Центровете за данни са гръбнакът на съвременния дигитален свят. Разположени в глобален мащаб, те са изпълнени със сървъри, които непрекъснато обработват и съхраняват огромни масиви от онлайн информация. Всеки път, когато стриймваме съдържание, правим резервно копие в облака или просто сърфираме в мрежата, ние разчитаме изцяло на изчислителната мощ на тези машини.

Обработката на този колосален обем от данни обаче изразходва огромни количества електрическа енергия. По законите на термодинамиката, цялата консумирана от сървърите енергия се превръща в топлина. Ако тази топлина не бъде непрекъснато и ефективно отвеждана, електронните компоненти и платки бързо ще прегреят и ще дефектират. Ето защо термичният мениджмънт е толкова критичен, а експертите от индустриалната платформа Stormwind.bg подчертават, че проектирането на охлаждането е също толкова важно, колкото и подсигуряването на електрозахранването.

Географски и алтернативни подходи за охлаждане

За да оптимизират разходите, някои центрове за данни умишлено се изграждат в географски райони със студен климат, което позволява директно използване на безплатния естествен студен въздух (free cooling). Провеждани са и експериментални тестове с разполагане на капсуловани центрове за данни под вода, с цел да се оползотвори естественият охлаждащ капацитет на океаните и моретата. Въпреки тези иновации обаче, по-голямата част от съоръженията изискват надеждно и непрекъснато механично охлаждане.

Архитектура на механичното охлаждане и CRAC системи

В един типичен център за данни сървърните шкафове (rack cabinets) са монтирани върху структурен повдигнат под. По стените на помещението са разположени специализирани климатични машини, известни като CRAC (Computer Room Air Conditioners) или прецизни климатични системи за компютърни зали.

Тези устройства засмукват горещия изходящ въздух, отделен от сървърите в горната част на залата, охлаждат го чрез вътрешни топлообменници и го подават под налягане в пространството под повдигнатия под. Подовите плочи са изработени от плътни материали, които херметизират това пространство, превръщайки го в разпределителен въздуховод (plenum). Стратегически, пред самите сървърни редове, се поставят перфорирани плочи с решетки. През тях студеният въздух излиза и се засмуква директно от вградените малки вентилатори на сървърите, които охлаждат вътрешните платки, след което загретият поток се насочва отново към CRAC устройствата.

Типове охлаждащи системи и технологии от Boreas Technology

Инженерите класифицират CRAC системите по посока на въздушния поток (нагоре/upflow или надолу/downflow - като вторият вариант е стандарт при повдигнати подове) и по начина на термодинамично отвеждане на топлината:

1. Системи с директно изпарение (Direct Expansion - DX): Често се използват в малки и средни сървърни помещения. При тях вътрешен компресор движи хладилен агент (фреон) в затворен контур. Въздухът от залата преминава през топлообменник-изпарител, където агентът абсорбира топлината. Охладеният въздух се връща под пода, а загретият хладилен агент отива до външен кондензатор, където вентилатори изхвърлят топлината в атмосферата.

2. Чилърни системи с охладена вода (Chilled Water - CW): Прилагат се в големи изчислителни центрове. Външен агрегат (чилър) подготвя охладена вода, която се изпомпва до CRAC устройствата в залата. Водата преминава през топлообменника, приема топлината от въздуха и се връща обратно към чилъра. Чилърите могат да бъдат:

В съвременните високотехнологични проекти се търси максимална гъвкавост. Продуктовата гама на Boreas.bg предлага съвременни решения за вентилация, прецизна климатизация и специализирани машини за центрове за данни, проектирани да поддържат непрекъснат режим на работа и висока резервираност на системите.

Хибридни решения и свободно охлаждане (Free Cooling)

При по-новите екологични концепции, особено в умерения и хладен климат, се разчита на адиабатно (изпарително) охлаждане и индиректен free cooling. Външният въздух преминава през филтриращие секции и се овлажнява чрез прецизно пръскане на вода (водна мъгла) в потока. Изпарението на водата рязко понижава температурата на въздуха, преди той да бъде подаден към залата. Дори при стандартни чилърни архитектури, интегрирането на допълнителни пластинчати топлообменници за байпас на компресорите при ниски външни температури осигурява огромни икономии на електроенергия.

Инженерни правила за ефективно проектиране на въздушния поток

Освен ефективността на самите машини, от решаващо значение е вътрешната аеродинамика на залата. Експертите по индустриален инженеринг от Stormwind.bg посочват следните задължителни добри практики:

• Конфигурация „Студен / Горещ коридор“: Всички сървърни шкафове се подреждат така, че предните им панели (откъдето влиза студеният въздух) да са обърнати едни към други, формирайки студен коридор, а задните панели да изхвърлят топлия въздух в отделен горещ коридор.
• Изолация на коридорите (Containment): Затварянето на студения коридор (Cold aisle containment) с покривни панели и автоматични врати предотвратява смесването на студения въздух с топлия в помещението, повишавайки ефективността с над 20-30%. Алтернативно се изолира горещият коридор (Hot aisle containment), откъдето загретият въздух се отвежда директно към климатичните камери.
• Използване на заслепяващи панели (Blanking panels): Всички празни U-позиции в сървърните шкафове трябва да бъдат запълнени с глухи панели, за да се спре рециркулацията на горещ въздух обратно към входа на сървърите.
• Почистване на подподовото пространство: Пространството под повдигнатия под трябва да бъде изчистено от хаотично прекарани силнотокови и слаботокови кабели, които биха могли да възпрепятстват или дебалансират свободния преминаващ въздушен поток.