Początkiem projektowania wydajnego systemu chłodzenia dla centrum przetwarzania danych jest współdziałanie projektantów różnych specjalizacji, w tym projektanta budowy i projektanta zasilania elektrycznego, z projektantem systemu chłodzenia. Materiały przyjęte przez projektanta budowy dla obiektu CPD zapewnią w przyszłości właściwe parametry cieplne, tzn. zminimalizowanie utraty zimna wynikające z konstrukcji budynku. Inwestor wraz z użytkownikiem końcowym CPD przyjmuje na początku pracy założenia: ile należy zaprojektować miejsc dla szaf rack, jaka przestrzeń użytkowa jest wymagana do pracy operacyjnej (pomieszczenia systemów podtrzymania zasilania, systemów gaszenia gazem itp.) oraz jaka będzie wysokość podłogi technicznej.

Przy większych inwestycjach należy przyjąć podział przestrzeni CPD na mniejsze pomieszczenia, chociażby ze względu na etapowość uruchomienia inwestycji czy określenie różnych zastosowań przestrzeni (wstęp klientów kolokacyjnych lub zamknięte przestrzenie, wyseparowane dla jednego klienta).

Projektant systemów zasilania, zakładając średnie zużycie mocy czynnej na poziomie np. 10 kW na szafę, wskazuje projektantowi systemu chłodzenia dane do obliczenia wymaganej liczby i wielkości urządzeń systemu chłodzenia. Należy również pamiętać, że budowa CPD to inwestycja średnio na 10-20 lat, dlatego idąc za obecnym trendem kumulowania mocy obliczeniowej na coraz mniejszej powierzchni, należy przyjąć, że w ciągu najbliższych 5-7 lat projektowane szafy rack będą zużywać około 20 kW mocy czynnej. Zakładając dodatkowo przyjęty przez inwestora/użytkownika poziom dostępności (Tier I, II, III lub IV wg Uptime Institute), należy wyposażyć CPD w wymaganą liczbę szaf klimatyzacji precyzyjnej lub zastanowić się nad inwestycją w tzw. chłodzenie za pomocą wody lodowej (free cooling). Przykładowo dla Tier III pomieszczenia muszą spełniać wymaganie posiadania minimum jednego nadmiarowego urządzenia klimatyzacji precyzyjnej.

Powyższe założenia przekładają się wprost na zwiększanie efektywności energetycznej CPD. Dla określenia efektywności energetycznej stosowany jest współczynnik PUE (Power Usage Effectiveness). Parametr został opracowany przez organizację The Green Grid i określa stosunek całkowitej energii elektrycznej pobieranej przez CPD do mocy zużywanej przez urządzenia IT.

Dla większości obecnie pracujących CPD współczynnik ten wynosi około 2,0 PUE. Czyli moc zużyta przez urządzenia IT to tylko połowa całości. Znakomita większość pozostałej części zużytej mocy (ponad 40%), jest wykorzystywana na systemy chłodnicze. Wynika to z faktu, że wiele CPD zostało źle zaprojektowanych lub wyposażonych w urządzenia tańszych technologii chłodzenia (np. chłodzenia powietrzem bez optymalizacji ruchu powietrza).

Efektywne chłodzenie – zasady

Zasady i wskazówki, których należy przestrzegać w celu jak najefektywniejszego chłodzenia centrów przetwarzania danych:

