データセンターの冷却に関するFAQ：安く、陽気で、信頼性が高く、サイトの大きさに合うようにする方法

-データセンターを冷却するための通常の選択は何ですか？

• フロン冷却。 設計された、シンプルで手頃な価格ですが、主な欠点は、エネルギー効率を操作する能力が限られていることです。 室外機と室内機の間の経路の長さの物理的制限もしばしば干渉します。
• 水およびグリコール溶液を含むシステム。 つまり、フレオンはまだ冷媒ですが、別の物質はすでに冷媒になっています。 ルートは長くなる場合がありますが、主なことは、システムの動作モードを調整するためのさまざまなオプションが開くことです。
• 複合型システム：空調はフレオンと水冷の両方にすることができます（多くのニュアンスがあります）。
• 通りからの空冷は、回転式熱交換器、直接および間接冷却器など、さまざまな無料の冷却オプションです。 一般的な意味は、ろ過された空気による直接的な熱放散、または街路の空気が熱交換器を通して内部を冷却する閉鎖システムのいずれかです。 突然の決定が可能になるため、サイトの可能性を検討する必要があります。

-それでは、古典的なフレオンシステムを見てみましょう、問題は何ですか？

従来のフレオンシステムは、小規模なサーバーでは正常に機能しますが、中規模のデータセンターではあまり機能しません。 マシンが500〜700 kWを超えるとすぐに、エアコンの屋外ユニットの配置に問題が発生します。 単に十分なスペースがありません。 データセンターから離れた空き領域を探す必要がありますが、ここではルートの長さが介入します（十分ではありません）。 もちろん、システムを限界まで設計することはできますが、回路の損失が増加し、効率が低下し、操作がより複雑になります。 その結果、中規模および大規模のデータセンターでは、純粋なフレオンシステムは多くの場合不利です。



「中間冷媒の使用はどうですか？」

そうです！ 中間クーラント（水、プロピレン、エチレングリコールなど）を使用する場合、経路の長さはほぼ無限になります。 明らかなように、フレオン回路はどこにも消えず、それを冷却するのはマッシュルーム自体ではなく、冷却液です。 彼はすでに消費者への高速道路に沿ってさらに進んでいます。



-中間冷媒の長所と短所は何ですか？

まあ、まず、屋根または隣接する領域のスペースが大幅に節約されます。 この場合、フロンルートは、負荷がさらに増加する場合、事前に敷設して詰まる必要がありますが、同じ水の下で、必要な直径のパイプラインを事前に取り付けて、必要に応じてまたは突然必要に応じて新しいデバイスを追加できます。 事前に曲げてから、それらを接続するだけです。 システムはより柔軟で、拡張が容易です。 中間冷却剤を使用したシステムの反対側は、熱損失の増加、エネルギー消費者の数の増加です。 小規模なデータセンターの場合、ラックあたりの冷却の単価は、フレオンシステムの単価よりも高くなります。 また、システムの凍結についても覚えておく必要があります。 フロストは水中では禁忌であり、エチレングリコールは多くの物体にとって危険であると考えられています。 プロピレンはあまり効果的ではありません。 タスクに応じて妥協点を探しています。





典型的なプロジェクトは次のようになります



-パッシブ冷却システムはありますか？

はい。ただし、原則として、データセンターには使用されません。 1〜3ラックの小さな部屋では、パッシブ冷却が可能です。 いわゆる熱放散は、1室あたり2 kW以下の総電力に役立ち、データセンターでは通常、ラックあたり6 kWであり、配置密度が高いため、適用できません。



-近くの湖の熱交換器で冷却するのはどうですか？

素晴らしいテクノロジー。 シベリアの主要な顧客向けに同様のプロジェクトを行いました。 データセンターの運用に直接関係しないリスクを考慮するために、一年中信頼できるモードと動作点を計算することは非常に重要です。 大まかに言えば、この技術の意味は次のとおりです。熱交換器は湖または川に浸され、冷却剤のあるトラックが適しています。 さらに-外部回路の空気の代わりに水のみ、自由冷却。



-あなたは、ストリートクーリングのある種のライフハックについて話しました。

はい、代替オプションがあります-工業企業のリサイクルされたプロセス水の使用。 それは直接的なライフハックではありませんが、時にはそのような機会を見失うべきではありません。



-小さなオブジェクトにはジオフォンが使用されていると聞きました...

