Možnosti architektury distribuce vzduchu pro kritická zařízení

Možnosti architektury distribuce vzduchu pro kritická zařízení

Neil Rasmussen

White Paper #55

Revize 1

Resumé Existuje devět základních metod použití vzduchového chlazení pro zařízení datových středisek a síťových sálů. Jednotlivé metody se liší výkonem, výší nákladů a obtížností implementace. V tomto dokumentu jsou tyto metody popsány spolu s příslušnými výhodami a nevýhodami. Znalosti správné aplikace těchto technologií chlazení by měly patřit mezi základní vědomosti personálu pracujícího s informačními systémy i vedoucích pracovníků datových středisek a síťových sálů.

2003 American Power Conversion. Všechna práva vyhrazena. Žádná část této publikace nesmí být použita, kopírována, přenášena ani uložena v žádném úložném systému jakéhokoli druhu bez písemného souhlasu vlastníka autorských práv. www.apc.com Revize 2003-0

2

Úvod Se vzrůstající hustotou výpočetního zařízení v datových střediscích a síťových sálech vystoupil do popředí problém chlazení tohoto zařízení. Projekty konsolidace serverů spolu se zmenšující se fyzickou velikostí serverů a úložných systémů vedly k tomu, že zařízení o vysokém výkonu (a tedy tepelné zdroje) jsou zhuštěny na malé ploše. Ačkoli obvyklá hodnota spotřeby energie na jeden stojan zůstala v datových střediscích v řádu kilowattů, zařízení jsou často konfigurována tak, že příkon přesahuje hodnotu 15 kW na stojan. V důsledku toho je omezena kapacita průměrného datového střediska, které je konstrukčně schopno spolehlivě zajistit chladicí výkon pouze 2–3 kW na stojan. Kromě toho vedlo zavedení stojanů umožňujících dosáhnout vysoké hustoty zařízení v datových střediscích k vytvoření potenciálních „horkých bodů“ neboli míst s vysokou teplotou, které systém chlazení nemůže dost dobře eliminovat, protože tradiční konstrukce předpokládaly, že chlazený prostor v datových střediscích je s ohledem na rozložení teploty relativně stejnorodý. Systém chlazení pro síťový sál nebo datové středisko sestává z klimatizační jednotky počítačového sálu (Computer Room Air Conditioning, CRAC) a z přidruženého systému pro distribuci vzduchu. Ve větších datových střediscích lze místo jednotky CRAC použít jednotku CRAH (Computer Room Air Handling). Všechny systémy chlazení používají jednotku CRAC nebo CRAH některého typu. Tyto jednotky jsou určeny pro odběr tepelné energie z místnosti a jsou dodávány s různými kapacitami. Hlavní rozdíly v kapacitě systémů chlazení však vycházejí z odlišných systémů distribuce. Systémy chlazení datových středisek se liší zejména v konfiguraci systému distribuce. Tyto systémy jsou hlavním tématem tohoto dokumentu.

Devět typů systémů chlazení Každý systém distribuce chlazení obsahuje systém pro přívod vzduchu a systém pro odvod vzduchu. Přívodní systém distribuuje chladný vzduch z jednotky CRAC k chlazeným zařízením a odvodní systém odvádí ohřátý vzduch od zařízení zpět do jednotky CRAC. Pro přívodní i odvodní systém lze použít tři základní metody vedení vzduchu mezi jednotkou CRAC a chlazenými zařízeními. Jde o následující tři metody:

•

S volnou distribucí

•

S lokální distribucí

•

S úplnou distribucí

V systému s volnou distribucí je vzduch od jednotky CRAC i od zařízení odváděn (či naopak k nim přiváděn) volnou cirkulací v místnosti bez použití speciálního potrubí mezi těmito prvky. V systému s lokální distribucí je vzduch přiváděn a odváděn pomocí potrubí s ústím umístěným poblíž zařízení. V systému s úplnou distribucí je přívod i odvod vzduchu zajištěn potrubím vedeným přímo k jednotlivým zařízením.


