Современные ЦОД сталкиваются с высокой тепловой нагрузкой из-за постоянного роста вычислительной техники и плотности размещения серверов. Традиционные системы кондиционирования, охлаждающие всё помещение, зачастую оказываются недостаточно эффективными, что ведет к риску перегрева оборудования и росту энергозатрат. Особенно сложна ситуация, когда в уже построенном ЦОД отсутствуют оптимальные схемы теплых и холодных коридоров.
Проблема: нехватка мощности охлаждения в существующем ЦОД
В типичном ЦОД с общей системой кондиционирования (чиллеры с вентустановками) и без выделенных теплых и холодных коридоров происходит смешение струй холодного и горячего воздуха, снижая эффективность охлаждения. Если возникает необходимость добавить новые серверы, система охлаждения не может обеспечить необходимый приток холодного воздуха для новых горячих точек, а увеличение общей мощности чиллеров — дорогостоящий и непрактичный шаг.
Решение: локальные системы охлаждения
Основная идея - вместо попытки усилить охлаждение всего помещения целиком, разумно установить локализованное охлаждение непосредственно на уровне стоек и шкафов с высокой тепловой нагрузкой.
Это позволит: направлять холодный воздух или жидкость прямо к горячим точкам.Снизить энергопотребление за счет концентрации на ключевых зонах.Избежать дорогостоящей реконструкции всей системы вентиляции.
Технологии локального охлаждения ЦОД
Для решения задач локализации теплоотвода применяются три основные технологии охлаждения стоек и серверных шкафов: вытяжные теплообменники на дверях (RDHx), локальные воздушные системы и жидкостное охлаждение. Рассмотрим каждую из них подробнее.
1. Вытяжные теплообменники на задних дверях (Rear Door Heat Exchangers — RDHx)
- Это специализированные теплообменные модули, которые монтируются на заднюю дверь серверного шкафа и работают как «холодный аккумулятор».
- Горячий воздух, выходящий из серверов, сразу попадает в теплообменник, где отдает тепло жидкости (обычно холодной воде или гликолевому раствору), циркулирующей в замкнутом контуре.
- Охлажденная жидкость затем проходит через внешний радиатор, где тепло отводится в систему кондиционирования или в атмосферу.
- Преимущества: значительное снижение температуры в стойке без необходимости расширения системы охлаждения всего помещения, высокая энергоэффективность, простота установки в существующий ЦОД.
- Популярные производители: Vertiv (Liebert), Schneider Electric, Stulz, Rittal.
- Идеально для модернизации ЦОД с ограниченными возможностями расширения традиционных систем.
- В "In-Row Cooling" система располагается непосредственно между рядами серверных стоек и подавляет горячий воздух, обеспечивая узконаправленное охлаждение горячих коридоров.
- В системах Hot-Aisle / Cold-Aisle containment реализуется изоляция горячих и холодных коридоров с минимизацией смешения воздушных потоков, что повышает эффективность охлаждения.
- Локальные вентиляторы и прецизионные кондиционеры направляют холодный воздух непосредственно в нужные зоны, чтобы снизить температуру горячих точек.
- Преимущества: уменьшение энергозатрат, повышение плотности размещения оборудования, улучшение контроля температуры.
- Требуют корректного проектирования воздушных потоков и монтажа воздухонепроницаемых штор или перегородок.
3. Жидкостное охлаждение
- Наиболее эффективная и современная технология, обеспечивающая до 3–4 раз больший теплоотвод по сравнению с воздушным охлаждением.
- Существует несколько видов:
- Immersion Cooling: оборудование (платы, серверы) погружаются в диэлектрическую жидкость, которая напрямую отводит тепло, исключая контакт с воздухом.
- Преимущества: максимальная энергоэффективность, уменьшение зависимости от климата помещения, возможность строительства очень плотных серверных стоек.
- Недостатки: высокая первоначальная стоимость и требования к специализированному оборудованию и обслуживанию.
- Активно внедряется в современных ЦОД, стремящихся к максимальной "зелености" и производительности.