РЕШЕНИЯ

Гибридное охлаждение ЦОД

Воздушное и жидкостное охлаждение в одном зале

Согласуем работу холодных стен MaxAir, блоков CDU FluidCool-X и чиллеров VectorCool-X. Подбираем температурные графики и схему холодоснабжения с учётом обеих нагрузок, резервирования и энергозатрат.

Разные нагрузки — общая задача

Холодные стены отводят тепло, которое серверы выделяют в воздух. CDU обслуживают жидкостные серверные контуры. У этих потребителей разные требования к температуре и расходу воды, которые нужно согласовать с источником холода.

Соотношение воздушной и жидкостной нагрузок, их температурные графики и инфраструктура площадки определяют выбор схемы. Варианты сравнивают при одинаковой ИТ-нагрузке и требованиях к резервированию.

Три схемы холодоснабжения гибридного зала

Воздушную и жидкостную части подключают последовательно, параллельно к общему источнику холода или к раздельным чиллерным системам. На схемах показаны движение воды и температурные графики каждого варианта.

Вода последовательно принимает тепло от воздушной и жидкостной частей. В базовом примере: 20 °C после чиллера, 28 °C после воздушного теплообменника и 40 °C на возврате.

Что даёт схема

Большой общий перепад температуры позволяет уменьшить расход через холодильный центр и расширить возможности фрикулинга.

Что учитываем при подборе

Температуры и расходы обеих ступеней должны быть согласованы. Байпас, смешение и регулирование при переменной нагрузке показаны в расчётном примере ниже.

Что меняется в цифрах

Рассмотрим ЦОД на 10 МВт: 7 МВт тепла отводятся жидкостью, ещё 3 МВт — воздухом. При раздельном холодоснабжении двум системам суммарно требуется 764,7 м³/ч воды. В каскадной схеме один поток последовательно забирает тепло от обеих частей, и расход через холодильный центр сокращается до 454,7 м³/ч — на 40,5%.

Вода возвращается к чиллерам более тёплой, поэтому наружный воздух может отвести больше тепла в режиме фрикулинга. Компрессоры работают меньше часов в году. Насосам нужно перекачивать меньший объём воды, хотя итоговая экономия зависит и от сопротивления трубопроводов, теплообменников и арматуры.

10 МВтИТ-нагрузка рассматриваемого ЦОД

70 / 30%Жидкостная / воздушная нагрузка

−40,5%Суммарный расход через холодильный центр

Температуры и баланс потоков: расчётный каскад на 10 МВт

Из общего потока 310 м³/ч проходят через MaxAir, а 144,7 м³/ч идут по байпасу. После смешения вода поступает в CDU при 25,93 °C и возвращается к чиллерам при 39,2 °C. Такой баланс согласует расходы воздушной и жидкостной частей.

Больше часов полного фрикулинга

Для этого ЦОД в климате Вирджинии переход на каскад увеличивает время полного фрикулинга с 807 до 2010 часов в год. Это ещё 1203 часа охлаждения без компрессоров — почти 50 суток за год.

Меньше энергии на перекачку воды

В рассматриваемом расчёте мощность насосов снижается на 43%. Результат учитывает и расход, и сопротивление сети: внешние потери давления составляют 180 кПа для раздельных систем и 260 кПа для каскада. Поэтому снижение расхода и экономия энергии получаются разными.

Для вашего ЦОД сравним схемы по местному климату и графику нагрузки. Рассчитаем годовое потребление чиллеров и насосов, затем оценим, как экономия на охлаждении повлияет на PUE всего объекта.

Как выбрать схему для вашего ЦОД

В новом зале температурные графики и управление можно согласовать заранее. При модернизации важнее сохранить работу действующего оборудования и предусмотреть поэтапное подключение новых серверов. Проверяем все три варианта по одинаковым исходным данным.

Температуры и расходы: Допустимые параметры серверов, температурный напор CDU, характеристики MaxAir и чиллеров. Для каскада — баланс потоков и регулирование байпаса.
Переменная нагрузка: Работа при изменении долей воздушного и жидкостного теплоотвода, отключении ветви и поэтапном вводе ИТ-оборудования.
Резерв и обслуживание: Количество рабочих и резервных блоков, доступность насосов и теплообменников, возможность обслуживать систему под нагрузкой.
Годовое энергопотребление: Климат площадки, часы полного и частичного фрикулинга, потребление компрессоров, вентиляторов и насосов. Влияние на PUE оцениваем для всего ЦОД.

Оборудование для решения

Три серии AIRSYS для воздушной части, жидкостных серверных контуров и наружного источника холода. Мощность и количество блоков определяются расчётом, включая необходимый резерв.