はい、ベースステーションおよび同様の施設で、最大数台のラックで、そのようなソリューションを見ることができます。 原理は湖の場合と同じです。熱交換器は地下に埋められており、一定の温度差があるため、コンテナ内の「鉄」を直接冷却することができます。 この技術はすでに十分に確立され、十分にテストされていますが、必要に応じて、バックアップフロンユニットを不足させることができます。



-大きなオブジェクトの場合、フリークーリングを節約する機会はありますか？

はい、経済的な理由から、フリークーリングシステムは最も興味深いオプションの1つです。 主な機能は、外部環境に依存していることです。つまり、外の空気が暖かすぎる日がまだある可能性があります。 この場合、従来の方法を使用して冷却する必要があります。 多くの場合、バックアップシステムを拒否することはできません。 しかし、これはそのようなシステムの設計における主要なベクトルです-バックアップフロン回路を完全に拒否します。



「そして、最適なソリューションは何ですか？」

どんなに陳腐でも、普遍的な最適な解決策はありません。 気候が許せば、年間350日は「クリーンな」フリークーリングを使用し、特に暑い15日は、従来のシステムを追加して空気を冷却します。 無料の冷却では不十分な移行日には、混合モードに移行します。 多くのモードを備えたシステムを作りたいという願望は、コストの増加にかかっています。 簡単に言えば、このような従来のシステムの運用に対する需要係数を考えると、購入、インストール、および負荷時の作業効率に対する厳しい要件なしで同時に安価である必要があります。 理想的には、通常の気候状況下（過去10年など）の特定の地域では、従来のシステムがまったく含まれないように、システムを常に計算するよう努めています。 一部の地域の気候、現在のレベルの技術、および高度な冷却システムに対する顧客の忠誠心により、これを常に実現することはできません。



-そして、システムの動作モードのエネルギーコストはどのように比較されますか？

スキームは簡単です。私たちは通りから冷気を取り入れ、データセンター内でそれを運転します（熱交換器の有無にかかわらず）。 空気が十分に冷えている場合-すべてが正常であれば、システムは電力の20％を消費します。 暖かい場合は、冷却する必要があり、さらに80％の電力消費が追加されます。 当然、私はこの部分を「切り取り」、冷たい空気の中で働きたいです。



「しかし、夏には、純粋なフリークーリングに適した温度が常に存在するとは限りません。」 労働時間を増やすことはできますか？

たとえば、蒸発チャンバーから空気をパージできるため、常に数度のマージンがあります。 数度は年間数百時間です。 これは、システムを複雑にすることで回路をより経済的にする方法の大まかな例です。設計の本質は、このようなエンジニアリング手法の多数のオプションを使用して問題の最適なソリューションを達成することです。 多くの場合、追加のリソース（水など）が必要です。 まあ、気候は非常に依存しています。



-そして、フリークーリング中の熱交換器の温度損失はどのくらいですか？

例。 モスクワとサンクトペテルブルクでは、気温が摂氏21度の場合、窓の外側の冷却剤は約23度になり、ホール内の温度は25度になります。 もちろん、詳細は重要です。 中間冷媒なしで行うことができ、数度節約できます。 たとえば、上記のように、同じ断熱加湿を使用すると、一部の地域で7度勝つことができますが、湿度の高い気候では機能しません（空気は既にかなり湿度が高い）。



-より明確になりました。 小規模なデータセンター向けのフレオン、フレオンと水または同様のシステム-大型オブジェクト用。 気候が許せば、自由冷却がより良い。 そう？

一般に、はい。 ただし、各システムには多くの微妙な違いがあるため、これらすべてを考慮する必要があります。 たとえば、突然自律型エネルギーセンターを使用して3世代のデータセンターに電力を供給している場合、ABCMでの発電中に発生する熱を利用して、データセンターを冷却する方がはるかに合理的です。 この場合、エネルギーコストについて考えることはできません。 しかし、電気を生成するプロセスの継続性、利用される熱の妥当性など、他の多くの疑問が生じます。



-チラーとクローザーのシステムの効率のばらつきはどれくらいですか？

これは非常に良い質問です。特に、チップを理解している顧客から尋ねられた場合に便利です。 それはすべて特定のオブジェクトに依存します。 どこかで、高EERチラーは不当に高価であり、見返りがありません。 メーカーは、コンプレッサー、冷凍回路、および負荷モードを常に実験していることを覚えておく必要があります。 現時点では、冷却ファンコイルシステムに効率のための一定の上限が形成されています。これは計算に組み込むことができ、下から努力することができます。 同じスキーム内で、デバイスの選択とその互換性に応じて、価格と効率の非常に強い変動が可能です。 数字では、残念ながら、地域ごとに異なるため、話すことは困難です。 たとえば、モスクワでは、空調システムの成功したPUEは1.1と見なされます。



