Охлаждение серверной

Реализация охлаждения вспомогательных серверных помещений зачастую откладывается на потом в силу самой роли данных помещений. Между тем охлаждение серверных необходимо, а выбранный способ должен гарантировать поддержание в помещении расчетных параметров воздуха, предоставлять корректные рекомендации по проектированию и установке оборудования, а также обеспечивать минимизацию и оптимизацию среднегодового энергопотребления.

Современные компьютеры обладают большой мощностью. Их процессоры надежно управляют ответственными бизнес-процессами в режиме 24/7, 365 дней в году. Но там, где используется вычислительная мощность, есть также высокая температура. Поскольку компьютеры надежно работают только при температуре около 18-27 ° C, их необходимо охлаждать. Чем эффективнее это охлаждение, тем меньше электроэнергии потребляет центр обработки данных. 

ПРИЕМЛЕМАЯ РАБОЧАЯ ТЕМПЕРАТУРА В СЕРВЕРНЫХ

Чтобы правильно подобрать решение для охлаждения серверной, сначала необходимо определить температуру, при которой будет функционировать оборудование в этом помещении. Поставщики обычно указывают максимальную температуру окружающей среды, при которой оно способно работать: для активного ИТ-оборудования средний показатель составляет 40°C (речь идет о температуре, при которой поставщик может обеспечить должную производительность и устойчивость работы своих устройств в течение гарантийного периода).

При этом необходимо помнить, что функционирование в таких условиях не обеспечивает такого же уровня готовности и долговечности, как при более низких температурах. Именно поэтому некоторые поставщики, помимо максимальной, указывают также рекомендованную рабочую температуру. Обычно она составляет от 21 до 24°C.

Рекомендованную и разрешенную для ИТ-оборудования рабочую температуру публикует также технический комитет TC 9.9 Американского общества инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers, ASHRAE). Цель заключается в том, чтобы предоставить ориентир для обеспечения необходимой устойчивости и производительности аппаратных средств. Соответствующие показатели представлены ниже:

Особое внимание следует уделить серверным с установленными в них источниками бесперебойного питания (ИБП). Повышение температуры гораздо сильнее влияет на долговечность батарей, чем на другие типы ИТ-оборудования. При 40°C батарея типового ИБП проработает всего 1,5 года, тогда как в нормальных рабочих условиях — 3–5 лет. Поэтому обязательным требованием должна стать температура ниже 25°C. Альтернативным вариантом может быть размещение централизованных ИБП в хорошо охлаждаемом месте за пределами серверной.Температуру следует поддерживать не выше 25°C. Если же это невозможно, в серверных с менее критичным оборудованием верхний предел составляет 32°C. В случае превышения этого показателя есть риск выхода оборудования из строя. 32°C — это тот максимум, который Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization, ISO) считает допустимым при небольшой нагрузке.

Как характеристики помещения определяют температуру

Говоря о температуре в дата-центре, мы имеем в виду не только конкретное оборудование (оно может быть разной мощности и плотности размещения), но и конкретное помещение с его особенностями.

Если серверная обслуживает небольшую компанию и находится в цокольном или подвальном помещении, с охлаждением справится бытовая сплит-система.

Для охлаждения полноценного дата-центра учитывают близость почвы, особенности прокладки инженерных коммуникаций, площадь помещения, а также стройматериалы и другие факторы.

Больше всего на температуру влияет площадь: чем она меньше, тем быстрее растет температура. И наоборот: чем просторнее серверная комната, тем лучше и быстрее рассеивается тепло.

Материалы разной теплопроводности тоже влияют на процессы теплообмена. Если заменить стены и перегородки из гипсокартона на бетонные стены, а подвесные потолки на железобетонные перекрытия, сохранив толщину, эффективность охлаждения возрастет.

Если стены серверного помещения контактируют с улицей, а не с другим помещением, температура внутри будет зависеть от окружающей среды. Хуже всего в солнечные дни, когда с южной стороны стены дополнительно нагреваются. Летним днем при +38 °C серверы, работающие в небольшой комнате 3×3×3 м, будут перегреваться, так как температура в помещении повысится на 4–7 °C. Цифры приблизительные, потому что все зависит от толщины стен и стройматериалов.

Варианты охлаждения серверных

Прецизионный кондиционер

Кондиционер для большой серверной. Самый дорогой, но далеко не всегда оптимальный способ.

Слово «прецизионный» сразу ассоциируется с точностью. Увы, большинство «прецизионных» серверных кондиционеров поставляется с On-Off компрессорами, и ни о каком точном поддержании температуры даже речь не идёт, разбег 2-3 градуса в лучшем случае.

Следующий минус – шум. Обычные прецизионные кондиционеры для серверных - это моноблок с выносным конденсатором. К немалому шуму вентилятора испарителя добавляется шум от компрессора. Хорошо, когда серверная – выделенное необитаемое помещение. Но работать в комнате с работающим «прецизионником» (а бывает и такое) – крайне утомительно.

Цена. Стоимость прецизионного кондиционера – в два-три раза выше полупромышленного инверторного «японца» той же производительности.

Возможно, их единственный плюс – выносной конденсатор, потенциально позволяющий работать прецизионному кондиционеру зимой при более низких температурах, чем обычный кондиционер с зимним комплектом.

Сплит-система

Самое распространённое решение для охлаждения серверных комнат, одновременно универсальное, доступное и недорогое. Самая маленькая «серверная», которую видел автор статьи – шкаф из стеклопластика размером 2м*1м*0,4м, расположенный в комнате айтишников. Естественно, кроме бытового настенного сплита туда ничего поставить было невозможно.