  • Zabudowa CPD w budynkach z oknami zwiększa potencjalnie straty związane ze zmianami temperatury na zewnątrz oraz możliwością dogrzewania pomieszczenia przez światło słoneczne;
  • Wysokość podłogi technicznej wpływa na wydajność chłodzenia. Zbyt niska podłoga techniczna, zabudowana zgromadzoną pod nią infrastrukturą techniczną obniża wydajność chłodzenia (brak odpowiedniej cyrkulacji powietrza). Dla mniejszych CPD minimalna wysokość podłogi to 55 cm (nie licząc grubości płyt podłogowych;
  • Zbyt mała wysokość pomieszczeń ogranicza możliwość swobodnego przepływu gorącego powietrza w kierunku jednostek chłodzących;
  • Brak regulacji w podłodze technicznej (krata wpustowa z zimnym powietrzem) powoduje dostarczanie zimnego powietrza do wszystkich szaf rack z taką samą mocą. Efektem może być niedostateczne chłodzenie szaf z urządzeniami wytwarzającymi większą ilość ciepła, co będzie powodować zwiększenie pracy wentylatorów w urządzeniach IT i większe zużycie energii elektrycznej;
  • Niepoprawne ułożenie szeregu szaf rack, gdy ciepłe powietrze z urządzeń IT jest wypychane w kierunku frontów kolejnych szaf, prowadzi do mieszania się ciepłego powietrza z zimnym. Wymieszane powietrze mniej efektywnie schładza kolejne urządzenia, powodując kolejne straty energii elektrycznej;
  • Powstawanie tzw. gorących punktów jest wynikiem zaniedbania na poziomie projektowania CPD. Aby udrożnić poprawny powrót ciepłego powietrza do urządzeń chłodniczych, można stosować:
    • szafy z odpływem powietrza wprost do duktów odprowadzających powietrze do urządzeń chłodniczych,
    • wentylatory wspomagające przepływ ciepłego powietrza;
  • Brak pomiarów punktowych temperatury dla każdej z szaf rack uniemożliwia precyzyjne sterowanie przepływem powietrza dla poszczególnych szaf. Czujniki powinny znajdować się na wlocie i wylocie z szaf;
  • Wentylatory zamontowane na szczycie szaf rack powodują zakłócenie w ruchu powietrza wewnątrz pomieszczeń CPD. Zalecane jest użycie tylko obiegu wymuszonego poprzez nawiew z podłogi technicznej z frontu szafy;
  • Brak zaślepek dla wolnych przestrzeni w szafie oraz bocznych maskownic powoduje niepotrzebne mieszanie ciepłego powietrzna z zimnym;
  • Nieodpowiednie serwisowanie lub jego brak. Nieserwisowane urządzania chłodnicze przestają z czasem utrzymywać 100% wydajność chłodniczą. Niewymieniane filtry powietrza wymuszają zwiększoną pracę systemów nawiewu, co powoduje szybsze zużywanie elementów ruchomych (silników, wentylatorów), a tym samym zwiększenie zużycia energii elektrycznej.

Zbudytuj swoją serwerownię
BCC (aktualnie All for One Poland) powiada ponad 15-letnie doświadczenie w projektowaniu i eksploatacji centrów przetwarzania danych. W oparciu o naszą wiedzę i best practices świadczymy usługę audytu projektów centrów przetwarzania danych. W ramach usługi sprawdzamy, zgodność z wymaganiami dotyczącymi budowy i eksploatacji CPD. Weryfikujemy projekty pod kątem realizacji wymagań inwestora/użytkownika, optymalnego rozmieszczenia systemów i urządzeń (w tym systemu zasilania i chłodzenia, instalacji ppoż. i zabezpieczenia przed wilgocią, podłogi technicznej, kontroli dostępu i monitoringu). Proponujemy optymalne rozmieszczenie szaf rack i wykonujemy audyt sieci WAN/LAN.
Efektem projektu jest raport zawierający zestaw rekomendacji dotyczących zmian i optymalizacji, a także kierunków rozwoju infrastruktury.

Poziom chłodzenia w CPD

Właściwie ustawione parametry urządzeń chłodniczych muszą zapewnić poprawny klimat do pracy urządzeń informatycznych. Obecnie produkowany sprzęt IT świetnie pracuje w zakresie temperatur wyższych niż 27-30 stopni Celsjusza. W odczuciu człowieka taki zakres temperatur może się wydawać zbyt wysoki, jednak nie dotyczy to sprzętu. Z drugiej strony podniesienie temperatury zmniejsza zużycie energii potrzebnej do schłodzenia pomieszczeń centrum przetwarzania danych.

Wilgotność powietrza

Drugim ważnym elementem jest zapewnienie właściwych parametrów wilgotności powietrza w pomieszczeniach CPD. Zbyt wysoki poziom wilgotności sprzyja powstawianiu wyładowań elektrostatycznych, zgubnych dla urządzeń elektronicznych, dlatego warto jest utrzymywać wilgotność nie większą niż 60%. Dobrą praktyką jest wysterowanie urządzeń na poziom 50%, zakładając tolerancję +/- 10%.

Stosunek maksymalnego napięcia elektrycznego do wilgotności względnej wskazuje punkt wyładowania elektrostatycznego (Electro-Static Discharge ESD).

