Вы можете модернизировать каждый компонент вашей системы охлаждения, но всё равно будете тратить энергию впустую, если ошибётесь в одном числе: заданная температура приточного воздуха. Это единственное значение указывает вашему прецизионному кондиционеру для серверной, насколько холодным должен быть воздух на выходе из устройства, и оно незаметно определяет нагрузку на компрессор, скорость вентилятора и ваш ежемесячный счёт за электроэнергию.
Большинство операторов просто копируют настройки по умолчанию, установленные при вводе в эксплуатацию, и больше к ним не возвращаются — и именно поэтому ваша прецизионная система кондиционирования для серверной может работать на более низкой температуре, чем это необходимо. Разница между заданными значениями 18 °C и 24 °C может означать разницу между приемлемым показателем эффективности использования энергии (PUE) и счетами за охлаждение, которые съедают ваш ИТ-бюджет.
Почему заданное значение подаваемого воздуха имеет первостепенное значение
Ваша система прецизионного кондиционирования для серверного помещения имеет множество настраиваемых параметров, однако наибольшее влияние оказывает заданное значение температуры приточного воздуха. Оно определяет температуру воздуха, поступающего в холодный проход, то есть, по сути, температуру, которую ощущают впускные отверстия ваших серверов. Производители серверов разрабатывают оборудование с учётом определённого диапазона температур на входе, поэтому ваш выбор заданного значения определяет, будет ли ваша система прецизионного кондиционирования воздуха для серверной работать в пределах гарантийных условий или на грани этих пределов.
Согласно «Техническим рекомендациям ASHRAE по тепловому режиму» 2021 года, рекомендуемый диапазон для класса A1 составляет от 18 °C до 27 °C по сухому термометру для приточного воздуха при относительной влажности от 8 до 70 процентов. Допустимый диапазон составляет от 15 °C до 32 °C, однако эксплуатация вне рекомендуемого диапазона может привести к аннулированию гарантии и сокращению срока службы компонентов. Если установить слишком низкое значение, компрессор будет вынужден отводить тепло, которое не требовало отвода. Если установить слишком высокое значение, возникает риск появления «горячих точек» и дросселирования.
Стандарт ASHRAE 2021: требования к оболочке здания, которые должна учитывать ваша система точного кондиционирования воздуха
Прежде чем приступать к настройке какого-либо контроллера, необходимо ознакомиться с правилами по температурному режиму, изложенными в документах Технического комитета 9.9 ASHRAE, поскольку именно они определяют допустимые параметры работы вашей системы прецизионного кондиционирования воздуха для серверного помещения. В руководстве 2021 года среды обработки данных подразделяются на классы, и ваш серверный зал почти наверняка будет относиться к классу A1 или A2. Для класса A1 рекомендуемый диапазон температуры сухого термометра составляет от 18 °C до 27 °C; для класса A2 он расширяется до 10 °C–35 °C.
Рекомендуемая относительная влажность в помещениях с низким уровнем загрязнения составляет от 8 до 70 процентов, а точку росы следует поддерживать в диапазоне от -9 °C до 15 °C. Для обеспечения безопасности вашей серверной не обязательно поддерживать температуру 18 °C с помощью прецизионной системы кондиционирования. Работа при температуре 24 °C или 26 °C на входе в серверную полностью соответствует требованиям, поэтому вы можете повысить заданное значение внутри диапазона ASHRAE и сократить нагрузку на компрессор без ущерба для надежности. Одним словом, диапазон ASHRAE предоставляет вашему прецизионному кондиционеру для серверной больше возможностей для экономии, чем думает большинство операторов.
Датчики приточного и обратного воздуха: выберите один из них
Управление вашим прецизионным кондиционером для серверной может осуществляться двумя принципиально разными способами, и от выбора способа зависит поведение заданного значения температуры. Наиболее распространенным методом является регулирование температуры возвратного воздуха: датчик располагается рядом с воздухозаборником агрегата, а контроллер поддерживает температуру возвратного воздуха на заданном уровне.