3

Každou z uvedených tří metod (volnou, lokální a úplnou distribuci) lze použít pro přívodní i pro odvodní cestu. Kombinací uvedených variant tak získáváme 9 možných typů systémů distribuce. Všechny tyto typy již byly za různých okolností použity. V některých datových střediscích je použita kombinace různých typů distribuce. Některé z těchto metod vyžadují použití zvýšené podlahy, zatímco jiné lze použít spolu s pevnou i se zvýšenou podlahou. Devět uvedených typů je znázorněno v tabulce 1.

Tabulka 1 – 9 typů systémů chlazení

Přívod s lokální distribucí

Přívod s volnou distribucí

Odvod s volnou distribucí

Malé síťové sály (menší než 40 kW) Jednoduchá instalace Nízké náklady Výkon chlazení do 3 kW na stojan

Odvod s lokální distribucí

Obecné použití Chlazení stojanů do 3 kW Není nutné použití zvýšené podlahy Nízké náklady/snadná instalace

Odvod s úplnou distribucí

Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 8 kW Možnost zpětného přizpůsobení (podle prodejce) Není nutné použití zvýšené podlahy Zvýšená účinnost jednotky CRAC

Prostředí se zvýšenou podlahou



Prostředí s pevnou podlahou



Obecné použití

Obecné použití

Chlazení stojanů do 3 kW

Chlazení stojanů do 5 kW Vysoký výkon / vysoká účinnost

Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 8 kW Možnost zpětného přizpůsobení (podle prodejce)


4

Přívod s úplnou distribucí






Obecné použití Stojany / počítače mainframe s vertikálním tokem vzduchu Prostředí se zvýšenou podlahou s nízkým statickým tlakem

Obecné použití: počítače mainframe Stojany / počítače mainframe s vertikálním tokem vzduchu Prostředí se zvýšenou podlahou s nízkým statickým tlakem

Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 15 kW Speciální instalace

Poznámka 1: Termín „potrubí“ odkazuje na jakýkoli typ uzavřeného prostoru, který lze použít pro přívod nebo odvod. Potrubím v odvodním systému s úplnou distribucí je horký vzduch odváděn od zadní části stojanů. Poznámka 2: Pro účely tohoto dokumentu předpokládejme, že na jednu nominální jednotku kW je vyžadováno proudění vzduchu s hodnotou 160 cfm (kubických stop za minutu), čili 4,53 m3 za minutu, což je hodnota založená na obvyklých hodnotách proudění vzduchu u současných serverů IT.

V tabulce 1 jsou znázorněny všechny kombinace metod pro přívod a odvod vzduchu. Obecně platí, že náklady a složitost systému chlazení jsou nejnižší v levém horním rohu tabulky. Při přechodu ke kombinacím umístěným v tabulce ve směru doprava a dolů hodnoty těchto parametrů (náklady a složitost) narůstají. Kritickým cílem každého systému chlazení datového střediska je oddělit tok odváděného horkého vzduchu od toku přiváděného studeného vzduchu, aby se předešlo přehřátí zařízení. Oddělení těchto komponent také výrazně zvyšuje účinnost a kapacitu systému chlazení. Jakmile hustota výkonu zařízení vzroste, naroste také objem odváděného a přiváděného vzduchu a je těžší zabránit tomu, aby do přívodu vzduchu pro určité zařízení nebyl zpět nasáván odváděný vzduch od tohoto či od sousedního zařízení. Z tohoto důvodu je při nárůstu hustoty výkonu nutné použít systém distribuce vzduchu s částečným nebo úplným přímým vedením studeného vzduchu k zařízení nebo horkého vzduchu od zařízení. Můžeme uvést další obecná tvrzení týkající se uvedených devíti typů systémů chlazení. Přívodní systémy s úplnou distribucí jsou obvykle používány v prostředích se zvýšenou podlahou, kde překážky pod podlahou způsobují problémy nízkého statického tlaku, které zabraňují přívodu chladného vzduchu k přední části stojanů, jak je uvedeno na obrázku 1B. Systémy s úplnou distribucí jsou kromě toho používány spolu se specializovanými zařízeními, která umožňují přímý přívod vzduchu, jako jsou například počítače mainframe. Odvodní systémy s úplnou distribucí jsou používány zejména v kombinaci s dalšími systémy a lze je použít v prostředích se smíšenou hustotou. Drtivou většinu všech instalací tvoří některá ze čtyř kombinací vedení s volnou distribucí a vedení s lokální distribucí. Za účelem dalšího zkoumání výhod a omezení jednotlivých přístupů jsou v další části tohoto dokumentu instalace rozděleny do dvou typů: prostředí se zvýšenou podlahou a prostředí, ve kterých zvýšená podlaha použita není.


