Три питання по ASHRAE про дата-центрах

Американське товариство інженерів з опалення, охолодження та кондиціонування повітря (ASHRAE) Залучено в розробку сучасних дата-центрів. У 2004 році технічний комітет ASHRAE 9.9 створив базовий набір керівних принципів по теплообміну в ЦОДах. Друге видання документа було опубліковано в 2008 році, а третє з'явилося рік тому. З кожним разом у документ вносилися нова інформація стосовно класів серверів та іншого обладнання для дата-центрів, яке могло функціонувати при все більш високих допустимих рівнях температури і вологості.

Коли стандарти реалізуються належним чином за допомогою ретельного проектування об'єкта та розгортання системи, знижується залежність центру обробки даних від традиційних механічних методів охолодження. Це дозволяє скоротити витрати на охолодження і збільшити надійності устаткування. Давайте розглянемо деякі питання, що стосуються керівних принципів ASHRAE.

Чим саме примітні стандарти ASHRAE?

Так, все вірно - ASHRAE створює лише рекомендації та керівні принципи. Компанії з ІТ-індустрії не зобов'язані слідувати цим принципам. Але необхідно також розглянути деякі фактори, які безпосереднім чином впливають на ІТ-індустрію.

По-перше, технологія механічного охолодження досить добре обкатана, але при цьому вона не з дешевих. Більшість компаній витрачають мільйони доларів на системи опалення, вентиляції та кондиціонування повітря (далі ОВіК), які здатні охолоджувати дата-центр. Системи ОВіК вимагають регулярного технічного обслуговування, що може обернутися небажаними простоями. Крім того, коли трапляються збої ОВіК, замінити цю систему в більшості випадків не чим.

По-друге, енерговитрати продовжують рости, що робить системи механічного охолодження все більш дорогим для бізнесу, при цьому дані системи не допомагає вести «реальну» обчислювальну роботу. Якщо сучасна компанія і буде витрачати більше грошей на електрику, то основний упор буде зроблений на енергопостачання серверів, а не кондиціонерів.

По-третє, традиційна парадигма механічного охолодження слабшає в світлі таких явищ, як консолідація серверів і зростання популярності систем блейд-серверів високої щільності. Ці тенденції припускають концентрацію все великих обчислювальних потужностей в рамках менших площ. При цьому можлива поява гарячих точок, з яким ОВіК або «холодні кімнати» не здатні адекватно справлятися.

Керівні принципи ASHRAE дають компаніям план дій. Цей план дозволяє їм використовувати відповідним чином спроектоване обладнання в своїх ЦОДах при підвищеному рівні температури і вологості. Якщо сервери не потребують надмірному охолодженні ЦОД, рахунки за вентиляцію і кондиціонування можуть бути зменшені. При цьому можливий перехід об'єкта на альтернативні форми практичного природного охолодження - економайзери з боку охолоджуючої води / повітря.

Яким чином ASHRAE класифікує обладнання, призначене для роботи в умовах підвищеної температури і вологості? Як ця класифікація торкнеться встановлене в дані момент обладнання?

ASHRAE виділяє чотири класи устаткування для дата-центрів: A1, A2, A3 і A4. Ось основні моменти:

• Обладнання класу A1 працює в діапазоні температур від 15 до 32 градусів за Цельсієм при відносній вологості від 20% до 80%;
• Обладнання класу A2 працює в діапазоні температур від 10 до 35 градусів за Цельсієм при відносній вологості від 20% до 80%;
• Обладнання класу A3 працює в діапазоні температур від 5 до 40 градусів за Цельсієм при відносній вологості від 8% до 85%;
• Обладнання класу A4 працює в діапазоні температур від 5 до 45 градусів за Цельсієм при відносній вологості від 8% до 90%.

Більшість обладнання в сучасних дата-центрах потрапляє в клас А1 або А2, хоча все більше число виробників серверів, таких як Dell, випускають у продаж обладнання класу A3 або А4. Цілком імовірно, що все більше виробників будуть пропонувати більш широкий діапазон обладнання класу A3 і A4 у міру появи підходящих проектів дата-центрів.

Дослідження статистичних даних показують, що в разі правильно спроектованих серверів інтенсивність відмов при роботі на високих температурах не підвищується, отже, надійність не знижується. Але важливо відзначити, що керівні принципи ASHRAE не мають зворотної сумісності із застарілим обладнанням. Тобто, новий сервер класу А3 або А4 буде прекрасно функціонувати в більш складному середовищі, але старе обладнання класу А1 майже напевно не буде надійно функціонувати при більш складних робочих умовах. Крім того, керівні принципи ASHRAE допускає, що протягом короткострокових періодів часу обладнання може функціонувати в більш складних робочих умовах, що дозволяє спростити підтримку безперервності роботи системи в разі проблем з охолодженням.

Малоймовірно, що будь-яка компанія буде вкладати кошти в новий парк серверів більш високого класу, просто щоб скористатися можливістю експлуатації машин при більш високому рівні вологості і температури. Інші фактори, такі як фізичне розташування стійок і обладнання, а також доступність альтернатив у вигляді природного охолодження будуть обумовлювати тривалу залежність від механічного охолодження. Перехід до обладнання, яке є сумісним з більш високими температурами і рівнями вологості, швидше за все, буде відбуватися поетапно протягом декількох циклів оновлення технологій і відповідного оновлення будівлі або під час будівництва об'єкта «з нуля».

Питання. Які альтернативні технології охолодження диктують стандарти ASHRAE? Чи потрібно повністю відмовлятися від механічного охолодження?

В даний час доступні декілька практичних і ефективних технологій охолодження, при цьому стандарти ASHRAE не пропагують обов'язковість використання якої конкретної технології. Наприклад, економайзери з боку охолоджуючого повітря можуть бути досить ефективні у регіонах, де холодне повітря доступний, по крайней мере, по кілька годин на день протягом року. Крім того, економайзери з боку охолоджуючої води можуть стати прекрасною альтернативою, коли є можливість отримувати холодну воду з прилеглих річок, озер та інших водойм.

Не варто відмовлятися від використання механічного охолодження, коли починають застосовуватися альтернативні методи охолодження. Насправді, багато існуючих дата-центри, розташовані в неоптимальних місцях, можуть модифікувати будівлі для цілей використання альтернативного охолодження, якщо дозволяють умови, а потім при необхідності доповнювати нові системи охолодження старими блоками ОВіК. Це дозволить значно зменшити залежність від механічного охолодження (і витрати на експлуатацію системи), не відмовляючись від нього повністю.

В остаточному підсумку ІТ-індустрії доведеться відмовитися від традиційного механічного охолодження і перейти на більш ефективні з економічної точки зору і екологічно безпечні альтернативи для охолодження серверів і інших ІТ-систем. Стандарти ASHRAE, такі як Керівні принципи по теплообміну 2011 (2011 Thermal Guidelines), пропонують план дій, який допомагає організаціям контролювати перехід на більш ефективні підходи до охолодження, без необхідності порушення структури бюджету на ІТ або заміни встановленого устаткування / інфраструктури охолодження.