Witaj, Habro! Kilka tygodni temu był gorący dzień, o czym rozmawialiśmy w „palarni” na czacie służbowym. Zaledwie kilka minut później rozmowa o pogodzie zamieniła się w rozmowę na temat systemów chłodzenia dla centrów danych. Dla techników, zwłaszcza pracowników Selectel, nie jest to zaskakujące, stale rozmawiamy na podobne tematy.
W trakcie dyskusji postanowiliśmy opublikować artykuł na temat systemów chłodzenia w centrach danych Selectel. Dzisiejszy artykuł dotyczy darmowego chłodzenia, technologii stosowanej w dwóch naszych centrach danych. Poniżej kroju znajduje się szczegółowa opowieść o naszych rozwiązaniach i ich funkcjach. Szczegółami technicznymi podzielił się kierownik działu serwisu systemów klimatyzacji i wentylacji Leonid Lupandin oraz starszy pisarz techniczny Nikołaj Rubanow.
Systemy chłodzenia w Selectel
Poniżej krótki opis jakie systemy chłodzenia stosujemy we wszystkich naszych obiektach. W następnej sekcji przejdziemy do free-coolingu. Mamy w Moskwie, Petersburgu i obwodzie leningradzkim. Warunki pogodowe w tych regionach są różne, dlatego stosujemy różne systemy chłodzenia. Nawiasem mówiąc, w moskiewskim centrum danych często źródłem żartów było to, że odpowiedzialnymi za chłodzenie byli specjaliści o nazwiskach Cholodilin i Moroz. Stało się to przez przypadek, a jednak...
Oto lista DC z zastosowanym układem chłodzenia:
- Berzarina - free-cooling.
- Kwiat 1 — freonowe, klasyczne klimatyzatory przemysłowe do centrów danych.
- Kwiat 2 - chillery.
- Dubrówka 1 - chillery.
- Dubrówka 2 — freonowe, klasyczne klimatyzatory przemysłowe do centrów danych.
- Dubrówka 3 - free-cooling.
W naszych centrach danych staramy się utrzymać temperaturę powietrza na poziomie dolnej granicy zalecanej zakres. Jest 23°C.
O freecoolingu
W dwóch centrach danych Dubrówka 3 и Berzarina, instalowaliśmy systemy freecoolingu i różne.
System darmowego chłodzenia w DC Berzarina
Podstawową zasadą systemów freecoolingu jest eliminacja wymienników ciepła, tak aby chłodzenie sprzętu komputerowego następowało na skutek nadmuchu powietrza ulicznego. Jest oczyszczany za pomocą filtrów, po czym trafia do maszynowni. Jesienią i zimą zimne powietrze trzeba „rozcieńczać” ciepłym, tak aby temperatura powietrza napływającego nad sprzęt nie uległa zmianie. Latem w Moskwie i Petersburgu wymagane jest dodatkowe chłodzenie.
Regulowane klapy powietrza
Dlaczego darmowe chłodzenie? Tak, ponieważ jest to skuteczna technologia dla urządzeń chłodniczych. Systemy darmowego chłodzenia są generalnie tańsze w obsłudze niż klasyczne, klimatyzowane systemy chłodnicze. Kolejną zaletą darmowego chłodzenia jest to, że systemy chłodzenia nie mają tak silnego negatywnego wpływu na środowisko, jak klimatyzatory z freonem.
Schemat bezpośredniego chłodzenia swobodnego z chłodzeniem końcowym bez podłogi podniesionej
Ważna uwaga: w naszych centrach danych stosowane jest chłodzenie swobodne wraz z systemami chłodzenia wtórnego. Zimą nie ma problemów z dopływem zimnego powietrza z zewnątrz - na zewnątrz jest chłodno, czasem nawet bardzo chłodno, więc dodatkowe systemy chłodzenia nie są potrzebne. Ale latem temperatura powietrza wzrasta. Gdybyśmy zastosowali czyste free-cooling, temperatura wewnątrz wyniosłaby około 27°C. Przypomnijmy, że standardem temperatury Selectel jest 23°C.
W obwodzie leningradzkim długoterminowa średnia dzienna temperatura, nawet w lipcu, wynosi około 20°C. I wszystko byłoby dobrze, ale w niektóre dni jest bardzo gorąco. W 2010 roku w regionie odnotowano rekord temperatury +37.8°C. Biorąc pod uwagę tę okoliczność, nie można w pełni liczyć na darmowe chłodzenie – jeden gorący dzień w roku w zupełności wystarczy, aby temperatura przekroczyła normę.
Ponieważ Petersburg i Moskwa to megamiasta z zanieczyszczonym powietrzem, przy pobieraniu go z ulicy stosujemy potrójne oczyszczanie powietrza - filtry w standardzie G4, G5 i G7. Każda kolejna odfiltrowuje pył z coraz mniejszych frakcji, dzięki czemu na wyjściu powstaje czyste powietrze atmosferyczne.
Filtry powietrza
Dubrówka 3 i Berzarina – darmowe chłodzenie, ale inne
Z wielu powodów w tych centrach danych stosujemy różne systemy chłodzenia swobodnego.