5

Typy systémů chlazení v prostředí s pevnou podlahou I když nejběžnější koncepce datových středisek zahrnuje zvýšenou podlahu, lze vybudovat datová střediska jakékoli velikosti bez použití zvýšené podlahy (mnohá taková střediska již vybudována jsou). U drtivé většiny síťových sálů a sálů se sítěmi LAN není zvýšená podlaha použita. Ani u mnoha novějších datových středisek s kapacitou mnoha megawattů není použita zvýšená podlaha. Tradiční důvody pro použití zvýšené podlahy již u moderních datových středisek neplatí. Existuje naopak celá řada nevýhod hovořících v neprospěch použití zvýšených podlah. Jde například o nutnost použití speciální konstrukce, vyšší náklady, delší doba na vytvoření konstrukce, požadavky na výšku místnosti, choulostivost na seismickou činnost, bezpečnostní rizika, rizika zabezpečení, zatížení podlahy, nutnost použití přístupových ramp a další problémy. Tyto faktory jsou podrobněji popsány v dokumentu APC White Paper #19: Přezkoumání vhodnosti použití zvýšené podlahy pro aplikace datových středisek. Z uvedených důvodů je u nových konstrukcí obvykle upřednostňováno prostředí s pevnou podlahou (pro menší datová střediska a síťové sály vždy). Devět typů systémů chlazení pro prostředí s pevnou podlahou je zobrazeno v tabulce 2. V prostředí s pevnou podlahou závisí implementace přívodu s lokální distribucí na přítomnosti potrubí ve stropním prostoru a na systému odvětrání, jak je uvedeno v diagramech v druhém řádku tabulky 2. I když kombinace přívodu s lokální distribucí a odvodu s lokální distribucí uvedená v tabulce 2 vypadá poměrně složitě, ve skutečnosti jde o nejčastější typ chlazení pro komerční budovy. Přívodní potrubí je v tomto případě připevněno ke stropu a v klimatizovaném prostoru jsou rozmístěny odvodní mřížky.


6

Tabulka 2 – Devět typů systémů chlazení v prostředí s pevnou podlahou





Malé síťové sály (menší než 40 kW) Jednoduchá instalace Nízké náklady Výkon chlazení do 3 kW na stojan

X


Obecné použití Chlazení stojanů do 3 kW Není nutné použití zvýšené podlahy Nízké náklady/snadná instalace

Nedoporučuje se

Obecné použití

Je obtížné zamezit mísení vzduchu obou okruhů


X

Nelze použít

X

Nelze použít


Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 8 kW Možnost zpětného přizpůsobení Není nutné použití zvýšené podlahy

Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 8 kW Možnost zpětného přizpůsobení

Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 15 kW Možnost zpětného přizpůsobení Specializované stojany a jednotka CRAC

Výběr vhodného typu pro použití v prostředí s pevnou podlahou Při výběru vhodného typu pro dané prostředí je potřebné znát různé typy systémů chlazení. I přes různé odchylky v jednotlivých prostředích lze poskytnout obecné pokyny a rady ohledně toho, jaký typ v dané situaci použít. Systémy navrhované pro větší plochu a pro prostředí s vyšší hustotou výkonu budou obecně vyžadovat komplexnější návrh a složitější konstrukci, která bude většinou obsahovat potrubní vedení. Klíčem k efektivnímu návrhu systému je splnění následujících požadavků: je třeba navrhnout systém chlazení pro průměrnou hustotu výkonu, mít však přitom v záloze dostatek kapacity chlazení pro stojany s vysokou hustotou výkonu, pokud budou použity. Stojany s vysokou hustotou výkonu obvykle představují pouze zlomek celkového zatížení, jejich umístění v datovém středisku však nelze spolehlivě odhadnout


