topics:03:cooling_concepts []

Эта страница только для чтения. Вы можете посмотреть её исходный текст, но не можете его изменить. Сообщите администратору, если считаете, что это неправильно.
====== Концепции систем охлаждения ======

Системы охлаждения составляют до 40–50% всего энергопотребления ЦОД, поэтому ошибки на этапе планирования и проектирования критически влияют на эффективность эксплуатации. На практике часто встречается ряд типичных просчётов, которые приводят к избыточным расходам энергии, росту PUE и преждевременному износу оборудования. Их понимание и предотвращение позволяют не только снизить операционные затраты, но и увеличить надёжность и срок службы центра обработки данных.

===== Основные ошибки планирования =====

==== Сценарий #1. Выбор местоположения без учёта климатического фактора ====
Климат оказывает фундаментальное влияние на энергопотребление ЦОД. В регионах с прохладной погодой можно активно использовать технологии free cooling и экономайзеры, минимизируя работу механических чиллеров. В то же время в жарком и влажном климате системы охлаждения вынуждены работать в тяжёлых условиях практически круглогодично. Неправильная оценка климатических особенностей ведёт к постоянному перерасходу энергии и росту эксплуатационных расходов. Например, сравнение двух гипотетических ЦОД с одинаковой архитектурой, расположенных в Хельсинки и Сингапуре, показывает: в Хельсинки PUE стабильно держится на уровне 1.26–1.30, а в Сингапуре — 1.43–1.46. Разница объясняется исключительно климатическими условиями.

==== Сценарий #2. Неверное сопоставление системы охлаждения и условий эксплуатации ====
Выбор технологии охлаждения должен учитывать как климат региона, так и особенности нагрузки. Использование стандартных DX-систем в жарком климате без экономайзеров приводит к тому, что компрессоры работают практически без остановки, что увеличивает затраты на десятки процентов. Более эффективным решением может быть переход на водяные чиллеры с системами адиабатического охлаждения, но такие системы требуют доступа к водным ресурсам. Игнорирование этого фактора приводит к увеличению не только энергопотребления, но и эксплуатационных рисков, связанных с нехваткой воды.

==== Сценарий #3. Поддержание слишком низкой температуры в машинных залах ====
До сих пор в ряде проектов закладываются температуры подачи воздуха на уровне 18–20 °C, что исторически считалось «безопасным стандартом». Однако современные исследования и стандарты ASHRAE показывают, что допустимо поддерживать температуру подачи в диапазоне 24–27 °C без угрозы для работоспособности оборудования. Каждый дополнительный градус температуры подачи позволяет экономить 4–5% затрат на охлаждение. Таким образом, эксплуатация ЦОД при температурах 18 °C приводит к существенному перерасходу энергии без реальной выгоды в надёжности. Более того, снижение температуры может вынуждать систему дополнительно увлажнять воздух, что ещё больше увеличивает затраты.

==== Сценарий #4. Игнорирование низкой загрузки ИТ-нагрузки ====
Многие проектные расчёты выполняются исходя из полной загрузки ИТ-нагрузки. Однако на практике значительную часть времени ЦОД работает при неполной загрузке. При этом PUE резко ухудшается: при загрузке 10% значение PUE может превышать 5.0, что делает эксплуатацию крайне неэффективной. Только при достижении уровня загрузки 20–30% показатели начинают приближаться к целевым. Это означает, что проектирование должно учитывать работу при низкой загрузке: предусматривать отключение лишних чиллеров, регулировку вентиляторов, переход на частотное управление. Без этих мер эксплуатационные расходы в первые годы после запуска могут оказаться неоправданно высокими.

==== Сценарий #5. Недооценка влияния систем охлаждения на энергопотребление ИТ ====
Серверы и другое оборудование имеют нелинейную зависимость энергопотребления от температуры воздуха на входе. При повышении температуры с 20 °C до 28–30 °C рост энергопотребления серверов незначителен. Однако при превышении порога 30–32 °C энергопотребление может резко возрасти, а риск отказов увеличиться. Игнорирование этой зависимости ведёт к проектированию систем, которые либо создают неоправданный запас (перерасход энергии), либо подвергают оборудование повышенному риску. Важно понимать, что оптимизация должна проводиться комплексно: нельзя снижать энергопотребление систем охлаждения ценой резкого роста энергопотребления самих серверов.

===== Показательные примеры =====

<WRAP info>
* **Климатический фактор:** одинаковые ЦОД в Хельсинки и Сингапуре показывают разное PUE — ~1.26–1.30 против ~1.43–1.46, разница объясняется лишь погодными условиями. 
 
* **Низкая загрузка:** при 10% IT-нагрузки PUE превышает 5.0, только при росте до 50% снижается примерно до 1.5. 
 
* **Температура подачи:** повышение с 18 °C до 27 °C уменьшает энергозатраты на компрессоры более чем на 40%. 
 
* **Влияние на серверы:** при 28 °C энергопотребление растёт слабо, но при превышении 30–32 °C начинается резкий рост нагрузки и риск отказов.  
</WRAP>


===== Выводы =====
<WRAP info>
* Ошибки проектирования систем охлаждения не всегда очевидны, но их последствия могут быть катастрофическими для энергоэффективности.  
* Неверный выбор места, систем и режимов эксплуатации приводит к многолетним дополнительным расходам, которые трудно исправить после запуска.  
* Комплексный подход должен учитывать климат, вариации IT-нагрузки и зависимость серверов от условий окружающей среды.  
</WRAP>

===== Ключевые идеи =====
<WRAP tip>
* Выбор местоположения ЦОД — стратегический фактор, определяющий базовый уровень энергопотребления.  
* Нельзя проектировать систему охлаждения без учёта неполной загрузки IT-нагрузки.  
* Поддержание температуры подачи в диапазоне 24–27 °C обеспечивает оптимальный баланс между надёжностью и затратами.  
* Эффективная эксплуатация невозможна без учёта взаимодействия HVAC и ИТ-систем.  
* Любая ошибка на этапе проектирования фиксирует заведомо повышенный уровень энергопотребления на весь жизненный цикл ЦОД.  
</WRAP>