Systemy chłodzenia dla serwerowni i centrów danych

Zjawisko recyrkulacji i przegrzanie urządzeń teleinformatycznych zabudowanych w szafie można także wyeliminować, stosując obniżenie temperatury powietrza chłodzącego. Jednak taki sposób jest wysoce nieekonomiczny - wzrost kosztów energii elektrycznej oraz dodatkowo zwiększone powstawanie skroplin (wody) w systemie klimatyzacyjnym. Należy jednak pamiętać, że zastosowanie paneli zaślepiających w obudowach, w których wlot powietrza jest usytuowany w dole lub górze szafy, nie jest w stanie skutecznie przeciwdziałać zjawisku recyrkulacji.

Systemy chłodzenia dla serwerowni i centrów danych

Wymiana wentylatora w szafie chłodzącej dla systemów HDCE, High-Density Cooling Enclosure, firmy APC

Powrót gorącego powietrza wylotowego na przód szafy może być spowodowany także przez niektóre typy urządzeń, jak np. monitory lub serwery tower montowane na półkach. Otwarta przestrzeń wokół urządzeń umożliwia bowiem gorącemu powietrzu wylotowemu recyrkulacje, która w konsekwencji prowadzi do przegrzania. Aby uniknąć tych problemów, należy stosować urządzenia dedykowane do montażu w szafie. Innym czynnikiem wpływającym na recyrkulację powietrza we wnętrzu szafy są nieszczelne wprowadzenia kabli. Należy również pamiętać, że opór przepływu powietrza przez szafę wzmacnia niekorzystne efekty mieszania się powietrza, dlatego należy stosować szafy, w których drzwi czołowe i tylne mają odpowiednią perforację.

Sposoby efektywnego chłodzenia

Wymogi stawiane układom chłodzenia systemów teleinformatycznych, szczególnie wysokiej gęstości, wymuszają stosowanie nowych technologii budowy i konstrukcji urządzeń chłodzących. Jednym z poważnych problemów chłodzenia szaf o dużej gęstości upakowania jest zastosowanie instalacji "wody lodowej".

Chłodzone wodą mogą być bezpośrednio same urządzenia teleinformatyczne, jak też możliwe jest chłodzenie powietrzem poprzez wymienniki ciepła w szafie. Takie rozwiązania stosuje się dla szaf, w których moc przekracza 10 kW dla pojedynczej szafy lub dla systemu szaf, gdzie moc przekracza 6 kW na szafę. Poniżej tego poziomu mocy szaf chłodzenie dokonuje się poprzez wykorzystanie układów dystrybucji zimnego powietrza. W takich aplikacjach dużym problemem jest dystrybucja i niekorzystne zjawisko mieszania się powietrza. Systemy wysokiej gęstości stanowią jednak obecnie wciąż niewielki procent wszystkich eksploatowanych obecnie systemów i w najbliższej przyszłości prawdopodobnie ten udział nie ulegnie znaczącemu zwiększeniu.

Systemy chłodzenia "wodą lodową"

Obiekty o dużym nasyceniu urządzeniami klimatyzacyjnymi i stałym w ciągu roku obciążeniem cieplnym, do jakich niewątpliwie należą systemy teleinformatyczne, warto wyposażyć w instalację "wody lodowej" (chilled water). W systemie chłodzenia wykorzystującym jako czynnik chłodzenia tzw. wodę lodową można wyróżnić trzy współpracujące ze sobą zespoły:

  • agregat chłodniczy (wytwornica "wody lodowej"),
  • zespół przygotowujący i dostarczający wodę chłodniczą,
  • zespół dystrybuujący "wodę lodową".
Przygotowana w centrali stacji "woda lodowa" zasila poszczególne urządzenia klimatyzacyjne obsługujące pomieszczenia technologiczne oraz biurowe. Wszystkie urządzenia klimatyzacyjne, wytwornice wody lodowej, posiadają wysokospecjalizowane mikroprocesorowe układy sterowania. W zależności od urządzenia system jest realizowany jako panel obsługowy będący integralną częścią urządzenia w celu odczytu parametrów, stanów alarmowych bądź wprowadzania danych. Eksploatacja układów chłodzenia wyposażonych w chłodnice powietrza, w których czynnikiem uczestniczącym w wymianie ciepła jest "woda lodowa", wymaga szczególnej dbałości o czystość. Zanieczyszczenia wewnętrzne chłodnic mogą bowiem znacznie utrudnić wymianę ciepła i przepływ czynnika chłodniczego, co może skutkować brakiem dostatecznej efektywności chłodzenia.

