О стабильном увлажнении ЦОДа

Сбои в работе оборудования ЦОДа возникают не только вследствие отклонения от оптимальных температурных параметров. Не менее опасно для работы электронного оборудования нарушение режима влажности. Повышенная влажность — источник конденсата, вызывающего коррозию проводников и окисление контактов, что в свою очередь может вызвать выход из строя компонентов вычислительных систем. С другой стороны, недостаток влаги способствует разрушению лака на электронных печатных платах, высыханию изоляции силовой и коммутационной проводки, а также образованию статического электричества, что может привести к выходу из строя отдельных узлов.

Определенная категория оборудования в ЦОДе чувствительна также к чистоте окружающего воздуха — количеству содержащейся в нем пыли. Помимо того что накапливающаяся пыль замедляет отвод тепла, она способна привести к механическому повреждению носителей информации при считывании или записи данных на ленту или диск.

В прецизионных кондиционерах предусмотрена функция увлажнения: небольшой увлажнитель встроен в сам кондиционер. Связано это с тем, что кондиционирование воздуха приводит к его осушению в помещениях дата-центра. Причина тому — конденсация влаги из воздуха при охлаждении теплопередающей поверхности ниже точки росы.

Как правило, устройство увлажнителей, встроенных в прецизионные кондиционеры, основано на изотермическом принципе, то есть они работают как классический кипятильник. Воздух увлажняется за счет пара, образующегося при нагревании воды электродами, через которые пропускается электрический ток, достаточный для того, чтобы вода быстро закипела и начала испаряться. Контроллер прецизионного кондиционера собирает информацию с датчиков влажности, установленных в помещении, и периодически включает или отключает увлажнитель. В такие системы вода поступает из обычного водопровода — специальная очистка или обработка воды не требуется. В методе увлажнения, основанном на кипении, воздух не нагревается.

Другой подход к увлажнению основан на адиабатическом принципе, который может быть реализован по-разному: либо воздух под давлением пропускается через конструкцию с большой влажной поверхностью (маты или специальные камеры), либо вода под давлением распыляется в воздушном потоке через форсунки. Еще один способ подразумевает использование ультразвукового излучателя, с помощью которого создается множество мелких капель над поверхностью воды.

Помимо этого адиабатические увлажнители дополнительно охлаждают воздух. Но если рассматривать увлажнитель сам по себе, а не как адиабатическую систему охлаждения, то эффект охлаждения от нее незначителен, так как при правильном дизайне дата-центра влажность поддерживается достаточно точно. Соответственно, количество внешнего воздуха в ЦОДе минимально, следовательно, и воды приходится добавлять совсем немного.

Расход воды в обоих методах — и при использовании классического способа испарения, и в случае применения адиабатического увлажнения — невелик и принципиального влияния на эксплуатационные расходы не оказывает. А вот экономия электроэнергии в методе адиабатического охлаждения ‒ значительная.

Испарительные системы, которые традиционно используются для увлажнения и основаны на изотермическом принципе, в эксплуатации довольно затратны: при работе в течение четырех месяцев классический испаритель мощностью 15 кВт потребляет электроэнергии на 175 тысяч рублей, к этой сумме следует приплюсовать расходы на охлаждение — от 90 до 200 тысяч (в зависимости от величины PUE: 1,1–1,5). Поэтому проектировщики инженерного оборудования ЦОДа «DataPro Тверь» решили использовать принцип адиабатического увлажнения воздуха.
Однако, изучив имеющиеся на рынке предложения в сегменте систем адиабатического увлажнения, специалисты DataPro пришли к выводу, что промышленная система на тонкораспыленной воде наряду с экономичностью в эксплуатации имеет и ряд существенных недостатков. В первую очередь это относятся плохая масштабируемость и низкого уровня адаптируемость таких систем. К тому же критичными могут оказаться длительные сроки поставки и ввода в эксплуатацию данной системы (сроки запуска — более одного года со дня заключения контракта). При этом риск возможного повреждения адиабатических систем на тонкораспыленной воде достаточно высок, а допоставка комплектующих длится не менее 3–4 месяцев. Наконец, изменить логику работы автоматики промышленных систем увлажнения адиабатического типа довольно сложно.

В DataPro учли все перечисленные недостатки и спроектировали собственную систему адиабатического увлажнения для ЦОДа «DataPro Тверь». В ней используются: пневматические насосы с форсунками, компрессор с подведенной к насосу магистралью сжатого воздуха и резервуар с водой, связанный с насосом водяной магистралью. Эффект достигается при помощи распылительных форсунок. В этом решении отсутствуют магистрали высокого давления: в испаритель подается очищенная вода, которая гонится к форсункам воздухом под давлением 3 атмосферы.
В России это одно из первых внедрений подобного рода решений.

Комментарий эксперта
Михаил Балкаров, технический эксперт компании Emerson Network Power
Использование отдельной системы увлажнения для больших проектов ЦОД можно только приветствовать. На стабильность поддержания заданных параметров влагосодержания это никак не влияет. При этом система получается более простой, дешевой и ремонтопригодной по сравнению с традиционными, встроенными в кондиционеры увлажнителями.

Адиабатическое охлаждение реализуется либо с помощью распыления воды в воздушном потоке через форсунки; либо методом пропускания потока воздуха через специальный мат, смачиваемый водой; либо путем создания за счет ультразвукового излучателя мелких капель над поверхностью воды. В любом случае расход электроэнергии крайне незначителен по сравнению с другими методами увлажнения.

К недостаткам использования форсунок и ультразвука относится необходимость выполнения требования предварительной очистки воды во избежание повреждения системы. Кроме того, все остающиеся примеси сразу попадают в воздух в виде крайне мелкой пыли.

К сожалению, любые решения помимо плюсов всегда имеют и минусы. Например, смачиваемые маты и камеры более громоздки, к тому же потребуется принятие мер по борьбе с болезнетворными бактериями, в том числе и особо опасными — легионеллами.