Podle předpokladů přitom problém bude stále závažnější, protože energetická náročnost vzrostla v souvislosti s přechodem na výkonnější technologii blade serverů. Ukazuje se, že použití některých informačních technologií, jakými jsou například právě zmiňované moderní a vysoce výkonné počítače na jedné desce (blade servery), může vést ke zvýšeným nárokům na napájení. To způsobuje obtížné situace, které se mohou nepříznivě odrazit nejen v celém systému chlazení a napájení datového střediska, ale v jejich důsledku může dojít i k závažným škodám.

Následky mohou být bolestné

V této branži není snad seminář, konference či odborná přednáška, na nichž by přítomným pracovníkům datových středisek nebyla připomínána známá pravidla: Co je pro Vás nejdůležitější? Spolehlivost, provozuschopnost, přizpůsobivost a účinnost! Ve světě elektroniky a digitálních technologií, ve kterém nyní žijeme, může mít i ten nejmenší nedostatek energie, narušení její dodávky, nebo zakolísání napětí pro vaše podnikání velmi nepříznivé následky – a co víc, zajištění potřebné úrovně provozuschopnosti je stále nákladnější.
Upozorňuje se však čím dál tím častěji i na roli chlazení, neboť se jedná o spojité nádoby, jak využívat energii optimálním způsobem. Je nutno v této oblasti předvídat problémy a okamžitě na ně reagovat. Opomenutí těchto hledisek se může vymstít – a proto je většina podniků a institucí zohledňuje už i ve fázi projektové přípravy.

Chlazení – to jsou ovšem také finance

Spotřeba energie zařízení umístěného v jednoduchém stojanu v uzavřené skříni může značně kolísat. Průměrná spotřeba energie stojanu v uzavřené skříni (racku) v datovém středisku je přibližně 1,4 kW, maximální hodnota, která může nastat při umístění vysoce kompaktních serverů, jako jsou blade servery, je však přibližně 18 kW. Taková zátěž vysoce převyšuje možnosti architektury napájení a chlazení obvyklých datových středisek.
Provozovatelé datových středisek mají jen malé zkušenosti se stojany v uzavřené skříni s odběrem nad 10 kW. Současné trendy však ukazují, že poroste nutnost instalace a zajištění napájení a chlazení pro vysoce kompaktní stojany, ať už jednotlivě, nebo ve skupinách.
Zdálo by se, že jednoduchým řešením tohoto problému je organizace datového střediska tak, aby pro každý stojan v uzavřené skříni bylo navíc 18 kW redundantního výkonu a kapacity chlazení. To bohužel není téměř v žádném prostředí technicky možné ani ekonomicky praktické. Nesprávná volba při návrhu datového střediska pro provoz s vysokým výkonem může zbytečně mnohokrát zvýšit celkové provozní náklady na fyzickou infrastrukturu.
Problematika chlazení datových center je tedy nejenom o možných škodách, které mohou v důsledku neefektivní klimatizace vzniknout, ale i o vynaložených finančních prostředcích.

Obr 1: Chladící systém APC

Chlazení – široký pojem

Dá se říci, že veškerá výpočetní technika produkuje velké množství odpadního tepla, které je potřeba odvádět a neutralizovat. Pro tento účel dnes existují účinná modulární řešení obsahující stojany pro montáž serverů, diskových polí, aktivních síťových prvků i prvků UPS. Vše je spojeno do komplexu, který sdílí společný rozvod chladicího vzduchu. Ten dodávají externí chladicí jednotky, které poskytují rozličné chladicí výkony. Skříň stojanu se tak stará jak o napájení serveru, tak o jeho chlazení a sledování provozních parametrů.
Vývoj však jde kupředu a dřívější metody chlazení už nestačí. Jedním z požadavků doby je třeba nutnost odvádět teplo z kabelových rozvoden. Teplotní zátěže v kabelových rozvodnách rostou vlivem implementace technologií, jako je přenos hlasu po síti (VoIP) a napájení po Ethernetu (PoE). Mnoho rozvoden, ve kterých se tyto technologie implementují, nebylo navrženo s odpovídajícím chlazením. Jednotka pro ventilaci kabelových rozvoden (Wiring Closet Ventilation Unit) je proto navržena jako rychle implementovatelný systém pro odvod tepla s možností montáže na stěnu či strop určený speciálně pro prostředí kabelových rozvoden. Vylučováním horkého vzduchu z rozvodny do přilehlého prostoru dovoluje klimatizovanému vzduchu (přicházejícímu vstupní mřížkou pro vzduch) lepší chlazení zátěže. Tato úsporná jednotka je vhodnou alternativou k dražším klimatizačním systémům. Poskytuje spolehlivý odvod tepla se schopností ochlazení rozvodny až o 22 ºC. Pokud je zapojena do jednotky UPS, může být také použita jako záložní systém pro odvod tepla pro již existující klimatizační jednotku, čímž lze maximalizovat dostupnost systému v případě selhání napájení.

