С течением времени актуальность решения задач отвода тепла от стоящих в замкнутых помещениях компьютеров менялась. Когда-то, на мэйнфремах, она была крайне велика, с появлением микропроцессоров уменьшилась. Сейчас, в связи с ростом мощностей центров обработки данных, а также на фоне повышения стоимости энергии и усугубления энергетических и других проблем создание оптимальных систем охлаждения вошло в число наиболее критически важных задач при создании новых и модернизации старых ЦОД.

Спектр инженерных подходов, используемых для охлаждения ЦОД, велик, но при всем разнообразии их можно поделить на воздушные и жидкостные. Чисто воздушным может быть прямой фрикулинг, то есть охлаждение стоек наружным воздухом с выбросом нагретого воздуха обратно за пределы ЦОД, другая «крайность» — технологии, основанные на отборе тепла от электронных компонентов вообще без подачи воздуха, все остальные так или иначе сочетают оба подхода.

Принятие решения о выборе системы охлаждения сводится к ответу на два основных вопроса: как с меньшими затратами получить холод, желательно при этом использовать возможности внешней среды, и как лучше подвести холод к горячим компонентам. Несколько ответов на эти вопросы можно было получить во время форума «Мир ЦОД 2013», проведенного издательством «Открытые системы», на секциях «Инженерная инфраструктура ЦОД» и «Серверы и СХД». В докладе «Использование фрикулинга в ЦОД» Юрий Хомутский («Ай-Теко») говорил не столько о технологиях, сколько о климатических факторах, открывающих возможности сэкономить на энергозатратах. Он продемонстрировал созданный им калькулятор «Расчет фрикулинга» (http://aboutdc.ru/freecool/), основанный на собранном им обширном материале о метеоусловиях. На данный момент калькулятор пригоден только в Москве, но вскоре он сможет работать во всех городах-миллионниках России.

Вакарис Стакаускас, директор центра инфраструктурных услуг литовской компании Hostex BDC, представил проект, реализованный на технологиях голландской компании Kyoto Cooling, созданных в 2007 году. Он, естественно, сосредоточил внимание на особенностях реализации, хотя технология Kyoto, построенная на базе вращающихся регенераторов, поражает простотой и высокой энергоэффективностью. Она пока еще малоизвестна и сама по себе представляет большой интерес. В ее основе вращающиеся роторы-теплообменники, до 2011 года эта технология доводилась до уровня промышленного изделия. Ротор Kyoto Cooling еще называют «колесом высоких температур». Колесо разделяет два контура, по которым циркулирует воздух, первый осуществляет его забор из окружающей среды, второй – из помещения дата-центра, а ротор-регенератор выполняет функции теплообменника между наружным воздухом окружающей среды и воздухом в помещении ЦОД. Пока российские заказчики проявляют сдержанный интерес к чудо-колесам диаметром в несколько метров, хотя, по некоторым данным, такая установка работает в дата-центре «Яндекса» уже несколько лет.

Представители компании «АМДтехнологии», использующей продукцию Liebert и Rittal и «Спецсервиса», партнера AquaCoolling, сосредоточили свое внимание на совершенствовании доставки холодного воздуха до отдельной стойки, используя более или менее оригинальные технологии, но суть, в общем, та же — не «распылять» холодный воздух по машинным залам, а направлять его поближе к источникам тепла. Для этого холодная вода направляется в теплообменники, расположенные либо над стойками, либо между стойками, либо в дверях. Наиболее оригинальны решения AquaCoolling, в них вода подается не под давлением, что угрожает потопом в случае разрыва трубопроводов, а наооборот, откачивается, что-то вроде пылесоса для воды. Если герметичность нарушается, то начинается подсос воздуха и только, никакой опасности в этом нет. Близкие, по сути, решения предлагают IBM, Coolcentric и Cray.

Наиболее радикальным является отказ от охлаждения воздухом вообще. Существует три возможных варианта — иммерсионный с погружением в жидкость (submerged cooling), аэрозольное охлаждение (spray cooling) и охлаждение с прямым контактом (direct cooling или embedded cooling). В первом случае жидкость, обычно минеральное масло, окружающая платы, отбирает от них тепло, она прокачивается через теплообменники с помощью небольших насосов. Во втором — специальная жидкость распыляется по поверхности плат; испаряясь, она охлаждает их, затем конденсируется и цикл повторяется. В третьем — к поверхности плат прикладываются алюминиевые пластины с расположенными в них каналами, по которым циркулирует жидкость. Все три имеют отличающиеся, но близкие по идее версии. На «Мире ЦОД 2013» последний вариант этого направления представляла компания РСК.

Часто именно охлаждение жидкостью на уровне плат называют жидкостным и позиционируют как новинку. Это неверно, не следует думать, что этот тип охлаждения является чем-то принципиально новым, все три впервые были изобретены и реализованы в начале 80-х годов и использовались в различных мэйнфреймах, которые в те годы производились не только корпорацией IBM. Сегодня, помимо РСК и Eurotech, охлаждением с прямым контактом занимаются датская компания Asetek, американская Clustered Sytems, канадская Coolit Systems и IBM. Иммерсионная технология на форуме не была представлена, однако она достаточно известна; среди производителей соответствующих решений не только американские компании, такие как 3M, Green Revolution Cooling и Liquid Cool Solution и британская Iceopte, но и две российские — «Сторус» и «Экофлопс». Что же касается аэрозольного охлаждения, то в гражданских приложениях оно имеет ограниченное применение, зато широко используется в различного рода летательных аппаратах, особенно в беспилотных дронах.

Источник: OSP.ru