Centrum danych z chłodzeniem wodnym
The number of datacenters continues to grow in response to the enormous amount of digital information stored and streamed. Even though technology continues to advance, the consumed power is rising as more cores and CPUs are packed into smaller spaces and server densities steadily increase.
The great amounts of energy used create massive heat which makes servers slow down or malfunction. In this context, efficient cooling has become a key building requirement and traditional cooling systems are not fulfilling the demands. Also, increases in energy prices have forced many IT technicians to confront the inefficiency of current practices.
Chłodzenie wodne a powietrzne
Istnieje wiele sposobów chłodzenia centrów danych, w zależności od ich mocy obliczeniowej, kosztów energii, dostępności wody, obciążenia danych i gęstości serwerów. Popularne opcje na rynku obejmują systemy chłodzone wodą i powietrzem. Porównując techniki chłodzenia wodnego i powietrznego w centrach danych, można zauważyć, że chłodzenie powietrzem jest bardziej popularne, ale chłodzenie wodne może być bardziej opłacalne.
Powietrze, jako gaz, charakteryzuje się niską przewodnością cieplną, co oznacza, że ilość energii potrzebnej do schłodzenia powietrza do wymaganej temperatury i jego przemieszczania staje się dość kosztowna. Woda ma znacznie większą zdolność odprowadzania ciepła niż powietrze i dlatego może być znacznie skuteczniejsza w chłodzeniu punktów newralgicznych, jeśli zostanie zaprojektowana i wdrożona w odpowiedni sposób. Korzystanie z systemów chłodzonych wodą w porównaniu z systemami chłodzonymi powietrzem może znacznie obniżyć koszty energii potrzebnej do chłodzenia. Co zaskakujące, może to również zmniejszyć ślad wodny. Ponieważ ilość wody zużywanej w elektrowni do wytworzenia dodatkowej energii potrzebnej systemowi chłodzenia powietrzem jest w rzeczywistości większa niż ilość wody zużywanej lokalnie przez system chłodzony wodą.
Zalety systemów chłodzenia wodnego obejmują:
- Dziesięciokrotny wzrost gęstości serwerów,
- Znacznie mniejsze zapotrzebowanie na energię do chłodzenia,
- Krótszy czas produkcji i krótszy zwrot z kapitału,
- Brak potrzeby stosowania niestandardowej architektury budynku,
- Zwiększona niezawodność infrastruktury,
- Brak potrzeby ponownego charakteryzowania przepływów powietrza przed przeprowadzką, dobudową lub zmianą,
- Znacznie lepsze środowisko pracy (redukcja hałasu).
Chłodzenie wodne stanowiło problem dla wielu operatorów centrów danych ze względu na potencjalne wycieki, jednak technologia ta rozwinęła się do tego stopnia, że nie powinno to stanowić problemu. Wykorzystanie wody do efektywniejszego chłodzenia punktów dostępowych pozwala zoptymalizować zużycie energii i zapewnia możliwość obsługi centrów danych o wysokiej dostępności i wysokiej gęstości w przyszłości. W większości scenariuszy chłodzenie wodne jest rzeczywiście uważane za najlepszą praktykę. Technologie chłodzone wodą są jeszcze bardziej wydajne, gdy w chłodniejszych okresach stosuje się „swobodne chłodzenie”.
W rzeczywistości wieże chłodnicze nie tyle utrzymują chłód, co oddają ciepło, przenosząc je z wody do atmosfery poprzez proces parowania (ciepła utajonego) i jawnego, obniżając w ten sposób temperaturę wody. Przemysł wykorzystuje wodę chłodzącą do różnych zadań, w związku z czym istnieją również różne rodzaje wież chłodniczych.
Prawidłowo dobrana i konserwowana wieża chłodnicza może pomóc organizacjom uniknąć problemów w jej eksploatacji. Wyboru należy dokonać na podstawie rozmiaru, wydajności, dynamiki i innych czynników.
Uzdatnianie wody chłodzącej
Źródła wody wykorzystywane w chłodniach kominowych często zawierają sole (takie jak chlor, siarczany i węglany), rozpuszczone gazy (takie jak tlen i dwutlenek węgla) oraz jony metali (takie jak żelazo i mangan). Obecność tych zanieczyszczeń może powodować szereg problemów, w tym osadzanie się kamienia, korozję i rozwój mikroorganizmów. Mikroorganizmy chorobotwórcze, takie jak bakterie Legionella, muszą zostać unieszkodliwione. W związku z tym systemy uzdatniania i dezynfekcji wody w chłodniach kominowych mają kluczowe znaczenie dla spełnienia wymagań innych niż standardowe wymagania dotyczące wody pitnej i wody basenowej.
Figure 1. Schemat technologii chłodzenia wody w centrum danych z wstępnym uzdatnianiem wody uzupełniającej za pomocą membran odwróconej osmozy
Firma Lenntech zaprojektowała, wyprodukowała i zmontowała kilka gotowych instalacji uzdatniania wody do zasilania centrów danych w wodę chłodzącą. Rozwiązania Lenntech pozwalają na redukcję zużycia wody o 20-30% w jednostkach chłodzących, a tym samym minimalizację ścieków (spustów). Ponadto, oczyszczona woda i wysoki wskaźnik odzysku pozwalają na zmniejszenie ilości chemikaliów używanych do utrzymania jakości wody chłodzącej.
System ten może być montowany w kontenerach lub na platformach, jako kompaktowe rozwiązanie typu plug-and-play, minimalizując prace na miejscu i zajmowaną powierzchnię.