Stále nové inovace

Hledání větší účinnosti chlazení vede vývojová střediska k neustálému zdokonalování už vyvinutých systémů. K novinkám z poslední doby patří třeba Rack Air Removal Unit SX pro odvod tepla pro zařízení s vysokou hustotou výkonu.
Zařízení s vysokou hustotou výkonu vytváří prostředí, ve kterém tradiční metody distribuce vzduchu často nejsou efektivní. Stojany s vysokou hustotou mohou způsobit přehřátí zařízení IT a způsobit výpadek. Jednotka pro odvod vzduchu ze stojanu SX zachytává vyloučené teplo, odvádí je do přetlakového prostoru a zamezuje vzniku horkých míst v datovém středisku. Díky automatické regulaci otáček podle teploty se ventilátory samy nastaví na optimální výkon.
Další inovací je ventilační jednotka Rack Air Distribution Unit pro distribuci vzduchu pro oblasti s vysokou hustotou výkonu a nízkým tlakem. Jednotka spolupracuje s existujícím klimatizačním systémem a dodává chladný vzduch k zařízením ve stojanové skříni. Stojanová jednotka distribuce vzduchu je napojena na zvýšenou podlahu a nasává chladný vzduch přímo do skříně. Je doporučena pro stojanové skříně se zátěží nad 1,5 kW a dokáže zajistit dostatečný průchod vzduchu pro zátěže do 3,0 kW. Je také ideální pro prostředí se zvýšenou podlahou, kde není k dispozici dostatečná distribuce chladného vzduchu pod podlahou.
Jiným řešením je InRow RC – klimatizace pro řady ve středních až velkých datových střediscích s aplikacemi vysoké hustoty.
Teplotní hustoty v datových střediscích stále rostou a jejich adekvátní chlazení je stále těžší. Aby bylo možné zaručit správné cesty proudění vzduchu, musí se zkrátit vzdálenost mezi zdroji tepla a systémy pro jeho odvod. Řadový koncept těsně spojuje chlazení s tepelnou zátěží a zabraňuje zpětné cirkulaci odváděného vzduchu k citlivým zařízením IT.

Obr 2: Chladící systém APC

Jak dál?

Uskutečněné průzkumy zaměřené na chlazení v datových centrech naznačují, že do blízké budoucnosti bude zapotřebí provést ještě další množství změn v technologii a konstrukci chladicích zařízení a v jejich specifikacích. Integrace komponent chladicího subsystému musí opustit stávající praxi navrhování jedinečných systémů a směřovat k prefabrikovaným, a dokonce předem vyrobeným řešením. Ta by v ideálním případě byla modulární a standardizovaná, libovolně rozšiřitelná, byla by dodána jako celek, ale po částech, které by byly složeny přímo na místě.
Jedním z navrhovaných řešení problému chlazení vysokokapacitních skříní je přímé vodní chlazení skříně. IT zařízení mohou být chlazena vodou samostatně, nebo lze použít výměníky tepla ve skříni. Očekává se, že by se chlazení skříní vodou stalo v blízké budoucnosti hlavním řešením. V každém případě je jisté, že chladicí systémy musí být přizpůsobivé měnícím se požadavkům, aby se zlepšila jak dostupnost, tak i efektivita využití nákladů. Je však znovu třeba konstatovat, že přes revoluční změny v informačních technologiích a produktech v průběhu minulých desetiletí se konstrukce infrastruktury chlazení pro datová centra změnila od roku 1965 velmi málo. Je to zřetelná výzva pro budoucnost, která možná přinese i některá nová, či dokonce revoluční řešení.

Autor působí jako country manager Czech Republic, Poland, Slovakia APC by Schneider Electric.