«Як айсберг в океані»: Технології охолодження дата-центрів

Корпорації прагнуть зробити свої дата-центри більш енергоефективними і знизити їх вплив на навколишнє середовище. Причому не завжди чим холодніше, тим краще. Дослідження показують, що обладнання може нормально функціонувати і при температурі в 27º c. При цьому економія електроенергії складе 4-5% на кожен підвищений градус.

Тому компанії не тільки намагаються знайти нові технології для охолодження, іноді досить екстремальні, але і займаються удосконаленням обладнання та приміщень. Сьогодні поговоримо про те, які рішення стають більш популярними, а які є швидше винятком із загальних правил.

/ PublicDomainPictures / George Hodan / PD

Не все то вода, що охолоджує
Багато дата-центри сьогодні вибирають для охолодження воду, яка вважається эффективнее повітря у десятки разів, особливо для «гарячих точок». До того ж сучасні системи виключають можливість витоку і пошкодження обладнання. Однак Цод сьогодні стають все більш «зеленими», і велика витрата води перетворюється в недолік.

Тільки в США в 2014 році було использовано 626 мільярдів літрів води, включаючи воду для охолодження і для виробництва електрики, необхідного для роботи дата-центрів. Тому, крім показника PUE для Цодів все популярнішим стає показник ефективності витрат води (WUE).

Одне з рішень — використання холодоагентів для охолодження води, яка в цьому випадку може циркулювати без втрат. Інший варіант — застосування спеціальних рідин замість води. Наприклад, рідина GreenDEF, яка зроблена з мінерального масла, може знизити енерговитрати дата-центру на 30-40%.

Але у мінеральних масел є певні недоліки: вони забруднюють навколишнє середовище і легко спалахують. Тому багато хто воліє використовувати діелектричні рідини, які також передбачають прямий контакт між холодоагентом і мікросхемами.

Одна з таких рідин виробництва 3M застосовується для двофазного иммерсионного охолодження. Детальніше про неї можна почитати тут. На щорічній міжнародній конференції SC16 були представлені деякі нові рішення, наприклад, иммерсионное охолодження від LiquidMips, яке в тому числі усуває проблему можливого ушкодження оптичних з'єднань.

І нашим, і вашим
Але не все дата-центри готові одразу перейти на рідинне охолодження. Тому сьогодні в якості проміжного варіанту досить популярні гібридні системи, в яких комбінується охолодження рідиною й повітрям. Але незрозуміло, наскільки такі системи сприяють економії коштів, так як для них потрібно в два рази більше обладнання.

Тим не менш нові рішення з'являються і в цій області: компанія CoolIT спільно з STULZ представила модульну систему Chip-to-Atmosphere, яка дозволяє використовувати рідинне охолодження для найбільш гарячих компонентів, а охолодження повітрям — для всього іншого.

Що природно, те не бридко
Все більше корпорацій вибирають природне охолодження в спробі знизити вплив на навколишнє середовище. Напевно всі чули про дата-центрі Google у Фінляндії, який охолоджують морською водою.

В дата-центр воду доставляють по тунелю, що існував там ще з часів паперової фабрики, яка раніше стояла на місці Цод. Але солона вода викликає корозію, тому в теплообмінниках доводиться застосовувати армовані скловолокном труби і титанові пластини, а також встановлювати додаткову фільтрацію.

З подібною проблемою зіткнулися у Facebook при будівництві нового дата-центру в Ірландії, де для охолодження використовується прохолодний морський повітря з високим вмістом солі. Тому повітря повинне проходити через додаткові фільтри перед тим, як він потрапляє в сам дата-центр.

Згідно исследованию, проведеним Ратгерским університетом, частота відмов обладнання в дата-центрах з природним охолодженням без контролю рівня вологості у вологому кліматі вище на 107-260%. Незважаючи на можливі труднощі в Ірландії перебуває велике кількість дата-центрів різних корпорацій, які використовують «free cooling» і є енергоефективними.