Производитель систем прецизионного охлаждения Stulz отмечает, что при регулировании температуры возвратного воздуха на заданном значении 33 °C и расчетной разнице температур 15 К температура приточного воздуха при полной нагрузке составляет около 18 °C. Однако центры обработки данных редко работают на полной нагрузке; ваш объект, вероятно, функционирует на 40–60 процентов от расчетной мощности. При постоянном расходе воздуха температура приточного воздуха повышается до 24–27 °C, даже если показатели обратного воздуха кажутся идеальными.
Ваш контроллер никогда не фиксирует этот дрейф, но ваши серверы — да. Регулирование температуры приточного воздуха решает эту проблему за счет поддержания постоянной температуры на выходе, что обеспечивает стабильность условий на входе независимо от колебаний нагрузки. Для современных стоек высокой плотности следует выбирать систему регулирования приточного воздуха, и именно в этом аспекте большинство прецизионных систем кондиционирования для серверных помещений незаметно теряют эффективность.
Сколько на самом деле позволяет сэкономить повышение заданной температуры на 1 °C
Вы наверняка слышали, что повышение заданной температуры позволяет экономить энергию, но реальные цифры просто поразительны. В исследовании IEEE 2022 года, проведенном под руководством Цзясина Цая и его коллег, были протестированы реальные помещения интернет-центров обработки данных путем повышения температуры кондиционирования и мониторинга состояния холодных проходов. При каждом повышении на 1 °C энергопотребление систем кондиционирования снижалось на 12,9–14,0 процентов — причем речь идет только об оборудовании охлаждения, а не о всем объекте в целом.
Если совместить повышение температуры на 2–3 °C с системой локализации холодного прохода, эффект усиливается: согласно отраслевым анализам, это позволяет сэкономить от 20 до 43 процентов энергии на охлаждении и улучшить показатель PUE на 15–20 процентов, при этом окупаемость составляет 12–24 месяца. Конкретные результаты зависят от климата, воздушных потоков и профиля нагрузки, но общая тенденция всегда остается той же. Чем выше вы можете безопасно установить температуру приточного воздуха, тем меньше энергии потребляет ваша система прецизионного кондиционирования для серверной на каждый киловатт ИТ-нагрузки. Умножьте этот показатель на количество всех агрегатов в вашем парке, и одно единственное изменение заданного значения станет самым быстрым усовершенствованием, которое когда-либо получит ваша система прецизионного кондиционирования для серверной.
Предельные значения влажности и точки росы, которые нельзя игнорировать
Температура — это лишь половина уравнения. При повышении заданного значения температуры приточного воздуха изменяется поведение влажности, и игнорирование этого фактора приводит к сбоям, которые выглядят как неисправности оборудования. Технический комитет ASHRAE TC 9.9 рекомендует поддерживать точку росы в диапазоне от -9 °C до 15 °C. Относительная влажность ниже примерно 20 процентов повышает риск электростатических разрядов, в то время как длительное пребывание влажности на уровне выше 70 процентов ускоряет миграцию серебра, электрохимическую коррозию и сбои в работе, связанные с накоплением пыли.
Отраслевые стандарты по электростатическому разряду (ESD), такие как ANSI/ESD S20.20 и IEC 61340-5-1, рекомендуют поддерживать относительную влажность в диапазоне от 30 до 70 процентов. Вам следует настроить увлажнитель и осушитель вашего прецизионного агрегата таким образом, чтобы повышение заданного значения температуры не приводило к выходу за пределы указанного диапазона, и тогда ваш прецизионный кондиционер для серверной обеспечит вам бесперебойную работу. Контролируйте не только относительную влажность, но и точку росы, поскольку точка росы остается стабильной при колебаниях температуры.
Ошибки при размещении прецизионных датчиков переменного тока
Точность вашей системы кондиционирования воздуха для серверной зависит от качества сети датчиков, и большинство проблем с точностью связано с неправильным размещением датчиков. Если датчик приточного воздуха расположен слишком близко к охлаждающему змеевику или в пленуме с утечкой, он регистрирует показатели воздуха, которые не соответствуют условиям на входе в серверы.