Большинство руководителей организаций всё-таки понимают степень риска потери данных на серверах, и покупают японские кондиционеры для серверной комнаты. Хотя основной тренд российского рынка на удешевление средней стоимости кондиционеров начинает проявляться и здесь.

Предпочтительнее ставить полупромышленный кондиционер для серверной с зимним комплектом, потому что в полупром, даже маленьких номиналов от 9000-12000 BTU, всегда заложен повышенный запас прочности: более надёжный компрессор, увеличенная площадь теплообменников, больше защитных функций.

Приточная вентиляция зимой

Один из вариантов системы free-cooling. Суть системы – собирается наборная приточная установка, и регулирующие заслонки управляют притоком уличного холодного воздуха. Обычно комбинируют со сплит-системой (для работы летом). Главный плюс – бесплатный уличный холод заменяет кондиционер зимой, экономия на электричестве и ресурсе сплит-системы. Минус – не везде возможна установка. Такие системы часто используют, например, на базовых станциях сотовой связи.

Расчёт кондиционера для серверной.

Доводилось видеть ситуации, когда мощность кондиционера для серверной выбиралась исходя из площади помещения, как в квартиру. С предсказуемым результатом. Конечно же, расчёт кондиционера для серверной должен строиться на теплопритоках от оборудования. В идеале, нужно знать притоки от каждого сервера/шкафа.  Но зачастую этого не указано в документации. Тогда самый простой способ – посчитать мощность блоков питания серверов, или хотя бы мощность источников бесперебойного питания. Получатся цифры с запасом, но это лучше, чем сделать выбор серверного кондиционера с меньшей производительностью.

Следующий выбор – место расположения внутреннего блока. Поскольку тепло от шкафов поднимается вверх, можно сразу утилизировать его внутренним блоком, подпотолочного или кассетного типа. Но есть опасность, что при недобросовестном  монтаже или обслуживании, из внутреннего блока вниз может потечь дренаж. Поэтому внутренний блок серверного кондиционера не должен располагаться непосредственно над сервером или любым электрическим устройством. Лучше всего, когда блок расположен немного в стороне, и поток холодного воздуха дует прямо на оборудование.

Так почему же необходимо и важно поддерживать температурный режим в серверной?

В серверной комнате, как правило, располагается крайне важное и дорогостоящее оборудование. Выход из строя или временные простои в работе оборудования могут привести к материальным и финансовым потерям. Заглянем вовнутрь современного сервера и попробуем выяснить, какие компоненты наиболее критичны к изменению температуры.

Жёсткий диск

Является, пожалуй, самым важным компонентом системы. Соответственно выход из строя жёсткого диска в случае отсутствия резервного может стать критичным для организации. Компоненты жёсткого диска являются чувствительными к изменению температуры: к резким повышениям, понижениям и к перегреву. Повышение температуры, как правило, приводит к расширению материала, из которого изготовлены головки, системы позиционирования головки, магнитные диски. Перегрев может привести к отказу жёсткого диска, что в последствии приводит к нежелательной потере важной и дорогостоящей информации.

Оперативная память

Современная серверная оперативная память снабжена системой пассивного охлаждения и не нуждается в дополнительном охлаждении, тем не менее, стоит помнить, что пассивная система охлаждения эффективна только в определенном диапазоне температур. Если температура в серверной комнате будет повышаться, то никакие радиаторы на линейке памяти не спасут от перегрева оперативную память.

Процессор

Современные процессоры обладают системами защиты от перегрева. Их датчики будут сигнализировать операционной системе о перегреве и предотвращать работу процессора на высоких температурах.

Наборы микросхем на платах

Так называемые северные и южные мосты компьютера также являются мощными выделителями тепла. Обычно указанные контроллеры снабжены радиаторами пассивного охлаждения, но и они чувствительны к изменению температуры воздуха в серверной.
Суммируя все вышесказанное про компоненты сервера, можно с уверенностью сказать, что при определенных диапазонах температур встроенная система охлаждения сервера достаточно эффективна. В ситуации, когда температура выше рабочего диапазона, система охлаждения может не справиться с задачей отвода тепла. Также необходимо избегать резких температурных скачков, что может привести к потере свойств элементов материнской платы сервера.
В серверной комнате может быть сконцентрировано некоторое количество дорогостоящего оборудования, которое критично к повышению температуры, к резким изменениям температурного режима, в связи с чем необходимо правильно подходить к выбору системы охлаждения серверной. Необходимо позаботиться о резервном кондиционере и о системе контроля управления кондиционерами, в случае если возникнет неисправность основного кондиционера. Также необходимо помнить, что большинство современных устройств производит достаточное количество тепла и может за короткий промежуток времени значительно повысить температуру в закрытом помещении. Необходимым также является и правильный выбор сплит-системы, отвечающей требованиям серверной комнаты.

Заключение

Хотелось бы напомнить, что современное вычислительное оборудование разрабатывается с учетом работы в определенных климатических условиях. Поэтому эксплуатация оборудования в условиях, отличных от рекомендованных заводом-изготовителем, может привести к выходу из строя оборудования и, как следствие, отсутствию гарантийного ремонта. Учитывая все изложенное выше, рекомендуем использовать надежные системы контроля климата серверной и надежные системы поддержания климата в серверной.

Мы - профессиональная инжиниринговая проектно-монтажная компания. На нашем сайте Вы можете получить коммерческое предложение и найти необходимую информацию.

Получить коммерческое предложение

Получите коммерческое предложение по вашему объекту, отправив сейчас быструю заявку.

Опишите кратко суть задачи: