• База знань
  • /
  • Блог
  • /
  • Wiki
  • /
  • ONLINE CHAT
+380 (44) 364 05 71

Стаття також доступна російською (перейти до перегляду).

Найкращі практики охолодження дата-центрів

Зміст:

Кілька років тому Американським товариством інженерів ASHRAE були прийняті та затверджені ряд технологічних принципів організації охолодження центрів обробки даних (ЦОД). Однак нещодавні дослідження Uptime Institute показали, що їх впровадження на місцях зіткнулося з рядом перешкод, зокрема, з-за недостатньої обізнаності інженерсько-менеджерського складу ЦОД у цих складних питаннях. Висновки та рекомендації по усуненню усіх перешкод були викладені у роботах «Reducing Bypass Airflow is Essential for Eliminating Computer Room Hotspots» та «How to Meet ‘24 by Forever’ Cooling Demands of Your Data Center» у 2004 та 2005 рр. відповідно. Спробуємо тут стисло передати сутність вказаних наукових робіт. 

Принципи забезпечення ефективного охолодження ЦОД

У документі, опублікованому ASHRAE, відправною точкою для вдосконалення систем охолодження є використання підвищених робочих температур. Використання діапазону більш високих температур на вході IT-пристрою дозволяє збільшити температуру у приміщенні та застосувати різні способи «вільного охолодження». 

Однак, як виявилося, у ЦОД не готові до зміни робочих температур по причині відсутності досвіду керування базовим потоком повітря. Це робить неможливим впровадження нових методів охолодження без зміни підходів до управління повітряними масами. Наприклад, за результатами перевірки кількох приміщень ЦОД виявилося, що рівень надлишкової потужності охолоджувачів у середньому був у 2,6 рази більший, ніж вимагалося. Окрім того, з'ясувалося, що лише близько 40 % охолоджуючого повітря реально «працювало» на охолодження. Усе інше розпорошувалося по залу та безслідно втрачалося, знижуючи ефективність роботи системи охолодження. 

Корегування управління повітрям зменшить кількість так званих «гарячих точок» у приміщенні, а відключення зайвих охолоджуючих пристроїв знизить вартість їх обслуговування.

Обмеження та умови

Внесення змін до будь-якого робочого середовища повинно відбуватися поступово для забезпечення відомих умов – стабільність, доступність та безперервність обслуговування. І системи охолодження не виняток.

Одне з основних обмежень, котре треба враховувати – це щільність потоку повітряного охолодження. Межею для повітряного охолодження завжди вважалося значення у 7 кВт на одну стійку. Однак, дотримуючись наших рекомендацій по оптимізації системи охолодження можна досягти значень значно більших ніж традиційні. Наприклад, практикою перевірено отримання значень щільності більших, ніж 10 кВт.

У випадку використання стійок зі щільністю більш ніж 6 кВт нами рекомендоване застосування до приміщення безперервного охолодження, що дозволить уникнути зайвих проблем у подальшому при її експлуатації. Це обумовлено наявністю у галузі зареєстрованих температурних відхилень, при котрих швидкість зміни температури перевищує встановлені ASHRAE допустимі значення.

Також слід зазначити, що підвищення значення робочої Т приміщення ЦОД може скоротити час відновлення у випадку короткочасного порушення подачі охолоджуючого повітря.

При обранні робочої Т для свого ЦОД слід керуватися рекомендаціями, викладеними употочних публікаціях ASHRAE, а також враховувати можливості встановленого у ЦОД обладнання.  

Одним з перспективних рішень є врахування розміщення IT-обладнання у межах «холодного» та «гарячого» прохідників, по котрим подається охолоджуюче повітря та відводиться гаряче. Врахування цього фактору дозволить стабілізувати рух повітря та унеможливити змішування двох потоків. 

Для більш швидкого та безболісного переходу на нові методи охолодження рекомендуємо одразу розробити стратегічний план для приміщення ЦОД, котрий би, зокрема, враховував розміщення систем живлення, рядів комп’ютерного обладнання та їх позиції у межах одного ряду; розміщення та кількість охолоджувачів тощо. Це унебезпечить вас у подальшому від зайвих проблем.    

Покрокові рекомендації для спеціалістів ЦОД

Для досягнення вказаних цілей ми приводимо тут кілька поетапних кроків. Усі кроки розбито на три частини:

  • Підготовчий етап;

  • Першочергові дії для покращення керування повітрям;

  • Скорочення кількості охолоджувачів;

  • Підвищення робочої температури;

  • Розрахунок ефективності системи охолодження.

Підготовчий етап

Підготовчий етап пов'язаний із фіксацією вихідних даних та включає наступні кроки:

  • Визначити навантаження на охолоджуючі пристрої;

  • Здійснити виміри температури в ключових точках – на вході в ЦОД та у «гарячих» точках;

  • Виміряти та зафіксувати потужність охолоджуючих пристроїв;

  • Зафіксувати відчутне навантаження на приміщення ЦОД, котре складається із сум навантажень кожного із пристроїв охолодження. Для цього необхідно виміряти об'єм повітряного потоку кожного пристрою охолодження та зафіксувати Т подачі та Т повернення для кожного працюючого IT-пристрою;

  • Зробити запит до постачальника обладнання на відчутну потужність усіх блоків, просумувати її та ввести до таблиці;

  • Отримати співвідношення робочої потужності та охолоджуючого навантаження, для чого необхідно розділити загальну відчутну потужність охолодження приміщення ЦОД на відчутну робочу потужність;

  • Визначити  Тмакс на вході для нового робочого середовища;

  • Створити робочий план, до котрого внести усі отримані на попередніх етапах показники для контролю, а також план «відкату» у випадку виникнення непередбачуваних обставин.

Першочергові дії для покращення керування повітрям

Після завершення робіт на підготовчому етапі, необхідно виконати наступні першочергові дії:

  • Розмістити перед кожною робочою стійкою із обладнанням по одному блоку перфорованої плитки замість суцільної, перед усіма іншими (незадіяними) стійками розмістити блоки лише із суцільною плиткою;

  • У випадку використання зворотних повітряних забірників переконатися, що зворотні решітки розміщені у напрямку руху гарячого повітря;

  • Попередити втрату вхідного охолоджуючого повітря через пусті стійки шляхом застосування заглушок;

  • Загерметизувати кабельні отвори у підлозі, якщо вони не задіяні;

  • Перевірити наявність отворів у стінах та інших частинах приміщення, і у випадку їх наявності загерметизувати;

  • Знайти місця втрат приточного повітря навколо всіх пристроїв охолодження та загерметизувати їх;

  • Забезпечити наявність зворотних клапанів для всіх пристроїв охолодження;

  • Попередити будь-які втрати повітря через електричні панелі або пристрої, розміщені на підлозі;

  • Зафіксувати значення температури у всіх контрольних точках та порівняти їх із значеннями, отриманими раніше;

  • З'ясувати чи змінилася температура на вході, при її збільшенні необхідно збільшити потік повітря, зокрема, шляхом заміни стандартного блоку перфорованої плитки на блок із більшою пропускною здатністю.

Скорочення кількості охолоджувачів

Вказані нижче кроки дозволять оптимізувати кількість пристроїв для охолодження приміщення ЦОД:

  • Визначити пристрої із найменшим відчутним навантаженням;

  • Зробити оцінку необхідної кількості пристроїв охолодження (розрахункова кількість), розділивши загальне навантаження на систему охолодження на найменшу відчутну потужність одного пристрою;

  • Розрахувати потрібний рівень надлишковості системи охолодження – для великих приміщень рекомендовано встановити рівень надлишковості із розрахунку один зайвий блок на шість пристроїв, для малих – рівень надлишковості повинен бути більшим;

  • Визначити кількість надлишкових пристроїв охолодження, поділивши їх розрахункову кількість на число шість (для великих приміщень) та округлити отримане значення до найближчого цілого;

  • Отримати загальну кількість необхідних пристроїв охолодження, для чого скласти їх розрахункову кількість та надлишкові;

  • Під час експлуатації приміщення необхідно кожного тижня вимикати один пристрій для досягнення кількості, отриманої нами у попередньому пункті;

  • Поступово зменшувати кількість блоків перфорованих плиток під час процесу, визначеному у попередньому пункті, що буде відповідати зменшеному потоку повітря, котре подається до ЦОД;

  • Фіксувати температуру у контрольних точках перед кожним від'єднанням охолоджувача та порівнювати із попередніми значеннями. У випадку її збільшення збільшити надходження повітря до проблемного місця шляхом переміщення плитки із області, у котрій відсутні «гарячі» точки;

  • По закінченні процесу зафіксувати потужність споживання системи охолодження та порівняти її із початковими значеннями.

Підвищення робочої температури

Вкажемо на необхідні кроки для підвищення температури у приміщенні ЦОД:

  • Щотижня збільшувати температуру на кожному охолоджувачі на 1-2 градуси до тих пір, поки повітря на вході в серверне обладнання не досягне стандартних значень (біля 24 °C);

  • Фіксувати значення температур перед кожним підвищенням та порівнювати із попередніми значеннями, щоб з'ясувати, чи змінилася Т на вхід. Регулювати процес подачі повітря можна за допомогою блоків плиток.

Розрахунок ефективності системи охолодження

На цьому етапі визначається, наскільки покращилися показники ефективності оновленої системи охолодження. Для цього порівнюються діючі показники із отриманими на підготовчому етапі.

До таких показників, зокрема, відносяться:

  • Загальне енергоспоживання охолоджувача;

  • Співвідношення робочої потужності та навантаження;

  • Температура на вході IT-пристрою. 

На кінцевому етапі розраховується економічний зиск з-за скорочення використання електричної енергії охолоджуючою системою за результатами проведеної оптимізації. Робиться оцінка річної економії електроенергії на основі середніх значень її вартості.

Додаткові заходи по підвищенню ефективності охолоджуючої системи

До таких заходів, зокрема, відносяться:

  • Впровадження приводів кулерів зі змінною частотою обертання валу;

  • Регулювання притоку повітря;

  • Підвищення температури охолоджуючої рідини у системах із рідинним охолодженням.  

Застосування вказаних заходів дозволить забезпечити додаткове зниження кількості електричної енергії, котра споживається ЦОД.

До речі ми в дата-центрі FREEhost.UA ці методики практикуємо вже близько 15 років, вони добре себе зарекомендували і дозволили підняти ефективність роботи ЦОД. Будемо раді розмістити Ваш сервер в нашому дата-центрі!

Підписуйтесь на наш телеграм-канал https://t.me/freehostua, щоб бути в курсі нових корисних матеріалів.

Дивіться наш канал Youtube на https://www.youtube.com/freehostua.

Ми у чомусь помилилися, чи щось пропустили?

Напишіть про це у коментарях, ми з задоволенням відповімо та обговорюємо Ваші зауваження та пропозиції.

 
Дата: 30.09.2024
Автор: Олександр Ровник
Голосування

Авторам статті важлива Ваша думка. Будемо раді його обговорити з Вами:

comments powered by Disqus
navigate
go
exit
Дякуємо, що обираєте FREEhost.UA