2017-01-25. Современные децентрализованные модели бизнеса ведут к тому, что даже на малых предприятиях требования к IT постоянно растут. При расширении IT-инфраструктуры всегда возникает вопрос, каким образом будут охлаждаться новое поколение серверов, так как использовавшегося ранее воздушного охлаждения становится недостаточно. В следующей статье речь пойдет о том, как происходит реализация профессиональных концепций охлаждения для IT на базе хладагента.

При расширении небольшой IT-инфраструктуры, которая ранее работала с воздушным охлаждением, до инфраструктуры с большим количеством IT-шкафов зачастую требуется новая концепция охлаждения. В зависимости от инфраструктуры здания и планируемого использования вначале возникает вопрос, какую среду охлаждения следует использовать — фреон или воду.

Альтернативы воде?

В принципе, для небольших IT-инфраструктур возможно водяное охлаждение. Но для этого, однако, требуется соответствующий объем воды, который, как правило, имеется в достатке в заводских цехах, но не в офисных помещениях. Поэтому при проектировании следует учесть расходы на оборудование для холодного водоснабжения (трубы, насосы, холодильная установка снаружи, чиллер и т.д). С другой стороны, этим расходам противостоят незначительные затраты на эксплуатацию, поскольку большую часть года вода охлаждается за счет холодного атмосферного воздуха. По этой причине рекомендуется проводить полный расчет затрат (стоимость жизненного цикла), который наряду с инвестиционными затратами учитывает и эксплуатационные расходы.

Правильный хладагент

Система кондиционирования IT-оборудования доступна со значительно меньшими инвестиционными затратами при использовании DX-охлаждения. DX означает «непосредственное охлаждение» и описывает классическое кондиционирование воздуха на базе хладагента с помощью сплит-системы и компрессора. Холод генерируется при этом через замкнутый охладительный контур с помощью системы, состоящей из испарителя, компрессора, конденсатора и расширительного клапана. Принцип очень прост: через испаритель испаряется хладагент, потребляя при этом тепло. Компрессор всасывает хладагент и сжимает газ под высоким давлением. В конденсаторе хладагент вновь конденсируется (сжижается), отдавая тепло. Затем хадагент снова расширяется с помощью дросселя или электронного расширительного клапана и цикл начинается заново. Принцип действия такого кондиционера используется также в холодильниках и морозильных камерах.

Расходы на системы охлаждения с хладагентами, как правило, ниже, так как обустройство стенных проемов для более тонких медных труб обходится дешевле, чем для водопроводов. Однако, при определенных условиях, эксплуатационные расходы могут оказаться выше по сравнению с водяным охлаждением, поскольку данная система требует постоянного потребления электроэнергии для компрессора.

Внимательность при покупке кондиционера

Большинство изготовителей кондиционеров для IT-оборудования используют в качестве хладагентов R-410A или R134a. Данные хладагенты обладают высокой объемной производительностью по холоду. Это позволяет достичь высокой производительности в том числе и с помощью небольших конденсаторов, что позволяет выпускать очень компактные кондиционеры.

При использовании хладагентов изготовители и пользователи обязаны соблюдать Правила применения хладагентов, которые интерпретируются в Европе в зависимости от страны применения. Правила определяют среди прочего, какое количество какого хладагента и при каких условиях может применяться в различных местах эксплуатации. Подробная информация о виде и количестве хладагента указана в паспортах безопасности материала, которые каждый изготовитель обязан предоставить на свои изделия.

Кроме этого, компании должны следить за соответствием систем требованиям IT-оборудования: только современные устройства способны беспрерывно регулировать производительность компрессора через температуру воздуха, подаваемого на серверы, и работать с инверторно-регулируемыми конденсаторами, благодаря чему охлаждающее устройство способно поддерживать установленный уровень температуры воздуха, подаваемого на серверы. Это позволяет также избежать подачи избыточно холодного воздуха, что ведет к образованию конденсата. Целесообразно применение вентиляторов с электронно-коммутируемым приводом с регулировкой числа оборотов (бесщеточный двигатель постоянного тока), так как они способны управлять потоком воздуха в зависимости от его расхода. Кроме того, данные вентиляторы работают исключительно экономно, с низким потреблением энергии.