7

předem. Obavy z toho, že nebude možné adekvátně chladit potenciální „horké body“ (místa s vysokou teplotou) v datovém středisku, vedly u konvenčních konstrukcí se zvýšenou podlahou ke značnému předimenzování systému chlazení a systému distribuce vzduchu, což mělo za následek neúměrné zvyšování nákladů a výdajů na provoz, přičemž však často nebylo ani přesto dosaženo uspokojivých výsledků. Potrubní vedení pro přívod vzduchu či pro odvod chlazeného vzduchu umožňuje přesně zacílit místa s vysokou hustotou výkonu, aniž by byly zbytečně navýšeny náklady na systém chlazení. V tabulce 3 je znázorněn postup při výběru správného typu chladicího systému pro prostředí s pevnou podlahou. Větší rozměry střediska a vyšší hustota výkonu vedou k použití složitějších potrubních systémů. U každého typu lze do systému začlenit prostředky chlazení pro několik stojanů s vysokou hustotou výkonu, které výrazně převyšují průměrný příkon na stojan.

Tabulka 3 – Výběr systému chlazení pro prostředí s pevnou podlahou Pokud systém splňuje následující charakteristiku:

Použijte následující základní metodu chlazení:

Spolu s následujícím řešením pro stojany s vysokou hustotou výkonu:

Méně než 10 stojanů nebo 40 kW

Méně než 100 stojanů nebo 150 kW pouze s příležitostným použitím stojanů s vysokou hustotou Systém je součástí většího střediska s více zónami nebo s masivnějším použitím stojanů s vysokou hustotou


8

Typy systémů chlazení v prostředí se zvýšenou podlahou Ačkoli je pro nové konstrukce upřednostňováno použití prostředí s pevnou podlahou, v některých situacích jsou stále používány zvýšené podlahy. Zvýšenou podlahu lze použít v následujících případech:

•

V zařízení je již instalována zvýšená podlaha, kterou lze použít.

•

Do systému budou instalovány počítače typu mainframe s přívodem vzduchu zdola zpod podlahy.

•

Ve výpočetním prostoru je potřeba vést vodní potrubí v nezanedbatelném rozsahu.

Mějte na paměti, že samotná potřeba vedení napájecích nebo datových kabelů není důvodem pro použití zvýšené podlahy. Zvýšená podlaha by v žádném případě neměla být používána pro napájecí a datové kabely, protože může dojít k významnému snížení výkonu systému chlazení. V datových střediscích s vysokou hustotou výkonu je optimálním řešením vedení datových a napájecích kabelů ve stropním prostoru. Uvedené zhoršení výkonu je způsobeno tím, že napájecí a datové kabely umístěné pod podlahou mohou přerušit plánovaný tok vzduchu či změnit jeho směr. Kromě toho musí obsluha střediska při přístupu do prostoru pod podlahou odejmout podlahové desky za účelem přidávání či odebírání kabelů, což představuje další přerušení přívodu vzduchu ke kritickým zařízením IT. Devět typů systémů chlazení pro prostředí se zvýšenou podlahou je zobrazeno v tabulce 4.


9

Tabulka 4 – Devět typů systémů chlazení v prostředí se zvýšenou podlahou





X


X


X

Nedoporučuje se Zvýšená podlaha nepřináší žádnou výhodu.



Sály sítí LAN, nízká hustota

Obecné použití

Jednodušší instalace Chlazení stojanů do 3 kW


Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 8 kW Možnost zpětného přizpůsobení

Obecné použití

Obecné použití

Stojany / počítače mainframe s vertikálním tokem vzduchu Prostředí se zvýšenou podlahou s nízkým statickým tlakem

Stojany / počítače mainframe s vertikálním tokem vzduchu Prostředí se zvýšenou podlahou s nízkým statickým tlakem

Řešení problému s horkými stojany Chlazení stojanů do 15 kW Specializované stojany a jednotka CRAC

V prostředí se zvýšenou podlahou je vytvořena implementace lokálního přívodu s použitím této zvýšené podlahy, jak je znázorněno v druhém řádku tabulky 2. Za předpokladu, že existuje zvýšená podlaha a že ji lze použít pro lokální přívod, nemá přívod s volnou distribucí žádné výhody a neměl by být brán v potaz. V tabulce 4 je proto uvedeno, že typy chlazení s přívodem s volnou distribucí se pro prostředí se zvýšenou podlahou nedoporučují.