/ Flickr /Shawn o'neil / CC-BY

Парю, де хочу
У поєднанні з природним охолодженням повітрям вигідно застосовувати охолодження випаровуванням, так як в цьому випадку можна істотно знизити обсяг споживаної електроенергії. Але ось вибраний метод залежить від температури і вологості повітря, що поступає. Так, пряме охолодження випаровуванням можливо при більш високій температурі і не дуже вологому повітрі. Більшу вигоду від таких систем можна отримати саме в сухому кліматі з високою температурою. А ось в холодному кліматі потреби в них немає.

Для непрямого охолодження температура і вологість повітря зовні повинні бути вище, ніж усередині. Сам повітря при цьому не стає більш вологим. Якщо клімат не зовсім підходить для таких систем, фахівці радять вдаватися до гібридної схеми охолодження і застосовувати охолодження випаровуванням тільки при певній погоді, наприклад, влітку. Ну і, звичайно, не можна забувати про необхідність видаляти зайву вологу з повітря.

І дата-центр пливе
Ми вже писали про те, як влаштовані підземні дата-центри, але сьогодні існують і підводні. Перший такий ЦОД — проект Microsoft під назвою Natick. Випробування пройшли успішно і компанія вже запатентувала свій винахід. Зараз ведеться розробка другого покоління Natick, який буде набагато більших розмірів.

Основна перевага — дата-центр практично не вимагає обслуговування і постійного присутності людини. Але всі елементи знаходяться в окремих капсулах, які при необхідності можна вилучити або замінити.

Такі дата-центри підійдуть для прибережних регіонів, а заощадити можна буде також за рахунок відсутності необхідності займати територію на землі. ЦОД отримує енергію від руху хвиль, а охолоджується океанічної водою. При цьому розташування на досить великій глибині або навіть на дні захищає від впливу сильних хвиль. Але поки конструювання водонепроникних модулів обходиться на 10-20% дорожче, ніж наземних модульних дата-центрів, і говорити про масове виробництво не доводиться.

А компанія Nautilus Data Technologies проводить випробування плавучого дата-центру, який, за заявами компанії, буде на 50% енергоефективніше наземних аналогів. Така розробка, безумовно, допоможе заощадити водні ресурси, так як для охолодження використовується вода з водойми, яка після виконання своєї функції повертається назад. На думку фахівців, різниця температур при цьому настільки мала, що не зможе серйозно вплинути на загальну температуру водойми і на життя його мешканців.

Але повноцінно такий ЦОД може функціонувати тільки в порту. І необхідні будуть додаткові витрати, так як вода повинна проходити систему очищення і фільтрації. А якщо розміщувати плавучий дата-центр в морському порту, то знадобляться спеціальні матеріали, щоб уникнути корозії, що також не сприяє здешевленню будівництва.

Інтелект на сторожі холоду
Крім всім відомого приклад Google, системи штучного інтелекту сьогодні використовуються і іншими компаніями. Так, компанія Vertiv, колишня Emerson Network Power, завдяки системі контролю температури Liebert iCOM-S Vertiv змогла усунути повторне попадання холодного повітря в систему до виконання свого прямого призначення по охолодженню обладнання.

У системах водяного охолодження, функція автоналаштування дозволяє збалансувати швидкість обертання вентилятора, температуру води і швидкості потоку. Є й інші компанії, які застосовують системи штучного інтелекту в дата-центрах, в основному, для підвищення їх енергоефективності. Наприклад, стартап Coolan , Romonet.

Сьогодні компанії намагаються не тільки здешевити охолодження, але і максимально знизити вплив дата-центрів на навколишнє середовище. І іноді вибрати якусь одну технологію і навіть місце для будівництва дата-центру буває дуже складно. Уряд Швеції пропонує для розміщення Цодів спеціальні парки, які знаходяться в межах Стокгольма, щоб використовувати вироблене дата-центрами тепло для опалення прилеглих будинків.

Держава знизила податки на електрику на 97% (для Цод) і готове купувати вироблене тепло. За іншим сценарієм дата-парки можуть безкоштовно надавати системи охолодження своїм резидентам. Тому, можливо, пропозиція «cooling-as-a-service» зі Швеції усуне головний біль багатьох компаній і дозволить їм взагалі не замислюватися про те, яку технологію охолодження вибирати.

P. S. Що ще можна почитати в нашому блозі:

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.