Systemy monitoringu i nadzoru układu chłodzenia

Systemy chłodzenia dla serwerowni i centrów danych
Systemy monitoringu i nadzoru klimatyzacji i chłodzenia powinny obrazować w sposób graficzny pracę urządzeń oraz umożliwiać wyświetlanie opisów stanów alarmowych, wskazań stanu pracy, a także zapewniać sygnalizację akustyczną. Układ monitoringu i nadzoru klimatyzacji powinien współpracować z innymi systemami obiektu (Building Management Systems) oraz pozwalać na zdalny nadzór jednostek klimatyzacyjnych i ich monitoringu. System nadzoru warto dodatkowo wyposażyć w modem, który może wysyłać informację SMS na telefon komórkowy administratorów.

Konserwacja systemu chłodzenia

Systemy chłodzenia dla serwerowni i centrów danych

Wytwornica "wody lodowej"

Aby zapewnić odpowiedni poziom dostępności systemu chłodzenia i klimatyzacji, a tym samym całej serwerowni, konieczne jest przeprowadzanie zabiegów konserwacyjnych. Agregaty zewnętrzne w wyniku codziennej eksploatacji ulegają zabrudzeniu, a ich sprawność znacznie spada, w wyniku czego obniża się wydajność chłodzenia. W skraplaczu w związku z przepływem powietrza jego powierzchnia pokrywa się pyłem, co powoduje coraz słabsze schładzanie powietrza. Należy pamiętać także o okresowym czyszczeniu i wymianie filtrów, które ulegają stopniowemu zabrudzeniu, zmniejszając przepływ powietrza, co w konsekwencji prowadzi do obniżenia wydajności systemu. Należy również okresowo sprawdzać szczelność instalacji freonowej, gdyż zbyt mała ilość gazu ograniczy stopień chłodzenia. Okresowa kontrola stanu i oczyszczanie instalacji odprowadzania skroplin gwarantują funkcjonowanie urządzeń zgodnie z oczekiwaniami. W układach chłodniczych z "wodą lodową" zalecane jest zapewnienie obsługi codziennej i sezonowej. Stosunkowo częste przeglądy i kontrole stanu instalacji znacząco wpływają na stan techniczny instalacji i utrzymanie jej w ruchu. Od sprawności układów sterowania i zarządzania w dużym stopniu zależy, czy klimatyzacja będzie działała prawidłowo i czy urządzenia IT nie będą narażone na przekraczanie dopuszczalnych temperatur.

Wnioski

Systemy chłodzenia dla serwerowni i centrów danych
System chłodzenia jest ważną częścią infrastruktury teleinformatycznej, a jego sprawne funkcjonowanie ma duży wpływ na dostępność systemu teleinformatycznego. Aby zapewnić wydajne chłodzenie, należy ustawiać szafy ze sprzętem teleinformatycznym w rzędach, wszędzie tam gdzie istnieje taka możliwość. W celu zapewnienia właściwego poziomu chłodzenia urządzeń teleinformatycznych montowanych w szafie należy stosować, w miejscach w których brak jest zainstalowanych urządzeń, panele zaślepiające. Użytkowanie szafy bez paneli zaślepiających powoduje bowiem nieprawidłowe chłodzenie, które może w konsekwencji prowadzić do uszkodzenia termicznego urządzeń.

Powinno się również ograniczyć do minimum stosowanie drzwi szklanych i bez perforacji. W integracji elementów podsystemu chłodzenia, a zwłaszcza układów dystrybucji czynnika chłodzącego (powietrza), warto stosować rozwiązania standaryzowane, które zapew niają łatwą przebudowę. Systemy chłodzenia muszą bowiem, wraz z pozostałą częścią infrastruktury, w szerokim zakresie dostosowywać się do zmiennych potrzeb. Administratorzy tak muszą dobierać systemy chłodzenia, aby zapewniały one chłodzenie szaf o dużej gęstości upakowania.

Nowoczesne systemy chłodzenia centrów przetwarzania danych powinny także zapewniać szerokie możliwości sterowania przepływem chłodnego powietrza do poszczególnych szaf. Kontrola stanu technicznego aktywnych poszczególnych elementów systemu chłodzenia pozwala zapewnić instalacji bezpieczną eksploatację i bezawaryjną pracę. Należy pamiętać, że systemy klimatyzacji są urządzeniami o dość dużym zapotrzebowaniu na energię elektryczną, średnio zużywają ok. 40% całej energii wykorzystywanej przez centrum przetwarzania danych (serwerownie), tak więc prawidłowa i efektywna praca pozwala na osiągnięcie wymiernych oszczędności.


TOP 200