10

V případě použití odvodního potrubí ve stropním prostoru je zpětné sání soustředěno poblíž výstupů horkého vzduchu ze zařízení. Systém odvodu s úplnou distribucí umožňuje zcela zabránit mísení přiváděného a odváděného vzduchu. Tak lze dosáhnout stejnoměrných teplot u přívodů pro stojany (zvláště v horní části stojanů) a zvýšit účinnost jednotky CRAC. Odvodní potrubí lze kromě toho nastavit tak, aby byla maximalizována účinnost odsávání horkého vzduchu poblíž kritických teplotních bodů datového střediska1.

Výběr vhodného typu pro použití v prostředí se zvýšenou podlahou Při výběru vhodného typu pro dané prostředí je potřebné znát různé typy systémů chlazení. I přes různé odchylky v jednotlivých prostředích lze poskytnout obecné pokyny a rady ohledně toho, jaký typ v dané situaci použít. Systémy navrhované pro větší plochu a pro prostředí s vyšší hustotou výkonu budou obecně vyžadovat složitější konstrukci potrubního vedení. Klíč k efektivnímu návrhu systému je stejný jako pro prostředí s pevnou podlahou: je třeba navrhnout systém chlazení pro průměrnou hustotu výkonu, mít však přitom v záloze dostatek kapacity chlazení pro stojany s vysokou hustotou výkonu. Stojany s vysokou hustotou výkonu obvykle představují pouze zlomek celkového zatížení, jejich umístění v datovém středisku však nelze spolehlivě odhadnout předem. V tabulce 5 je znázorněn postup při výběru správného typu chladicího systému pro prostředí se zvýšenou podlahou. Větší rozměry střediska a vyšší hustota výkonu vedou k použití složitějších potrubních systémů. Pro každý typ systému jsou k dispozici prostředky umožňující začlenit do systému několik stojanů s vysokou hustotou výkonu, které výrazně převyšují průměrný příkon na stojan.

Tabulka 5 – Výběr systému chlazení pro prostředí se zvýšenou podlahou Pokud systém splňuje následující charakteristiku:



Průměrný příkon na stojan menší než 3 kW, značná výška stropu nebo celkový příkon menší než 100 kW Vysoký průměrný příkon na stojan nebo celkový příkon přesahující 100 kW

1

To platí zejména v případě, že jsou odvodní mřížky instalovány jako součást závěsného stropního systému. V takovém systému lze odvodní mřížky podle potřeby snadno přesouvat. 2003 American Power Conversion. Všechna práva vyhrazena. Žádná část této publikace nesmí být použita, kopírována, přenášena ani uložena v žádném úložném systému jakéhokoli druhu bez písemného souhlasu vlastníka autorských práv. www.apc.com Revize 2003-0

11

Pokud systém splňuje následující charakteristiku:



Alternativní řešení pro prostředí počítačů mainframe s vysokou hustotou výkonu

Zvažování faktorů při návrhu systému chlazení Jakmile je vybrán vhodný typ chladicího systému, je potřebné zvážit použití dalších prvků, které je třeba začlenit do konstrukce systému. Mezi ně patří následující faktory:

•

Rozmístění stojanů ve střídavých řadách

•

Umístění jednotek CRAC

•

Množství a umístění průduchů a ústí vedení

•

Rozměry potrubního vedení (viz poznámku 1)

•

Správná interní konfigurace stojanů

Všechny tyto faktory mají významný dopad na výkon systému, zvláště při značné velikosti sálu nebo při vysoké hustotě výkonu zařízení. Konstrukce drtivé většiny stávajících datových středisek neodpovídá uvedeným faktorům. Slabinami takových středisek jsou neočekávaná omezení kapacity, neadekvátní záložní kapacita či nízká účinnost. Nelze proto mít za to, že úvahy o těchto faktorech jsou pouhou rutinou; vedoucí pracovníci středisek a pracovníci odpovědní za zařízení IT by měli důkladně chápat uvedené principy. Úplnější diskuse o těchto otázkách je uvedena v dokumentu APC White Paper #49: Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms (k dispozici pouze v angličtině).