-フリークーリングについての愚かな質問：それが外で摂氏-38度であるならば、それはホールでそれのようになりますか？

いいえ、もちろんです。 そのためのシステムと、外部条件の下で一年中設定されたパラメータを保持するシステム。 温度が低すぎる、それは鉄に有害であることは明らかです-露点はそれが意味するすべてと近いです。 原則として、コールドコリドーの温度は摂氏+17〜+28度の範囲で設定されます。 商業データセンターには、たとえば18-24のSLAモードがあり、下の境界を越えることは、上の境界を越えることと同じくらい受け入れられません。



-そして、氷点下の温度における複合システムの問題は何ですか？

水が流れている回路の一部が出てくると、確実に凍結してパイプラインが破壊され、回路の動作が停止します。 したがって、プロピレンまたはエチレングリコールが使用されます。 しかし、これだけでは十分ではありません。 たとえば、当社のCompressorデータセンターでは、作動していない室外機は、作動温度の冷媒が通る経路が通るため、スイッチを入れる前に「ウォームアップ」されます。



-もう一度できます：冷却システムを選択する通常の方法は何ですか？

最大500 kW-通常はフレオン。 500 kWから1 MWまで-「水」に行きますが、常にではありません。 1 MWを超えると、非圧縮のコールドシステムを編成するための経済的ケース（資本コストの点でやや複雑）がプラスになります。 現在、1 MW以上のデータセンターで、フリークーリングを使用していない場合、長期運用の計算がある場合、誰も余裕がありません。



「もう一度指に付けられますか？」

はい Direct Freonは安価で実装も陽気ですが、運用するには非常に高価です。 フロンと水-スペースの節約、スケーリング、大規模サイトの合理的なコスト。 非圧縮のコールドロードは実装に費用がかかりますが、運用には非常に安価です。 たとえば、計算時には10年のケースが使用され、資本コストと運用コストの両方が合計で考慮されます。



-なぜフリークーリングはそれほど安いのですか？

現代の自由冷却は、外部の無制限のリソースを使用すること自体が便利であることに加えて、最小限の可動部品であるデータセンター向けの最もエネルギー効率の高いソリューションを組み合わせています。 また、データセンターの能力は予算の約20％です。 効率が数パーセント向上し、年間100万ドルを節約しました。



-そして、予約はどうですか？

必要なデータセンターの復元力のレベルに応じて、冷却システムのノード上でN + 1または2Nの冗長性が必要になる場合があります。 また、標準的なフレオンシステムの場合、これが非常に単純で長年にわたって機能する場合、復熱器の場合、システム全体を予約するのは少し費用がかかります。 したがって、特定のシステムは常に特定のデータセンターと見なされます。



-OK、しかし栄養はどうですか？

ここでもすべてが簡単なわけではありません。 簡単なことから始めましょう。電源がオフになった場合、ディーゼルエンジンが起動するまで冷却システムを稼働し続けるには、UPSに必要な量のバッテリーが必要です。 このため、空調システムの非常用電源は、多くの場合、かなり制限されています。



-そして、オプションは何ですか？

最も一般的な方法は、事前に冷却された水を使用したプールです（Compressorデータセンターで使用されているように）。 開いていても閉じていてもかまいません。 プールは寒さの蓄積として機能します。 電源が切れ、プール内の水が通常モードでデータセンターを冷却するのにさらに10〜15分かかります。 エアコンのポンプとファンのみが主電源から作動します。 ディーゼル発電機を起動するには、この時間に大きなマージンがあれば十分です。





ランプの後ろには、オープンタイプのプールの端が見えます。 そこには90トンの水があり、パワーチラーなしで15分間冷却されます。



-屋外または屋内プール-違いはありますか？

安く開いて、規制当局に登録する必要はありません（圧力容器はロシアの基準に従って検査されます）、自然脱気。 一方、閉じたタンクはどこにでも配置でき、ポンプに特別な制限はありません。 それは咲かないし、臭いもしません。 これには、大幅に高い資本コストと運用コストで支払う必要があります。



-プールについて他に知っておくべきことはありますか？

簡単な事実は、長期の運用経験がない場合、正しいと考える人はほとんどいないということです。 このようなシステムで犬を食べましたが、さまざまなアプローチの正しい設計とアプリケーションを使用すると、容量を数回減らすことができます。 操作が安く、体積と面積が少ない。 工学的アプローチの問題。



