Доброго времени суток, хабраюзер! Мы продолжаем цикл статей и видео, посвященных
российскому Центру обработки данных компании Intel и рассматриваем сегодня систему
свободного охлаждения или free-cooling.
Вся система охлаждения дата-центра состоит из 2 контуров: внутреннего и внешнего.
К внутреннему относятся — чиллер, насосные станции и прецизионные кондиционеры.
Принцип работы внутреннего контура следующий: холодная вода (ее температура
составляет 7-8 градусов) из чиллера с помощью насосных станций поступает к
прецизионным кондиционерам, которые, охлаждают воздух непосредственно в помещении
ЦОДа. Отведенное от дата-центра тепло, поступает обратно через насосные станции в
чиллер в виде нагретой до 13-14 градусов воды. Там эта вода снова охлаждается и цикл
повторяется вновь.
Поскольку чиллер является сам по себе очень теплоемким устройством для его
охлаждения необходимо наличие внешнего контура, к которому относятся теплообменники,
находящиеся непосредственно на улице. Каждый теплообменник сам по себе является
достаточно сложным устройством, но для его работы практически не требуется
электричества, чем он в корне отличается от чиллера. Он представляет собой не просто
змеевик (как это может показаться из видео), там есть еще масса рычагов, клапанов и т.д.
С их помощью регулируется подача в зависимости от температуры на улице и внутри
дата-центра. Так что это достаточно «умное» устройство. Также стоит заметить, что
теплоносителем в наружном контуре, через который происходит теплообмен между
чиллером и улицей, является гликолем (так как зимой вода в нем просто-напросто замерзала
бы).
Для полноценного понимания всей системы free-cooling'a стоит помнить, что существует
две технологии свободного охлаждения (об этом мы говорили в самом первом обзоре,
посвященному дата-центру) — прямое и непрямое. Напомним, при прямом охлаждении
воздух с улицы гонится непосредственно на охлаждение серверов. При непрямом free-
cooling'е с систему включены те самые чиллеры, о которых мы говорили выше.
Реализация прямой системы free-cooling'a бывает оправдана только в редких случаях.
Так, например, в штате Нью-Мексико в США проводился эксперимент — там построили
дата-центр примерно на 900 серверов и охлаждали их просто воздухом с улицы. Воздух там
достаточно сухой, это пустыня. С управлением влажностью воздуха, чтобы предотвратить
коррозию металла в охлаждаемом оборудовании, особых проблем не было. В таких же
местах, как Англия или Санкт-Петербург, например, технологию прямого free-cooling'а
использовать практически невозможно, потому что там очень быстро будут выходить из
строя элементы оборудования ЦОД'а.
В целом же, для среднеевропейского климата, как, например, в Германии или во
Франции, где и летом бывает слишком тепло, и зимой чересчур холодно, необходимо
использование устройств, которые будут приводить температуру подаваемого воздуха в
пределы допустимого для ЦОД'а диапазона. Не говоря уже о России, где перепад температур
в течение года достигает 80 градусов и зависимость от таких устройств еще выше. Очевидно,
что когда с улицы летом приходят 30 градусов и выше, надо дополнительно охладить
воздух. Точно так же нехорошо, когда зимой воздух приходит слишком холодным. Поэтому,
практически невозможно обойтись без чиллера летом, а зачастую и зимой (ведь никто
в здравом уме не станет подавать воздух, охлажденный до -30 градусов в помещение с
серверами). Хотя бы 3-5 месяца в году чиллер просто необходим, а следовательно, система
непрямого free-cooling'a оправдывает себя в большинстве случаев.
Подведем итог общей системе реализации free-cooling'a. Чиллеры, охлаждающие воду
в теплое время года, при достаточно низкой температуре на улице отключаются и вместо
них в системе начинают использоваться теплообменники, в которых тепло из внутреннего
контура отдается наружному. Вся эта система работает в автоматическом режиме. Чиллер
самостоятельно включается, когда того требуют текущие условия. Кроме того, имеется
запас воды (в больших бочках) и когда ее температура превышает заданную границу,
автоматически включается чиллер и начинает охлаждать эту воду. Когда будет достигнут
достаточный уровень ее температуры, чиллер автоматически выключится. Вот именно
эта вода и поступает в прецизионные кондиционеры. Как правило вручную вмешиваться
в процесс запуска чиллера не требуется, за исключением, конечно, ситуаций, когда он не
запускается автоматически из-за каких-либо внештатных ситуаций.
В целом, при реализации free cooling'а в холодное время года система охлаждения ЦОД'а
несколько усложняется, но экономия на электричестве оправдывает эти затраты. Примерный
срок окупаемости в нашем российском климате (конечно, он зависит от погоды, насколько
холодными и продолжительными будут зимы и т.п.) составляет в среднем 2,5 года.
Задать вопрос Леониду Шишлову можно здесь.