Příklady speciálních komponent systému distribuce vzduchu V systémech distribuce vzduchu popsaných v předchozích oddílech jsou používány zejména jednotky CRAC, potrubní vedení, závěsné stropní prostory a zvýšené podlahy. Tyto komponenty jsou běžně používány již po celá desetiletí a technologie jejich výroby je všeobecně známa. Příklady takových komponent nejsou v tomto dokumentu uvedeny. U některých metod s úplnou distribucí určených pro aplikace s vysokou hustotou výkonu jsou však používány komponenty, které jsou na trhu relativně nové. V tomto oddílu jsou uvedeny reprezentativní příklady těchto komponent pro ilustraci jejich funkce a použití.


12

Komponenty odvodního vedení s úplnou distribucí Stojan vybavený odvodním vedením s úplnou distribucí zachycuje veškerý vzduch odcházející od zadní části stojanu a převádí jej do odvodního prostoru jednotky CRAC. Při dostatečně vysoké hustotě výkonu bude pro takový systém potrubního vedení nutné použít přídavné ventilátory umožňující překonání odporu proudění vzduchu způsobeného nasáváním a vedením vzduchu i veškerého dalšího odporu jdoucího na vrub rozmístění kabeláže či umístění čelních dveří stojanu . Příklad stojanového zařízení, které tuto funkci poskytuje, je uveden na obrázku 1A.

Obrázek 1A – Jednotka potrubního vedení pro odvod vzduchu s úplnou distribucí a s připojením ke stojanu

Obrázek 1B – Jednotka potrubního vedení pro přívod vzduchu s úplnou distribucí a s připojením ke stojanu

Jednotka APC pro odvod vzduchu, model ACF101BLK

Jednotka APC pro distribuci vzduchu, model ACF001

Komponenty přívodního systému s úplnou distribucí Stojan s přívodním systémem s úplnou distribucí směruje neředěný vzduch z jednotky CRAC k přívodům vzduchu pro zařízení s cílem překonat odpor proudění vzduchu související s potrubním vedením. Pokud je hustota výkonu dostatečně vysoká, bude systém vyžadovat přídavné ventilátory pro překonání veškerého dalšího odporu proudění vzduchu jdoucího na vrub umístění kabeláže či zadních dveří stojanu. Příklad stojanového zařízení, které tuto funkci poskytuje, je uveden na obrázku 1B.


13

Za účelem zajištění vysoké dostupnosti jsou zařízení na obrázcích 1A a 1B obvykle instalována s ventilátory v konfiguraci N+1 a s dvojitým přívodem napájení. Kromě toho lze výkon systému optimalizovat regulací rychlosti ventilátoru.

Komponenty pro odvod vzduchu v systému s volnou distribucí Samostatný systém chlazení pro zařízení s vysokou hustotou sestává ze sady stojanů a vyhrazené klimatizační jednotky CRAC. Dvě řady stojanů jsou umístěny čelně v opačných směrech tak, aby byl horký vzduch odváděn vedením s úplnou distribucí ze středové uličky do odvodního potrubí jednotky CRAC. Systém je navržen tak, aby při instalaci do datového střediska neměl vliv na žádné další stojany ani na stávající systémy chlazení. Systém je vzhledem k místnosti teplotně „neutrální“; bude brát chladný vzduch z místnosti a zpět do místnosti odvádět vzduch se stejnou teplotou nebo bude používat vlastní systém proudění vzduchu v rámci hermeticky uzavřeného stojanu. Příklad takového systému je uveden na obrázku 2.

