кондиционирования воздуха с водяным охлаждением.
• В теплообменниках дверцы IBM Rear Door Heat eXchanger используется вода с температурой выше точки росы, что препятствует образованию конденсата и устраняет необходимость применения системы дренажа. 
• Высокая надежность: нет механических движущихся частей и электрических компонентов. 
• Увеличивается срок службы и повышается эффективность существующей системы кондиционирования воздуха. 
• Удобство обслуживания оборудования аппаратных стоек, оснащенных дверцей IBM Rear Door Heat eXchanger, не ниже, чем у стандартной стойки, охлаждаемой кондиционированным воздухом. 
• Дверца IBM Rear Door Heat eXchanger проста в установке, весит всего около 32 кг с учетом воды в теплообменниках. Устанавливается в собранном виде как единая конструкция. 
• Дверца IBM Rear Door Heat eXchanger спроектирована как быстросъемная конструкция, что позволяет оперативно устанавливать ее в местах временного образования локальных горячих зон.

Источник: ru.intel.com