Dubrówka 3
Pierwszym DC wyposażonym w darmowe chłodzenie była Dubrovka 3. Wykorzystuje ona bezpośrednie darmowe chłodzenie, uzupełnione ABHM, absorpcyjną maszyną chłodniczą zasilaną gazem ziemnym. Urządzenie służy jako dodatkowe chłodzenie w przypadku letnich upałów.
Chłodzenie centrum danych przy użyciu systemu free-coolingu z podniesioną podłogą
To hybrydowe rozwiązanie umożliwiło osiągnięcie PUE ~1.25.
Dlaczego ABHM? Jest to skuteczny system wykorzystujący wodę zamiast freonu. ABHM ma minimalny wpływ na środowisko.
Maszyna ABHM wykorzystuje jako źródło energii gaz ziemny dostarczany do niej rurociągiem. Zimą, gdy samochód nie jest potrzebny, można spalić gaz, aby ogrzać przechłodzone powietrze zewnętrzne. Jest to znacznie tańsze niż korzystanie z prądu.
Widok na ABHM
Pomysł wykorzystania ABHM jako układu dochładzania należy do jednego z naszych pracowników, inżyniera, który widział podobne rozwiązanie i zasugerował zastosowanie go w firmie Selectel. Zrobiliśmy model, przetestowaliśmy go, uzyskaliśmy doskonały wynik i postanowiliśmy go zwiększyć.
Budowa maszyny, wraz z systemem wentylacji i samym centrum danych, trwała około półtora roku. Oddano go do użytku w 2013 roku. Praktycznie nie ma z tym problemów, jednak do pracy trzeba przejść dodatkowe szkolenie. Jedną z cech ABHM jest to, że maszyna utrzymuje różnicę ciśnień wewnątrz i na zewnątrz pomieszczenia DC. Jest to konieczne, aby zapewnić ucieczkę gorącego powietrza przez system zaworów.
Ze względu na różnicę ciśnień w powietrzu praktycznie nie ma kurzu, ponieważ po prostu wylatuje, nawet jeśli się pojawia. Nadmierne ciśnienie wypycha cząstki na zewnątrz.
Koszty konserwacji systemu mogą być nieco wyższe niż w przypadku konwencjonalnego chłodzenia. Ale ABHM pozwala zaoszczędzić, zmniejszając zużycie energii elektrycznej do ogrzewania i chłodzenia powietrza.
Berzarina
Schemat przepływu powietrza wewnątrz serwerowni
Stosowane jest tutaj chłodzenie swobodne z adiabatycznym układem dochładzania. Stosuje się go latem, gdy powietrze staje się zbyt ciepłe, przy temperaturach powyżej 23°C. To się często zdarza w Moskwie. Zasada działania układu adiabatycznego polega na chłodzeniu powietrza przechodzącego przez filtry zawierające ciecz. Wyobraź sobie mokrą szmatę, z której odparowuje woda, chłodząc tkaninę i przylegającą do niej warstwę powietrza. Tak mniej więcej działa system chłodzenia adiabatycznego w centrum danych. Drobne krople wody są rozpylane wzdłuż ścieżki przepływu powietrza, co obniża temperaturę powietrza.
Zasada działania chłodzenia adiabatycznego
Zdecydowali się na zastosowanie tutaj darmowego chłodzenia, ponieważ centrum danych znajduje się na ostatnim piętrze budynku. Oznacza to, że ogrzane powietrze emitowane na zewnątrz natychmiast unosi się do góry i nie tłumi innych systemów, co mogłoby się zdarzyć, gdyby DC znajdowały się na niższych piętrach. Dzięki temu wskaźnik PUE wynosi ~1.20
Kiedy ta podłoga stała się dostępna, byliśmy zachwyceni, ponieważ mogliśmy zaprojektować wszystko, co chcieliśmy. Głównym zadaniem było stworzenie DC z wydajnym i niedrogim systemem chłodzenia.
Zaletą chłodzenia adiabatycznego jest prostota samego układu. Jest prostszy niż systemy z klimatyzatorami i jeszcze prostszy niż ABHM, a pozwala zaoszczędzić energię, której koszty są minimalne. Należy jednak to dokładnie kontrolować, aby nie skończyło się tak, jak Facebook w 2012 roku. Następnie w związku z problemami z ustawieniem parametrów pracy w data center utworzyła się prawdziwa chmura i zaczął padać deszcz. .
Panel kontrolny
System działa dopiero od dwóch lat i w tym czasie zidentyfikowaliśmy szereg drobnych problemów, którymi zajmujemy się wspólnie z projektantami. Ale to nie jest straszne, ponieważ w naszych czasach ważne jest, aby stale szukać czegoś nowego, nie zapominając o sprawdzaniu istniejących rozwiązań.
Stale poszukujemy możliwości zastosowania nowych technologii. Jednym z nich są urządzenia, które normalnie pracują w temperaturach powyżej 23°C. Być może porozmawiamy o tym w jednym z przyszłych artykułów, gdy projekt wejdzie w końcową fazę.
Jeśli chcesz poznać szczegóły dotyczące innych systemów chłodzenia w naszych DC, to zapraszamy ze wszystkimi informacjami.
Zadawaj pytania w komentarzach, postaramy się odpowiedzieć na jak najwięcej.
Źródło: www.habr.com