Возможности переходного охлаждения дата-центров

центр обработки данных фейсбук

Строительство центров обработки данных растёт убыстряющимися темпами. По данным опросов, проведённых аналитическими центрами, объём рынка, по прогнозам, почти удвоится с около ¥ 760 млрд (US $ 9,7 млрд) в 2008 году до около ¥ 1320 млрд (16,9 млрд. долларов США) в следующем году. Это связано с тем, что количество электронных (цифровых) данных в Интернете растёт быстрыми темпами в связи с продолжающейся оцифровкой аналоговых данных в различных областях, увеличением количества устройств, подключенных к Интернету и значительным увеличением объёмов цифровой информации. Рост объёма данных превышает рост экономии энергии, достигаемый благодаря применению облачных вычислений. Таким образом, достижение более высокой эффективности холодопроизводительности кондиционера является наиболее серьёзной проблемой.

В индустрии дата-центров, инвестиции в оборудование делаются беспрецедентно высокими темпами. NTT Communications в настоящее время строит свой шестой центр обработки данных, «Токийский Центр обработки данных № 6 » в Кита-ку, Токио. NEC также строит «NEC Токийский Центр обработки данных № 3» и планирует ввести его в эксплуатацию в декабре этого года. В связи с бедствием, произошедшим в прошлом году на ядерной станции Фукусима, источник энергии, который казался абсолютно устойчивым, теперь таковым не считается. Это серьёзно сказалось на индустрии ЦОД. В результате появилась на свет концепция зелёного центра обработки данных, ставящая целью дальнейшую экономию электроэнергии. Эта концепция подразумевает децентрализацию центров обработки данных в сельскую местность, как средство диверсификации рисков.

И для зелёных центров обработки данных, и для децентрализованных ЦОД в сельских районах, наиболее серьёзной проблемой является увеличение производительности кондиционеров при более высокой эффективности. Несколько лет назад стоимость строительства ЦОД была превзойдена общей стоимостью эксплуатационных расходов за предполагаемый период эксплуатации, став, таким образом, высоким барьером, который должен быть срочно удалён, чтобы содержать в должном состоянии управление затратами центров обработки данных. Большая часть эксплуатационных расходов занимают всё возрастающие расходы на охлаждение. В отрасли HVAC сокращения потребления энергии добились в основном за счёт повышения эффективности оборудования для кондиционирования воздуха, применённого в  центрах обработки данных, а также за счёт внедрения инновационных дизайнерских идей, таких как «aisle capping». Однако, если они просто продолжат совершенствовать эффективность охлаждения такими же темпами, как и прежде, этого будет недостаточно в связи с увеличением тепловой нагрузки. Как правило, в случае центров обработки данных, у которых теплоотдача в серверную стойку лежит в малом и среднем диапазонах, их кондиционирование осуществляется пакетными кондиционерами, которые нагнетают охлажденный воздух под полом. В случае ЦОД со значительно большей теплоотдачей в серверную стойку, их кондиционирование покрывается системами центрального кондиционирования (чиллер + AHU).

В попытке улучшить эффективность охлаждения, ограничивая воздушный поток посредством «aisle capping», отделение охлаждающего воздуха и горячего вытяжного воздуха может быть сделано чётко, как и разделение нагнетаемого и всасываемого воздуха в ряде серверных стоек. Таким образом, следует как можно больше сократить расточительное использования тепла. Ранее, прохладный воздух часто всасывался через серверную стойку из-под пола, в то время как горячий воздух после теплообмена сбрасывался в серверную комнату вертикально, а затем собирался из нескольких точек в комнате в общий поток. В индивидуальной системе, путём отмены таких избыточных путей, пространство в ряду выпускное отверстие — стоечный сервер — всасывание, становится псевдоканалом.

Кроме того, во многих среднеразмерных центрах обработки данных, были использованы пакетные кондиционеры. Тем не менее, в результате обновления серверов после начала эксплуатации, тепловая нагрузка растёт с большей скоростью, чем ожидалось вначале. Таким образом, существует тенденция к возвращению использования систем центрального кондиционирования (чиллер + AHU). В последнее время в целях сведения к минимуму потребления энергии, есть также сильная тенденция к принятию систем кондиционирования воздуха, которые используют наружный воздух для охлаждения (свободное охлаждение, free cooling). В настоящее время, свободное охлаждение принимается в большинстве случаев, поскольку оно  использует градирни с замкнутым контуром охлаждения. Кроме того, привлекает внимание расширенное использование природной энергии из хранилищ снега для ультра-энергосберегающего охлаждения в районе Ishikari, Хоккайдо.