-しかし、壁、ラック自体はどうですか？また、熱も蓄積しますか？

実践では、正規化された計算では、機械室の壁、ラック、その他の物体を冷気や熱の蓄積物と見なすべきではないことが示されています。 計算するのは難しくないという意味では、NZのようになります。 オペレーターは、壁、上げ床、天井に蓄積された寒さにより、重大な事故が発生した場合、約40〜90秒反応する必要があることを知っています。 一方、ある顧客では、データセンターの暖房室がフルエアコンシステムによって数時間標準温度まで冷却された場合がありました。壁は蓄積された熱を放出しました。 彼らは幸運でした。確かに、そのような部屋は、冷却がオフになっているとき、30分ではなく3〜5分間続きます。



-そして、データセンターにDDIBPがある場合はどうなりますか？

DDIBPは非常用電源の優れたオプションです。 要するに、あなたは常に重いトップを回転させ、その回転を維持することはほとんど費用がかかりません。 電力がなくなるとすぐに、同じ上部が途切れずに蓄積されたエネルギーをネットワークに供給し始めるため、回路をすばやく切り替えることができます。 したがって、リザーブの長い開始の問題はありません（ディーゼルがクイックスタートの準備ができている場合）-そして、プールについて忘れることができます。



-設計プロセスはどのように見えますか？

原則として、顧客はオブジェクトの予備データを処理します。 いくつかのオプションのおおよその見積もりが必要です。 多くの場合、コストと組織上の困難が予想される場所、または既にクライアントがいる場所を単に理解することが重要です。 冷却が個別に注文されることはまれであるため、通常、電力と冗長性の両方の詳細についてはすでに導入されています。 私たちのシステムが最終的にデータセンターの予算のトップラインから遠く離れていることを考えると、同僚は私たちが「異なるトライプ」に従事していると冗談を言います。 それにもかかわらず、運用中の多くは、プロジェクトの品質とその後の実装に依存します。 次に、原則として、顧客または請負業者（つまり、私たち）は、システム全体のオプションの1つに専念します。 適切な機器とモードを選択して、詳細を計算し、各リンクを「プル」します。 回路の断片は上にあります。



-入札に機能はありますか？

はい 当社のソリューションの多くは、他の参加者よりも安価で効率的です。 練習に影響します。 それにもかかわらず、私たちは全国に100以上のデータセンターを集めました。 しかし、人々は驚いています、彼らはこれらの計算がどこから来たか尋ねます。 温度グラフを使用して、これらすべてを説明する必要があります。 それから彼らはこの全体を競合他社にレイアウトし、彼らも修正されます。 そして、新しいラウンド。 さらなる質問：適切なポンプの選択、冷凍機、ドライクーラーの選択、それらが手頃な価格で効率的に機能するようにします。



-そして、より詳細に？

同じチラーを取る。 誰もが最初に検討しているのは冷却能力であり、必要な寸法に入力します。3番目の段階は、年間エネルギー消費のオプション（ある場合）の比較です。 これは古典的なアプローチです。 原則として、人々はそれ以上先へ進みません。 全負荷および部分負荷でのチラーの動作モードに注意を払い始めました。 つまり、積載量に応じて効率が変化するため、すべてのチラーが常に稼働しているときに作業の中で最も効率的なポイントになるように、システム全体で多数のチラー用の予備を選択することが重要です。 非常に粗雑な例ですが、そのような詳細は単なる海です。



別の典型的な例は、ビルトインフリークーリングまたは外部冷却塔を備えたチラーです。 ここで、寸法を損なうことで、効率と制御性を大幅に向上させることができます。これは多くの場合、経済的に重要です。 ここでは、すでに顧客へのアプローチを探す必要があります。





コールドストリームが上げ床の下から出て、ラックを冷却し、天井まで持ち上げます。天井では、加熱された空気が冷却のためにホールから取り出されます。





換気室の機械室の空気の準備。





「コンプレッサー」の冷却テスト。 ホールには100 kWのヒーターがあり、空気を72時間加熱しました。





屋根のチラーとドライクーラー。



-データセンターを開始する際の最も一般的な間違いは何ですか？

データセンターのトラックや部屋にある水、空気、その他の媒体は清潔でなければなりません。 本管の水は特別な方法で準備され、ホール内の過圧は維持され、ほこりがドアから吸い込まれないようにします（「システム管理者が地球を支配したとき」という伝染病の話では非常によく知られています）、靴カバーなしでは誰も内部に立ち入ることができません。 清潔さのレベルは理解できると思います。 , , , . - . « , », — , . - , , . — . : .





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