Инженерная инфраструктура центров обработки данных (ЦОД)

Компании под названием Exaflop, считающейся уполномоченным представителем Google, был выдан патент на модульный блок охлаждения дата-центра, заявка на который была подана еще в 2009 г. Модульный блок, состоящий из блоков вентиляторов и охлаждающего теплообменника, устанавливается в конце ряда серверных стоек и забирает теплый воздух, охлаждает его и подает его обратно в серверное помещение дата-центра.

     Авторами этого изобретения являются Джимми Клидарас и Уильям Хамберген, представители Google и Массачусетского технологического института (MIT). Компания Exaflop, зарегистрированная в Маунтин-Вью, штат Калифорния, предлагала множество способов применения этой системы охлаждения, которые допускают ряд изменений, для выполнения разных типов охлаждения в различных дата-центрах.

     Данное решение похоже на модульный вариант технологии изоляции 'горячих' коридоров, где используются рельсовые направляющие для перемещения оборудования, подвижные охлаждающие теплообменники и вентиляторы с регулируемым направлением потока воздуха.

Описание патента на систему охлаждения при помощи модульных блоков

В патенте дается следующее описание: «Система охлаждения дата-центра, состоящая из множества охлаждающих модулей, располагаемых друг возле друга сзади, образующая один или несколько рядов, боковые стороны которых снабжены отверстиями для забора теплого воздуха из серверных стоек, а края — отверстиями для впуска и выпуска воздуха из охлаждающих модулей, при этом охлаждающие модули располагаются так, чтобы между соседними модулями оставалось свободное пространство, и это пространство должно быть достаточно изолированным от рабочего пространства дата-центра для образования зоны забора теплого воздуха.»

     В модульном блоке охлаждения используется сменные вентиляторы (позиция 214 на рисунке 1), монтируемые сверху модульной конструкции и управляемые контроллером, который контролируют скорость вращения вентиляторов. Блок располагается так что, позволяет забирать горячий воздух от серверных стоек, пропускать его через теплообменники и возвращать охлажденный воздух в машинный зал дата-центра.

Рисунок 1 Серверные стойки слева, модульная конструкция сзади серверных стоек, блок вентиляторов сверху

Расположение теплообменников и вентиляторов в модульном блоке

Охлаждающие теплообменники (310 позиция на рисунке) могут монтироваться в горизонтальном положении, и поворачиваться в вертикальное положение для проведения техобслуживания. Они также могут располагаться V-образно для создания канала холодного воздуха, изолирующего охлажденный воздух от захватываемого теплого воздуха.

Рисунок 2 Схема забора и подачи воздуха при использовании модульного блока охлаждения. Вид на серверные стойки и модуль сбоку

     Согласно патентной документации, размер модульного блока составляет около 6×8 футов. Заявитель позаботился о сейсмоустойчивости модульного охлаждающего блока. Блок ограничивается перегородкой, снабженной изолированными отверстиями для проводки труб охлаждающей воды к охлаждающим теплообменникам.

      В заключительной части документа сказано, что в поданном на рассмотрение проекте учитывалась гибкость размещения охлаждающих модулей и возможность отвода большого количества тепла «с использованием относительно простого и недорого оборудования».

     Кроме того, в определенных реализациях, большую часть оборудования можно предварительно изготавливать и испытывать на заводе, а затем быстро устанавливать и вводить в эксплуатацию на месте, что позволяет сокращать время подключения объекта к сети, а также обеспечивать менее дорогостоящее, но более зависимое, производство оборудования.

     Модульные блоки могут обеспечивать захват теплого воздуха, который выходит из серверов или других подобных устройств и предупреждать утечку смешивание с воздухом в дата-центре. В этом случае модульные блоки могут охлаждать захваченный теплый воздух и возвращать охлажденный воздух в окружающее пространство, где он снова сможет пропускаться через стоечные серверы или другое оборудование. Модульные блоки можно размещать таким образом, чтобы теплый воздух мог проходить между блоками, для того чтобы если один блок работает плохо или перегружен, воздух мог бы из него переходить в другие блоки. Также, в определенных реализациях между расположенными в ряд блоками может предусматриваться свободное пространство, и нагретый воздух может захватываться в этом пространство и затем засасываться в соседние модули. Например, этим способом хладопроизводительность можно точнее согласовывать с теплом, выделяемым тепловой нагрузкой (электронное оборудование), особенно, если стойки имеют разную нагрузку, или если нагрузка меняется во времени.

Расстановка модульных блоков и рядов с серверными стойками с учетом расположения несущих колонн

Дополнительно, модули можно располагать, по оси X и Y, так, чтобы все или большая часть несущих колонн (позиция 504 на рисунке 3) в помещении или другие разрывы в поверхности пола находились в пустом пленуме теплого воздуха, создаваемом в ряде охлаждающих модулей, в промежутках между модулями. Этим способом эти колонны могут фактически исчезнуть из дата-центра.

Рисунок 3. Размещение модульный блоков охлаждения с учетом расстановки колонн