Кондиционирование серверных с помощью чиллера: обсуждаем экономическую целесообразность

В этой статье рассмотрим задачу кондиционирования серверных или производственных комплексов с помощью такого оборудования, как чиллеры и фанкойлы. А также обсудим некоторые экономические особенности различных систем кондиционирования.

Типичная проблема кондиционирования серверных заключается в том, что с одной стороны, требуемая суммарная мощность по холоду довольно значительна, и может достигать сотен и более тысячи кВт. А с другой стороны, имеется большое количество небольших тепловыделяющих узлов (комнаты, серверные стойки, узлы сети и т. д.) каждый из которых выделяет порядка 1-10 кВт тепла.

В итоге перед нами возникает дилемма – нужно распределить значительную мощность по холоду на некоторое количество отдельных тепловыделяющих узлов. При малом количестве таких узлов организовать кондиционирование серверных будет дешевле при помощи прецизионных кондиционеров для каждого из узлов. При большом количестве же узлов мощность тепловыделения каждого из них незначительна по сравнению с суммарной мощностью и установка отдельных прецизионников становится нерентабельной. А значит, возникает потребность в более дешевом и более локальном решении, таком как фанкойл.

Поэтому рассмотрим различные «сценарии» кондиционирования серверных и оценим - когда же выгоднее использовать только прецизионные кондиционеры, а когда – чиллеры и фанкойлы.

Особенности задачи: Для технического, в частности, серверного помещения характерны высокие плотности тепловыделения в малом объеме пространства, а также потребность в прецизионно точном контролировании температуры и влажности воздуха.

Рассмотрим для примера серверное помещение с 100 серверными стойками, которые имеют плотность тепловыделения порядка 8 кВт каждая.

Общепринятыми методами кондиционирования серверных являются:

• Организация коридоров с теплым и холодным воздухом для более эффективного использования энергии холодного воздуха, для чего удобно использовать шкафные прецизионные кондиционеры
• Использование климатических шкафов для каждой серверной стойки, что позволяет кондиционировать не весь воздух помещения, а малый объем внутри шкафа

Использование чиллеров и фанкойлов для масштабных серверных залов и стоек с высокими плотностями тепловыделения, позволяет организовать еще одно, более экономичное решение для их кондиционирования.

В таком варианте кондиционирование серверных базируется на работе одного чиллера, который охлаждает воду, используемую в качестве хладагента. Охлажденная вода подается на несколько прецизионных кондиционеров водяного охлаждения, и на дешевые компактные фанкойлы или кондиционеры-доводчики. Прецизионные кондиционеры устанавливаются, как правило, на полу или стенах помещения, и обеспечивают общую циркуляцию и охлаждение воздуха в помещении по схеме «горячих» и «холодных» коридоров. Таких кондиционеров теперь нужно сравнительно немного, поскольку часть «теплового удара» принимают на себя фанкойлы и доводчики.

Устанавливаемые на потолке фанкойлы или устанавливаемые непосредственно на стойки с оборудованием доводчики доставляют охлажденный воздух к каждой отдельно взятой стойке, и отводят избыточное тепло. В такой комбинированной конфигурации кондиционирование серверных становится достаточно эффективным, чтобы «осилить» достаточно высокие плотность тепловыделения от вашего оборудования, которые могут достигать до 16 кВт на стойку.

Давайте оценим затраты на организацию каждого из вышеперечисленных методов кондиционирование серверных. Использование отдельного климатического шкафа для каждой из сотни стоек в выбранном нами примере «потянет» едва ли не на миллион...

С другой стороны, борьба с избыточным теплом посредством только прецизионных кондиционеров может быть нерентабельной. Действительно, промышленные кондиционеры с мощностями в десятки кВт «тянут» многие тысячи долларов каждый. С учетом того что в нашем примере суммарная мощность по холоду должна достигать одного МВт, затраты на кондиционирование могут быть просто-таки астрономическими.

Организация же системы кондиционирования серверных на основе одного мощного чиллера, прецизионных кондиционеров водяного охлаждения и системы дешевых компактных фанкойлов, для рассмотренной конфигурации обойдется по крайней мере в 3-4 раза дешевле. Это происходит за счет того, что в такой конфигурации используется один конденсатор и один компрессор внутри самого чиллера, а не сотня конденсаторов-компрессоров, установленных в каждом из прецизионных кондиционеров.

При организации любых разветвленных систем значительная экономия может быть достигнута за счет рационального использования площадей. Действительно, еще одним неучтенным нами фактором является наличие свободной площади для установки климатических систем внутри помещения серверной, а также возможности по организации защищенных точек на внешней части здания для установки конденсаторов или драйкулеров.

Поскольку плотность оборудования в технических помещениях имеет тенденцию возрастать, равно как и плотность тепловыделения от такого оборудования, то потребность в стабильном кондиционировании серверных неизбежно повлечет за собой либо затраты на модернизацию помещения, либо дополнительные затраты на приобретение компактных моделей прецизионников.

Использование чиллеров и фанкойлов требует гораздо меньше места в техническом помещении, так как компактные фанкойлы могут удобно крепиться и на потолке, и над стойками с оборудованием, и на стенах, и на полу. Поэтому система кондиционирования серверных с использованием чиллера и фанкойлов является вероятно самым дешевым решением, которое одинаково пригодно как для больших залов с малыми плотностями оборудования, так и для помещений с большими плотностями тепловыделения оборудования до 15-16 кВт на стойку, не требуя значительных затрат на модернизацию вашего серверного помещения.

Выбор той или иной системы кондиционирования зависит и от финансовых возможностей компаний, и от конфигурации серверных помещений, и от расположения самих серверных (за городом или в городской черте). Выбор подходящей системы кондиционирования это далеко не однозначная задача. Поэтому всегда старайтесь рассмотреть несколько вариантов организации такой системы, и оценить эффективность и стоимость каждого из них.

Мележик Евгений