Obrázek 2 – Integrovaný systém chlazení v rámci stojanu (více stojanů)

Přívodní a odvodní systém s úplnou distribucí Pro aplikace s velmi vysokou hustotou instalované v prostředí s pevnou podlahou, pro řešení potíží s „horkými body“ (místy s vysokou teplotou) či pro dodatečně instalované systémy směřující k vysokým hustotám výkonu je vhodné použít systémy s úplnou distribucí přívodu i odvodu, které zajišťují flexibilitu a nezávislost na faktorech stávajícího prostředí. Možnosti architektury v předchozích tabulkách 2 a 3 zobrazují systémy s úplnou distribucí na straně přívodu i odvodu s přídavnou jednotkou CRAC pro aplikace s vysokou hustotou výkonu. Umístění jednotky CRAC poblíž umožňuje lepší regulaci proudění vzduchu a odstraňuje potřebu konstruovat rozsáhlé potrubní vedení nebo zásobníkový prostor, které jsou jinak nezbytné. Příklad integrovaného stojanu a systému CRAC s úplnou distribucí na straně přívodu i odvodu je znázorněn na obrázku 3.


14

Obrázek 3 – Integrovaný stojanový systém chlazení (jednoduchý stojan)

Na obrázku je znázorněn stojan serveru s přídavnou jednotkou cívky/ventilátoru pro chlazení umístěnou na straně stojanu. Horký vzduch ze serverů je odváděn přes chladicí cívky a výsledný chladný vzduch je poté znovu veden k přívodům vzduchu serveru.

Závěry Systémy chlazení pro datová střediska a síťové sály se liší zejména způsobem distribuce vzduchu. Pro přívodní i pro odvodní systém vzduchu lze použít tři různé konfigurace. Kombinací těchto konfigurací lze získat 9 základních typů řešení systémů chlazení. Každý z těchto devíti typů má své výhody a nevýhody, které je předurčují pro použití v různých aplikacích. Se znalostí těchto devíti typů systémů chlazení a jejich atributů lze formulovat doporučení ohledně toho, kdy je vhodné použít který typ. Tento dokument obsahuje taková doporučení pro prostředí se zvýšenou podlahou i pro prostředí s pevnou podlahou. V současné době je při konstrukci datového střediska ve většině případů upřednostňovanou metodou použití pevné podlahy. Oproti obecnému přesvědčení mohou metody chlazení vyvinuté pro prostředí s pevnou podlahou v porovnání s prostředími se zvýšenou podlahou poskytovat stejný nebo vyšší výkon. Obecně se při chlazení stojanů s příkonem v rozmezí 5–15 kW doporučuje použití přívodního či odvodního potrubního systému s úplnou distribucí. Vzhledem k tomu, že stojany s příkonem 5–15 kW obvykle představují pouze malý zlomek počtu stojanů v datovém středisku, je tato metoda obvykle používána v kombinaci s jednoduššími metodami. Pokud je přívodní či odvodní potrubní systém s úplnou distribucí použit pouze lokálně v případě potřeby, lze datová střediska navrhovat s ohledem na průměrný teplotní výkon; přitom však lze spravovat i stojany s vysokou hustotou výkonu.


15

Informace o autorovi: Neil Rasmussen je zakladatel a hlavní technický ředitel společnosti American Power Conversion. Ve společnosti APC má Neil na starosti oddělení výzkumu a vývoje s největším rozpočtem na světě v oblasti napájení, chlazení a infrastruktury stojanů pro kritické sítě s hlavními vývojovými středisky ve státech Massachusetts, Missouri, Dánsko, Rhode Island, Tchaj-wan a Irsko. Neil je v současné době vedoucím činitelem v úsilí společnosti APC vyvíjet modulární škálovatelná řešení datových středisek. Před založením společnosti APC v roce 1981 získal Neil diplom na univerzitě MIT v oboru elektrotechnika, kde zpracoval diplomovou práci na téma analýzy napájení 200 MW pro termonukleární reaktor Tokamak. Od roku 1979 do roku 1981 pracoval v institutu MIT Lincoln Laboratories na setrvačníkových systémech uložení energie a solárních napájecích systémech.


16

Možnosti architektury distribuce vzduchu pro kritická zařízení

Recommend Documents