Как и зачем повторно использовать тепло, генерируемое серверами в ЦОД

Любой процесс, который использует энергию и преобразует ее в тепло (а не в «работу»), можно сделать эффективнее и полезнее за счет системы рекуперации излишков тепловой энергии. Но это возможно только при наличии расположенной поблизости системы, которая может поглощать это тепло.

Возможность использовать большую часть избыточной тепловой энергии позволяет резко сократить углеродный след инфраструктуры и уменьшить цифры на счетах за коммунальные услуги. Но чтобы достичь этого, придется вкладывать приличные деньги авансом.

Плотность мощности и температура

Дата-центры внешне похожи на офисы или логистические комплексы, но плотность мощности размещаемого внутри них энергопотребляющего оборудования в 30 — 50 раз больше, чем в случае офисных помещений. В теории это должно было бы вести к тому, что с помощью относительно небольшого дата-центра можно отапливать крупный офис. Но в реальности все не совсем так. Нужно учитывать и другие переменные.

Температура генерируемого серверами тепла является относительно низкой. Она не превышает 70-75⁰C для систем жидкостного охлаждения процессоров (на долю таких продуктов приходится лишь небольшая часть рынка) или 28-35⁰C для стандартных систем воздушного охлаждения (подавляющее большинство). Этого вполне достаточно для обогрева помещений или предварительного нагрева горячей воды для использования в системе центрального водоснабжения.

Но все же такую температуру высокой не назовешь. И это является огромной проблемой с точки зрения перемещения тепла, вынуждая инженеров располагать источник избыточного тепла в непосредственной близости от системы, которая будет его использовать. К сожалению, такой вариант является малопривлекательным для владельцев и операторов многих государственных и корпоративных дата-центров. Только представьте себе, что по соседству с вашим ЦОД, нашпигованным дорогостоящим оборудованием и ценными данными, будет располагаться проходной двор в виде общественного бассейна.

Стабильность

С другой стороны, у ЦОД есть одного немаловажное достоинство, которое роднит серверные фермы с большинством стандартных систем централизованного теплоснабжения. Это стабильность. Типичный дата-центр работает в режиме 24х7 с относительно постоянной нагрузкой на электросеть и, как следствие, дает стабильное количество тепла – с поправкой на изменение климатических условий и смену времен года.

Но это достоинство также рождает недостаток характерный для концепции повторного использования тепла, генерируемого серверами в ЦОД. Если инфраструктура расположенного по соседству здания не сможет непрерывно и стабильно поглощать излишки генерируемого в ЦОД тепла, то финансовая окупаемость проекта окажется под вопросом. Ведь операторам дата-центра придется избавляться от лишнего тепла по старинке: используя энергоемкие кондиционеры и чиллеры.

Оптимальный вариант

Если в вашем городе имеется инфраструктура для централизованного водоснабжения и отопления (например, Москва, Санкт-Петербург, Стокгольм и другие скандинавские города), тогда вам повезло. Вы сможете с относительной легкостью развернуть достаточно эффективную систему повторного использования тепла, генерируемого серверами в ЦОД.

Для начала нужно будет организовать подачу охлажденной воды из системы централизованного водоснабжения в ЦОД. Эта вода будет сообщаться с теплообменниками и использоваться для снижения температуры серверов. Генерируемое серверами тепло через другие теплообменники будет передаваться обратно в систему централизованного горячего водоснабжения или систему централизованного водяного отопления.

Потребители

Лишнее тепло можно использовать в качестве источника тепла и горячей воды для расположенных поблизости больниц, а также жилых, офисных и коммерческих комплексов. Оно пригодится при предварительном нагреве воды для промышленных процессов и даже для обслуживания прилегающего тепличного хозяйства.

Так или иначе, по всему миру начинают появляться все больше как небольших, так и крупных проектов по рекуперации излишков тепла, генерируемого в ЦОД. Участие в таких проектах принимают мега-корпорации Apple (купертиновцы собираются внедрить технологию рекуперации тепла в своем новом нидерландском ЦОД) и IBM («Голубой гигант» уже реализовал подобную систему в небольшом швейцарском дата-центре).

Ключом к успеху в данном случае является поиск расположенного рядом с ЦОД реципиента тепла, которому тепловая энергия стабильно требуется круглый год. В итоге операторы ЦОД могут превратить расходуемый впустую ресурс в дополнительный источник доходов, а также сократить углеродный след своего бизнеса.