Рекомендуется измерять температуру воздуха в том месте, где серверы его забирают: размещайте датчики в холодном проходе на уровне впускных отверстий стоек по всей длине ряда, а не в одном углу. Кроме того, при вводе в эксплуатацию следует сверять показания датчиков с данными портативного тепловизора, поскольку отклонение показаний датчика на 1 °C незаметно делает недействительными все ваши решения по установке заданных значений.
Система локализации превращает заданные параметры в экономию
Повышение заданного значения температуры безопасно только в том случае, если холодный воздух поступает непосредственно к впускным отверстиям серверов, а не смешивается с горячим вытяжным воздухом. Без системы локализации подаваемый воздух температурой 24 °C может поступать к впускным отверстиям стоек с температурой 28 °C, поскольку рециркуляция вытягивает горячий воздух из задней части стоек в переднюю. Выбор системы изоляции «холодного прохода» или «горячего прохода» обеспечивает физическое разделение путей приточного и возвратного воздуха.
При использовании системы локализации температура на входе в стойку точно соответствует заданному значению температуры приточного воздуха, поэтому система прецизионного кондиционирования серверного помещения может без опасений повышать её и в полной мере использовать энергетические преимущества. Локализация также стабилизирует распределение влажности, снижает расход воздуха, необходимый для данной тепловой нагрузки, и позволяет работать вентиляторам на более низких оборотах. Согласно законам аффинности вентиляторов, снижение расхода воздуха на 20 процентов сокращает потребляемую мощность вентиляторов примерно на 50 процентов, поэтому контроль расхода воздуха имеет такое же значение, как и заданное значение. Сначала внедрите систему герметизации, а затем настройте заданное значение, и ваша система прецизионного кондиционирования для серверной обеспечит ощутимые результаты вместо догадок.
Ваш план по оптимизации серверного помещения
Вы можете применить все вышеперечисленные меры в последовательности с минимальным риском к вашей системе прецизионного кондиционирования воздуха в серверном помещении. Для начала в течение одной недели записывайте текущее заданное значение, фактические температуры на входе и на выходе, уровень влажности и потребление энергии, чтобы установить базовые показатели.
Затем увеличьте заданное значение температуры приточного воздуха на 1 °C и подождите 24 часа, контролируя температуру на входе в самых «горячих» точках стойки. Если температура на самом горячем входе останется ниже верхнего предела ASHRAE (27 °C) и не сработает ни одна сигнализация, повысьте значение еще на 1 °C. Повторяйте эту процедуру до тех пор, пока не достигнете максимального значения, при котором температура на входе в наихудшем случае не превышает 26 °C, оставив запас на дрейф датчика и жаркие дни.
На протяжении всего процесса следите за тем, чтобы точка росы оставалась в диапазоне от -9 °C до 15 °C, и убедитесь, что аккумуляторное помещение, к которому предъявляются более строгие требования, не охлаждается той же системой. Фиксируйте каждое изменение, фиксируя показания мощности до и после; ваша финансовая служба потребует подтверждения того, что ваша система прецизионного кондиционирования для серверного помещения окупает себя.
Высокоточная система кондиционирования для серверной: избавьтесь от чрезмерного охлаждения
Теперь у вас сложилась полная картина. Ваша высокоточная система кондиционирования для серверной, скорее всего, охлаждает помещение на несколько градусов больше необходимого, и, согласно результатам полевого исследования IEEE, такая практика обходится вам в 13 процентов и более затрат на охлаждение на каждый лишний градус. Норма ASHRAE 2021 допускает работу при более высоких температурах, чем полагают большинство операторов; датчики приточного воздуха обеспечивают стабильные условия на входе, контроль точки росы позволяет поддерживать влажность под контролем, а герметичность системы делает каждое повышение заданного значения безопасным и измеримым.
Начните с недельного контрольного периода, повышайте заданную температуру по одному градусу за раз и позвольте данным определить, когда остановиться. Экономия реальна, риск для надежности находится под контролем, и единственное, что стоит между вами и более низким счетом за кондиционирование, — это одно число, которое вы до сих пор игнорировали.