Те, кому требуется максимальная безотказность, предпочитают полностью резервированное решение: дублирование всех компонентов, от компрессоров и теплообменников до систем подачи электропитания.

Учет экстремальных температур

При выборе системы следует принимать во внимание температуры наружного воздуха в месте установки. При наличии экстремально низких температур, например, в Восточной или Северной Европе, необходимо приобретение зимнего комплекта для наружного блока. В равной степени это относится к местам эксплуатации с очень высокими положительными температурами, где условия эксплуатации также требуют соответствующего наружного оборудования. Дополнительно следует учитывать максимально возможные удаления наружного блока от серверного помещения и возможных перепад высот; от этого зависит количество хладагента и производительность.

Какой класс производительности выбрать?

Важным параметром при выборе оборудования является общая мощность IT-инфраструктуры, подлежащая охлаждению. Охлаждение на базе DX предназначено для малой и средней общей мощности до 40 кВт добавочной мощности при однородном распределении мощности между стоечными юнитами. Начиная с общей мощности в 40–50 кВт оправдана установка водяного охлаждения.

Варианты систем

Самый быстрый и простой в реализации вид кондиционирования — охлаждение DX-кондиционерами с использованием шкафов. При этом кондиционер монтируется к боковой стенке стоечного юнита. В качестве примера можно привести решение LCU DX (Liquid Cooling Unit ) компании «Риттал» в исполнениях до 6,5 кВт. В системах LCU воздух циркулирует горизонтально, благодаря чему поддерживается классическая подача воздуха в 19" стойки по схеме front to back. Холодный воздух при этом подается в пространство перед устройствами. Нагреваемый серверами воздух при этом забирается позади устройств, направляется в теплообменники и повторно охлаждается. При такой концепции охлаждения IT-стойка должна иметь хорошую герметичность, как, например, TS IT от компании «Риттал», так как в противном случае холодный воздух будет выходить наружу, снижая эффективность всей системы. Условием для установки LCU DX является наличие серверного шкафа шириной 800 мм.

Другим примером кондиционера для стоек следует назвать LCP DX (Liquid Cooling Package) ) компании «Риттал», реализуемой при рассеиваемой тепловой мощности до 12 кВт. Система охлаждения монтируется сбоку на IT-стойке, что позволяет использовать одно устройство на две стойки. LCP DX имеются также в варианте, при котором холодный воздух подается вперед. Тем самым потребители имеют решение с одним холодным проходом, в котором охлаждаются сразу несколько IT-стоек.

Специальное применение: блок охлаждения для установки на крышке стойки

Отдельную категорию представляют блоки охлаждения для установки на крышке стоек. Подобные моноблочные решения имеют в своем составе теплообменник и компрессор. В данном случае холодный воздух также подается в пространство перед 19" уровнем, где отводится IT-компонентами. Таким способом охлаждаются стойки с общей мощностью до 3 кВт. Стоит, однако, помнить, что подобные устройства отводят теплый воздух обратно в помещение, благодаря чему окружающее пространство помещения дополнительно нагревается. Данное решение целесообразно, если в помещении имеется собственный кондиционер. Такая концепция может стать лучшим решением, если компания располагается, например, на 15-м этаже высотного здания и не вправе осуществлять изменения планировки.

Заключение

Выбор концепции кондиционирования осуществляется на базе имеющейся инфраструктуры здания, планируемого использования IT-инфраструктруры и калькуляции расходов. Основная проблема прогнозирования при этом заключается в том, как правильно оценить будущее развитие собственной IT-инфраструктуры. Некоторые компании эксплуатируют сегодня системы кондиционирования воздуха, выполненные с большим запасом, поскольку в свое время переоценили IT-потребности собственной организации и впустую потратили средства. Тот, кто работает с модульными и стоечными системами климат контроля, сохранит необходимую гибкость в долгосрочной перспективе и возможность оперативно реагировать на новые требования, предъявляемые к IT.