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熱:廃棄物

IT機器は、電気を消費して動作し、「廃棄物」として熱を残します。 データセンターは閉鎖された施設であるため、この熱は、コンセントが与えられていない場合、サーバーやその他の電子機器に損傷を与えたり破壊したりする可能性があります。 したがって、冷却の必要性:あなたはどういうわけかあなたの施設から熱を取り除く必要があります。 American Society of Heating and Air-Conditioning Engineers(ASHRAE)は、データセンターの温度ガイドラインを提供しています。

現在、ASHRAEの許容温度は、特定のタイプの電子機器で104°Fに達します。 もちろん、問題は、何か(熱でさえ)を移動するには、一般にインフラストラクチャに加えてエネルギーが必要であるということです。つまり、資本と運用の両方の費用がかかります。 企業が施設の電力需要を抑えることを目指しているため、冷却が主要な目標です。したがって、業界はいわゆるフリークーリングに大きく移行しています。 フリークーリングは、その名前が示すほど無料ではありませんが、従来の冷却方法よりも必要なエネルギーとインフラストラクチャが少ない傾向があります。

熱を除去します

それで、廃熱を取り除くためのオプションは何ですか? 冷却の目標は、熱を屋内環境(データセンター)から外部に移動することです。これにより、サーバーやその他の機器が適切に機能し、できれば長寿命になる温度を維持します。 XNUMXつの重要なオプションは、空気または液体(通常は水または何らかの冷媒)を使用して熱を移動することです。

空冷には明らかな利点がいくつかあります。空気はどこにでもあり、IT機器を傷つけることはなく、移動も比較的簡単です。 さらに、暖かい空気の便利な特徴は、冷たい空気に比べて上昇し、それらの間にある程度の分離を提供することです。 ほとんどの空中冷却設計では、この特性を使用して動作します。 ただし、この分離は絶対的なものではないため、特に温風と冷気が混ざっている場合は非効率になります。

水冷は、より適切でより的を絞った冷却を提供し、有効性と効率の両方を向上させます。 たとえば、冷水をサーバーラックに直接供給して、必要な場所に冷却作業を集中させることができます(たとえば、部屋全体で特定の温度を維持しようとするのではなく、ラックまたはキャビネットで)。 しかし、液体ベースのシステムにはいくつかの問題もあります。漏れはIT機器にとって脅威であり(特に液体が水である場合)、冷却された液体の輸送は凝縮につながる可能性があり、液体を封じ込める必要があるため、より多くのインフラストラクチャが必要になります空気)。 これらの懸念のために、液体冷却は空冷よりも高価です。 ただし、特定の高密度実装では、液体冷却が唯一の実用的なオプションである場合があります。

空冷デザイン

空冷は、従来の意味では、コンピューター室のエアコン(CRAC)を使用して、外部の熱を除去することにより、暖かい空気を冷たい空気に変換します。 CRACは、部屋全体、列のみ、またはラックのみの冷却に重点を置いた多くの基本構成で使用できます。 部屋全体の空調は、特定の温度が部屋全体でかなり均等に維持されるようにCRACを配置します(ある意味では、家の部屋を冷やすのと同じ方法で)。

暖かい空気と冷たい空気を混合することの非効率性のために、部屋全体の冷却設計は、冷たい空気から暖かい空気を隔離するように改良されました。 一般的に使用されるアプローチのXNUMXつは、上げ床です。CRACは、部屋の下に冷気を供給し(冷気のより大きな「重量」を利用)、ファンによって上向きに引き込まれ、サーバーやその他の機器を冷却します。 その後、サーバーからの廃熱を帯びた暖かい空気が上昇し、CRACはそれを部屋の高いところから収集し、冷却して床下に戻し、サイクルを繰り返します。 その後、熱は施設から伝達されます。

さらに効率を高めるために、一部の設計では、ホットアイルとコールドアイルを実装して、暖かい空気を冷たい空気からさらに隔離しています。 サーバーの吸気口はすべて涼しい通路に面しており、排気は熱い通路に向けられます。 このタイプの設計では、未使用のサーバースロットをブロックしたり、ケーブルの穴を塞いだりすることで、熱気と冷気の混合を最小限に抑えようとします。 より洗練された設計では、ラックと天井の間の壁を使用して、暖かい空気と冷たい空気をさらに隔離することもできます。

CRACは、(部屋全体ではなく)特定の通路、または特定のラックにさえ冷却を集中させる方法で配置することもできます。 このような設計は、より優れた温風/冷気の隔離とより多くのターゲットの冷却を提供し、それによって効率を向上させることを目指しています。 これらの設計はまた、より大きな予見を伴う傾向があり、通常、部屋全体のアプローチよりもコストがかかります。

水冷デザイン

水冷は空冷よりも技術的および予算上の課題が大きくなりますが、その有効性により、高密度アプリケーションには事実上必要です。 液体ベースの冷却設計には、多くの場合冷却塔の助けを借りて外部環境に熱を取り除き、冷水または冷媒を提供するチラーが含まれます。 次に、この液体は、ラックに直接送られるか、コンピューター室のエアハンドラー(CRAH)に送られるかにかかわらず、データセンターに輸送されます。 上記のように、液体冷却には、より多くのインフラストラクチャが必要です。特に、液体を施設に運び、場合によっては直接ラックに運ぶラインが必要です。

「無料」クーリング

フリークーリングは、エアサイドまたはウォーターサイドエコノミーと呼ばれることもあり、従来の冷却アプローチに関連するチラーとコンプレッサーの稼働コストを制限する冷却を伴います。 フリークーリングはこのインフラストラクチャをなくすことはありませんが、その使用を最小限に抑えます。

エアサイドエコノミーは、最も基本的なレベルでは、外部からの新鮮な空気を使用して機器を冷却し、データセンターの「窓を開ける」ことに相当します。 ただし、このアプローチでは、汚染物質の存在や湿度の変動など、いくつかの問題が発生します。 より洗練された設計では、ヒートホイールまたは固定プレート熱交換器を使用して、外気を直接引き込むことに伴う汚染のリスクなしに、熱を屋外に伝達します。 同様に、水側の節約では、通常は蒸発効果と組み合わされた外気を使用して、冷却装置を必要とせずに液体を冷却します。

ASHRAEが最近データセンターの許容温度を引き上げたため、フリークーリングを使用できるようになりました。 施設をより高い温度で運用することは、一般に、冷却に費やされるエネルギーが少なくなり、特に涼しい時期に外気と内気の温度差が大きくなることを意味します。 フリークーリングと従来の冷却インフラストラクチャとの関係についての概要については、APCホワイトペーパー「データセンター冷却システムのエコノマイザーモード」を参照してください。

右のデザインを選択

施設の適切な設計上の決定は、電力密度、部屋のサイズ、予算などのさまざまな要因によって異なります。 低予算の実装では、エアサイドエコノマイゼーションバイパスを使用した空冷が最適なオプションである可能性がありますが、高密度の実装では、コストが高くなるにもかかわらず、水冷が必要になる場合があります。 これらの両極端の間には、さまざまな考慮事項のバランスを取る必要がある灰色の領域があります。 ただし、予算に関係なく、空冷は、排気と冷気の混合を最小限に抑えるために、何らかの形のホットアイル/コールドアイルのセットアップからほぼ常に恩恵を受けることができます。

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