Google запатентовала модульные теплообменники для ЦОД

Если вы, прогуливаясь около серверной, почувствовали прохладу — значит, ваша компания нерационально тратит электроэнергию. Холодный воздух в дата-центрах служит для того, чтобы охлаждать компьютеры, а не оказавшихся рядом людей. Чтобы решить эту проблему, а заодно и сократить энерготраты, компания Google недавно запатентовала систему «горячих коридоров».

Патент Google позволит повысить эффективность дата-центров за счет установки теплообменников прямо позади серверов. Патентное бюро США одобрило патент Google (номер 8,320,125) на модульные теплообменники, которые будут устанавливаться в горячих коридорах дата-центров.

Рис. 1. Святая святых Google — серверные стеллажи в центре обработки данных.

Поисковый гигант пока еще не поделился своими мотивами касательно оформления данного патента, но из содержания самого документа следует, что компания опубликовала детальное описание механизма охлаждения дата-центров с использованием системы водяного охлаждения в виде теплообменников между серверами, т.е. внутри пространства, именуемого «горячим коридором». Патент является собственностью дочерней компании Google, которая называется Exaflop. Ранее Exaflop занималась оформлением и других патентов Google.

Большие перемены для дата-центров?

Охлаждение ИТ-оборудования в ЦОДах является важной задачей. В данном сегменте сейчас ведется активная работа по повышение эффективности систем охлаждения дата-центров за счет снижения количества электроэнергии, необходимой, чтобы предотвратить перегрев серверов.

Рис. 2. Принцип работы «горячего корридора».

В описании патента говорится, что серверы в ЦОДах используют много электрической энергии, превращая ее в тепло. Тепло должно быть удалено. Поэтому «управление дата-центром предполагает электрический двойной удар: вы должны заплатить один раз, чтобы использовать электричество, и вам придется платить снова, чтобы удалить последствия использования электроэнергии (для чего потребуется дополнительная электроэнергия)».

Такие организации, как Green Grid пропагандируют минимизацию использования энергии в дата-центрах путем более эффективного применения систем охлаждения, а также измерения его посредством показателя под названием эффективность энергопотребления или PUE (power usage effectiveness). Между тем, владельцы и менеджеры крупных дата-центров, такие как Amazon, Google, Facebook и Apple, ведут собственные исследования в данном направлении, используя свою огромную покупательную способность, чтобы добиться большей эффективности от своих поставщиков.

Обычно серверы устанавливаются в высоких стойках, сгруппированных по линиям в дата-центре. Патент описывает блок теплообменника, который должен устанавливаться позади стоек с серверами.

Горячий воздух, поступающий с монтажной стороны серверов, нагнетается вверх через теплообменники и выходит из верхней части устройства для последующей рециркуляции внутри серверной. Facebook работает над спецификациями, которые предполагают открытый доступ к дизайну более эффективных серверов, в то время как Google полагается на более традиционные техники пиара, показывая, насколько «зелеными» являются дата-центры компании в основном за счет демонстрации фото. Этот патент предполагает более открытый подход.

Блок теплообменника подключен к подводящему каналу с холодной водой, которая поступает из системы охлаждения за пределами дата-центра. Это может быть современная система испарительного охлаждения или старомодный механический чиллер.

Следует ли возлагать на новинку большие надежды?

Этот подход выглядит интригующе, но вызывает некоторые вопросы. Большинство систем охлаждения дата-центров полагают жесткое разделение холодного и горячего коридоров, где горячий воздух выходит с монтажной части серверов. Элементы охлаждения в горячем коридоре размещают проектировщики лишь небольшого числа системы, причем в большей их части воздух охлаждается, прежде чем попадает в стойки.

Рис. 3. Кабельрост.

Пока не ясно, начался ли переход на эту технологию в ЦОДах Google. Непонятно также, каким именно образом Google намерена использовать патент: будет ли компания требовать деньги за использование интеллектуальной собственности или же предложит всем желающим воспользоваться своим дизайном, чтобы повысить эффективность ЦОДов.

Рис. 4. Блок с кабельростом сверху.

Эксперты говорят, что новая технология согласуется с существующими концепциями в области охлаждения дата-центров, но метод применения упрощен: «Концептуально все не так уж сильно отличается от теплообменника с вентиляторами на задней части стойки – вроде разработок OptiCool и IBM – или от изолированного горячего коридора с воздуховодом к аппарату для кондиционирования воздуха с охлаждающими змеевиками», - сказал Захл Лимбувала из Romonet.

Рис. 5. Блок охлаждения с серверной стойкой напротив него.

Установив блоки непосредственно между серверными стойками, Google избавилась от воздуховодов и сделала ряды серверных стоек «нейтральными относительно серверной комнаты», потому что воздух, выходящий из верхней части блока, имеет температуру близкую к комнатной. Лимбувала отметил: «В этом есть смысл, если нужно дешевое решения для комнат с высокой плотность серверов, а Google при решении своих задач отдает предпочтение именно системам с низкой стоимостью».

Рис. 6. Два ряда серверных стоек и блоков охлаждения.

Рис. 7. Планировка гемозоны дата-центра.

Рис. 8. Стойки – вид сбоку.

Рис. 9. Поступление к охлаждающему блоку воды,
которая охлаждаются за пределами дата-центра.

Рис. 10. Охлаждающий блок можно поместить на колеса или рельсы.

Рис. 11. Блок-схема установки системы на стропила, поддерживающие крышу.

Google пока еще не ответила на запросы о предоставлении информации, а специалисты других компаний, которые занимаются разработкой систем охлаждения, не были готовы высказать свое мнение по поводу нового патента. Многие эксперты ссылались на трудности при просмотре схем – Патентное бюро США демонстрирует файлы формата Apple Quicktime, который является чрезвычайно неудобным для просмотра без использования браузера Safari. В нашей галерее приводятся скриншоты, которые призваны помочь в понимании концепции.

Правила использования материалов сайта