Dobry projekt to podstawa

Dobrze przeprowadzony (zakończony) projekt instalacji systemu klimatyzacji zapoczątkuje powstanie procedur operacyjnych. Dostarczy także pełną dokumentację dla przyszłych zmian lub weryfikacji stanu obecnego (wiedza o systemie chłodzenia dla operatorów w centrum przetwarzania danych lub przekazanie w obsługę jednostkom zewnętrznym, np. firmom serwisującym, jednostkom audytującym).

Błędy w projekcie zidentyfikowane na etapie instalacji powinny być jak najszybciej korygowane (i udokumentowanie), dzięki temu ograniczymy niepożądane zmiany w dalszych etapach.

Przemyślany projekt to także uniknięcie niepotrzebnych kosztów procesu instalacji oraz eksploatacji, wpływających na TCO.

Po zakończeniu instalacji konieczne jest przeprowadzenie testów wydajności chłodniczej. Często etap testów wykazuje ukryte problemy, których przy minimalnym początkowym zużyciu CPD nie można by wykryć w pierwszych miesiącach pracy.

Testy, testy…

Testy systemu klimatyzacji można podzielić na:

  • testy producenta, przeprowadzone jeszcze w fabryce, wykazujące zgodność z wewnętrznymi normami;
  • testy instalacyjne, przeprowadzone przez wykonawcę podczas instalacji, wskazujące na zgodność z projektem systemu klimatyzacji;
  • testy wewnętrzne, przeprowadzone przez wykonawcę z głównym wykonawcą, które mają potwierdzić podstawowe funkcjonalności;
  • testy końcowe, z założenia odbywające się przy udziale wykonawcy, głównego wykonawcy oraz użytkownika. Mają potwierdzić, że system został zainstalowany, skonfigurowany i funkcjonuje zgodnie z projektem, zapisami w dokumentacji technicznej oraz spełnia wymagania co do wydajności i ciągłości działania. Test wydajności należy przeprowadzić w zakresie minimum 24-godzinnym dla 100% mocy chłodniczej. Ponieważ dla większości centrów przetwarzana danych przy starcie systemu nie można dla testów zapewnić 100% mocy pochodzącej z kolokowanych urządzeń, testy przeprowadza się za pomocą umieszczonych w CPD urządzeń grzewczych.

Procedury operacyjne, wdrożone w dalszym przebiegu użytkowania systemu pozwolą m.in. na poprawne utrzymanie ciągłości działania systemu chłodzenia oraz wydłużenie czasu jego bezawaryjnej eksploatacji. Wprowadzenie i konsekwentne utrzymywanie standardów obsługi może się także przełożyć na redukcję kosztów związanych z awariami systemu.

Opłacalna inwestycja

Poprawny projekt i wykonanie systemów klimatyzacji dla tak wymagających pomieszczeń, jak centrum przetwarzania danych to zadanie trudne i wymagające wiedzy i doświadczenia. Warto te zadania powierzyć wyspecjalizowanym firmom zewnętrznym. Koszt projektu klimatyzacji to około 1,5% całej inwestycji. Te nakłady zwrócą się z nawiązką – dobrze zaprojektowany system chłodzenia, dopasowany do potrzeb i wielkości CPD, to gwarancja długotrwałych niskich kosztów utrzymania (niski współczynnik PUE bliski 1,10) oraz prostoty użytkowania i serwisowania.

All for One Data Centers

BCC realizuje usługi z zakresu outsourcingu IT w oparciu o własne centra przetwarzania danych, zlokalizowane w podpoznańskich Złotnikach. All for One Data Centers to nowoczesna i bezpieczna infrastruktura techniczna (dwa bliźniacze centra przetwarzania danych w różnych lokalizacjach) oraz organizacja i procedury:

  • wydzielona organizacja serwisowa (Centrum Outsourcingowe BCC),
  • kilkudziesięcioosobowy zespół doświadczonych specjalistów technicznych i serwisowych,
  • najwyższe standardy pracy (m.in. System Zarządzania Bezpieczeństwem Informacji zgodny z ISO 27001 oraz System Zarządzania Usługami IT zgodny z ISO 20000),
  • centrum monitoringu, w którym systemy i sieci są pod nadzorem specjalistów przez 24 godziny na dobę i 7 dni w tygodniu.

Indywidualnie podchodzimy do potrzeb każdego klienta – nasza oferta dla biznesu jest szyta na miarę indywidualnych potrzeb.

Korzystanie z All for One Data Centers oznacza dla klientów gwarantowane bezpieczeństwo systemów i danych, skalowalność i wydajność usług IT, optymalizację kosztów utrzymania IT.