Даже системный блок обычного домашнего компьютера ощутимо нагревается в процессе работы. Легко представить, что происходит в дата-центрах. В процессе работы серверы выделяют массу тепла, и, если отсутствует охлаждение, могут выйти из строя от перегрева. Процессор может даже буквально загореться. Фрикулинг – это система свободного охлаждения, которая успешно справляется со своей задачей и при этом не разорит владельцев дата-центра.
Компрессор потребляет больше всего энергии в любой системе охлаждения. Даже незначительное сокращение времени работы компрессора, рабочей мощности или рабочих условий может существенно повлиять на энергопотребление системы.
Естественное охлаждение — это процесс использования внешней температуры окружающей среды для отвода тепла.
Принцип работы фрикулинга
Обычный метод компрессионного охлаждения заключается в использовании одного и того же воздуха. Холодный воздух доставляется к серверам, там он поглощает тепло, дальше отгоняется вентиляторами, охлаждается компрессорами, а затем снова возвращается на серверы.
Естественное охлаждение упрощает и удешевляет процесс. Как только воздух нагревается от серверов, он частично или полностью выбрасывается в окружающую среду, а вместо него подается новый, более холодный воздух снаружи. Если речь идёт не о жарких странах, то воздух снаружи чаще всего бывает холоднее, чем в работающем ЦОДе. Следовательно, охлаждать воздух компрессорами не приходится, что значительно удешевляет процесс. Кроме того, он не оказывает такого негативного влияния на окружающую среду, как искусственное охлаждение. Сегодня многие внедряют фрикулинг, как наиболее дешёвое и перспективное охлаждение.
А недостатки?
Экономия и меньший вред для природы звучат очень хорошо. Однако технология всё же не идеальна. В первую очередь для организации естественного охлаждения нужно тщательно спланировать помещение и расположение серверов, предусмотреть свободное место для оборудования на крыше здания. Поэтому обычно проще внедрять систему ещё на этапе строительства.
Также возникает проблема с температурой. Воздух, охлаждающий серверное оборудование в компрессорных системах охлаждения, обычно охлаждается примерно до 20-25 градусов Цельсия. Во многих странах круглый год поддерживать такую низкую температуру естественное охлаждение не может (в нашей полосе проблемы могут возникать летом). Поэтому зачастую фрикулинг используется только как вспомогательный метод. А значит, экономия бюджета будет не так уж велика.
Решением может стать повышение температуры охлаждения до 35 градусов. Как показала практика, этого тоже будет достаточно для эффективной работы серверной.
Кроме того, особенно в загрязнённых городах, для фрикулинга требуется система фильтрации.
Виды фрикулинга
Выделяют несколько видов систем свободного охлаждения:
Чиллер с фрикулингом
Это холодильные машины, имеющие теплообменник для охлаждения холодоносителя с помощью наружного воздуха.
Когда температура снаружи выше заданной температуры хладоносителя, тот охлаждается в испарителе холодильного контура. Когда температура снаружи ниже, хладоноситель направляется в дополнительный теплообменник, где охлаждается за счёт обдува воздухом извне.
Прямой фрикулинг
Это мощная приточно-вытяжная установка с рециркуляцией воздуха. Они имеют качественную систему фильтрации, благодаря которой поддерживается чистый воздух в помещении.
Подаваемый внутрь воздух всегда одной температуры, независимо от того, какая погода на улице. Это становится возможным благодаря рециркуляции. Когда температура снаружи совпадает с заданной, рециркуляция не выполняется. Если температура снаружи понижается, рециркуляция начинает плавно возрастать. В мороз она максимальна. Так как в тёплый период не получится поддерживать низкую температуру в помещении, необходимо дополнительно использовать фреоновые системы охлаждения.
Косвенный фрикулинг
В этом случае охлаждение внутреннего воздуха идёт за счёт наружного с помощью воздухо-воздушных теплообменниках.
Для работы косвенного фрикулинга нужна разница температур, поэтому он актуален только в том случае, когда внешняя температура отличается от внутренней хотя бы на несколько градусов.
Воздухо-воздушный теплообменник зачастую выглядит как медленно вращающийся ротор большого диаметра. В ходе его работы холод от воздуха извне передаётся внутреннему воздуху.
Перспективы
Естественное охлаждение — относительно новое явление в охлаждении центров обработки данных. Тем не менее, фрикулинг очень быстро завоевывает популярность и используется в крупнейших ЦОДах.
В будущем скорее всего появятся новые способы охлаждения. Уже сейчас разрабатываются специальные материалы, которые охлаждаются под действием солнечного света или меняют температуру под действием магнитных полей.
