Эволюция систем охлаждения в дата-центрах Facebook

Вот так выглядит одна из холодильных камер в самом современном центре обработки данных Facebook в Северной Каролине. Справа можно увидеть охлаждающие панели, с помощью которых снижется температура воздуха, который поступает через канал охлаждения в “пентхаусе”, расположенном на втором этаже объекта. Охлаждающие панели взаимодействуют с потоком воды, в результате чего проходит процесс испарительного охлаждения. Слева находятся жалюзи, которые контролируют поток воздуха из вмонтированных в стену вентиляторов, направляющих воздух в серверные комнаты на нижних этажах. (Фото: Рич Миллер)

Каким образом можно улучшить систему, которая охлаждает серверы при помощи одного лишь приточного (наружного) воздуха, когда на термометре 40 градусов по Цельсию? Если вы часть команды по разработке дата-центров Facebook, вам не остается ничего иного кроме как продолжать совершенствование дизайна объекта и вести поиск любой возможности для дальнейшей оптимизации системы.

Инженеры Facebook решили внести изменения в строение своей системы охлаждения на базе приточного воздуха, которая контролирует влажность и отвод тепла. В первом здании дата-центра в Северной Каролине, специалисты Facebook решили использовать систему парообразования: небольшие выпускные отверстия, которые прикреплены к водопроводным трубам, распыляют жидкость внутри воздуховодов, охлаждая воздух и повышая влажность.

Эта технология помогла поддерживать крайние высокую эффективность ЦОДа в округе Резерфорд во время очень жаркого лета, когда температура достигла максимума в 39 градусов по Цельсию. При этом эффективность энергопотребления (PUE) была на уровне 1.07, и это даже несмотря на тот факт, что ЦОД работал исключительно за счет системы охлаждения на базе приточного воздуха.

В своем втором дата-центре в Северной Каролине Facebook заменила парообразователи на систему испарительного охлаждения, совмещенную с модулями адиабатического охлаждения (те самые охлаждающие панели). Теплый воздух поступает через панель, внутри которой поддерживается нужный уровень влажности благодаря потоку воды, которая подается в верхнюю часть панели и стекает по мембране. Воздух охлаждается, проходя через среду с повышенной влажностью.

Во время недавнего визита журналистов в кампус Facebook в округе Резерфорд сотрудники социальной сети Джеймс Факоне и Кевин Маккоммон устроили гостям прогулку по дата-центру. Факоне и Маккоммон продемонстрировали различия между старой и новой системами, а журналисты сняли пятиминутное видео.

В своем первом ЦОДе в Прайнвилле инженеры Facebook создали отдельную комнату для целей обратного осмоса (метод опреснения морской воды) — естественный процесс, который позволяет очистить воду от мелких частиц и примесей. В новых охлаждающих панелях проходит аналогичный процесс (то есть не парообразование), что позволяет Facebook уменьшит расход на строительные работы за счет отказа от возведения помещения для обратного осмоса за ненадобностью последнего.

В проекте ЦОДа Facebook используется структура с двумя уровнями надежности, согласно которой серверы отделены от инфраструктуры охлаждения, что позволяет максимально эффективно использовать площадь для серверов. Верхнюю часть объекта инженеры Facebook используют для управления подачей охлаждающего агента, то есть холодный воздух поступает в серверную комнату сверху, что позволяет использовать эффект самотяги: естественная тенденция горячего воздуха подниматься вверх, холодного – опускаться вниз. Данная находка позволила инженерам избежать использования элементов для нагнетания холодного воздуха вверх через фальшпол.

Воздух поступает внутрь объекта через воздушную решетку в «пентхаусе» (на втором этаже), а жалюзи регулируют его объем. Затем воздух проходит через «комнату смешивания», где холодный наружный воздух для целей регулирования температуры смешивается с потоком отходящего от серверов теплого воздуха. Затем холодный воздух проходит через серию воздушных фильтров и испарительных панелей, после чего он пропускается через еще один фильтр для поглощения влаги, а затем через вмонтированные в стену вентиляторы, которые заставляют воздух проходить через отверстия в полу. Пол выступает в качестве вентиляционной шахты, ведущей в серверную комнату.