Электротехника

Инженерное решение для ЦОД с высоким потреблением на стойку (более 15 кВт)

19.10.2020 18:01
Просмотров: 5168
Legrand

Быстрый рост технологий, переход всех сфер в цифровое пространство и глобальная диджитализация общества – тенденции, которые оказывают значительное влияние на развитие рынка ЦОД в последние годы. Как следствие, основными задачами, которые все чаще необходимо решать современным операторам дата-центров, стали наращивание мощностей, рост количества серверов, уменьшение габаритов оборудования при увеличении вычислительных мощностей.

Более высокая мощность сервера означает и более высокое потребление энергии. А поскольку общество уделяет вопросам энергопотребления все больше внимания, то и бизнес начал относиться к энергоэффективности и экологической ответственности более серьезно. ИТ-профессионалы стремятся на разных фронтах оптимизировать работоспособность, отказоустойчивость, управление рисками, тепловыделение и энергопотребление ЦОД, и при этом сократить издержки.  Аналогичные вопросы решают и профессионалы по проектированию серверных и установке электрооборудования.

Для эффективного управления и потребления ресурсов необходимо грамотное расположение оборудования, а также его правильный подбор. Это зависит и от климатических условий, и от потребностей бизнеса, и даже от размера серверной. В оптимальных климатических условиях для поддержания работы серверов требуется меньше электроэнергии. При высоких температурах наружного воздуха, как и при резких скачках температуры, функционирование ИТ-инфраструктуры требует больших затрат.

Для снижения потерь мощности иногда достаточно установить высокоэффективную систему бесперебойного питания, которая улучшит распределение энергии и устранит ненужное преобразование напряжения. В зависимости от архитектуры ЦОД такая система может быть построена с использованием параллельных систем моноблочных источников бесперебойного питания (ИБП) или с помощью масштабируемых модульных ИБП.

Например, моноблочные ИБП компании Legrand, масштабируемые до мощности в 3МВт, и модульные модели мощностью до 25МВт позволят решать  различные технически сложные задачи, а высокие значения КПД даже на минимальном уровне нагрузки (от 20% - не менее 95,5%) уменьшат затраты на электроэнергию и охлаждение.

Крайне важно учитывать и будущее масштабирование серверных, а соответственно использовать решения, позволяющие увеличить мощности ЦОД без затрат на сложный монтаж. Таким решением являются модульные и контейнерные ЦОД. Здесь подойдут источники бесперебойного питания, поддерживающие нагрузку большой мощности на протяжении длительного времени автономной работы.  Например, ИБП Keor HPE при объеме меньше кубометра (0,78м³) обеспечивает 11 минут автономной работы при мощности 80 кВА и 16 минут при мощности 60 кВА за счет внутренних аккумуляторных батарей. При циркуляции охлаждающего воздушного потока в ИБП Keor HP и Keor HPE задняя сторона источника не задействована – это позволяет устанавливать обе модели вплотную к стене. Охлаждение устройств достигается за счет передней панели, выполненной в виде сот – это способствует большей циркуляции воздуха. Увеличить срок эксплуатации ИБП помогает режим «green conversion», который обеспечивает циклический заряд аккумуляторных батарей и помогает избежать перезаряда АКБ. Встроенный датчик измеряет температуру помещения и подает сигнал на выпрямитель, уменьшающий или увеличивающий напряжение заряда - это позволяет избежать перегрева или переохлаждения аккумуляторных батарей.

В решениях высокой плотности сбой в системе охлаждения может вызвать отключение серверов из-за перегрева гораздо быстрее, чем в традиционных решениях, так как температура при увеличении мощности растет значительно быстрее, и времени на устранение неполадок системы охлаждения остается меньше. Чтобы не допустить локальных перегревов, важно настроить онлайн мониторинг параметров окружающей среды и автоматическое управление по заранее заданному алгоритму в критических ситуациях. С широким функционалом современных интеллектуальных PDU (iPDU) это преимущество уже стало привычным. Например, PDU Raritan*, платформа для дистанционного мониторинга параметров электропитания и состояния окружающей среды, позволяет управлять инфраструктурой центра обработки данных в режиме реального времени. В каждый iPDU Raritan можно подсоединить до 32 различных датчиков мониторинга параметров окружающей среды ЦОД и наблюдать реальную картину изменений критических параметров, а также их зависимость от текущего энергопотребления каждой розетки. Такие решения позволяют гибко реагировать на критические ситуации и избегать глобальных сбоев систем, а само оборудование становится более отказоустойчивым.

Все PDU Raritan обеспечивают точность измерений ±1% на входе и на выходе. За счет использования бистабильных реле, PDU могут «запоминать» состояние розетки на момент отключения питания, чтобы после возобновления питания вернуть ее в то же состояние. Бистабильные реле позволят сэкономить от 0,5 до 1 Вт на каждую розетку. Для центра обработки данных со средней плотностью мощности экономия составит 30–50 Вт на стойку, или около 10 кВт на зал из 200 стоек.

Оборудование высокой плотности предполагает большое количество кабеля и его правильную организацию. Обеспечить эффективное распределение кабеля и оборудования, с оптимальным воздушным поток в стойке можно с помощью платформы серверных и телекоммуникационных шкафов Nexpand, решения компании Minkels*.

Шкафы Nexpand представляют собой легкую, но в то же время высокопрочную конструкцию, с применением алюминиевых профилей с Т-образным пазом, стальных 19´ направляющих, сварных алюминиевых оснований, съемных боковых панелей и дверей. Модульная крыша шкафов NexPAND позволяет обеспечить качественный ввод кабеля и наращивать его количество в процессе эксплуатации оборудования до размеров почти всей глубины шкафа с двух сторон. Ну а если и этого окажется мало, то в середине шкафа есть дополнительный ввод, который тоже можно использовать. Размер отверстий позволяет пропустить через него промышленный разъем IEC60309.

Малый вес рамы при одновременно высокой нагрузочной способности шкафов (до 1500 кг) позволяет разместить больше ИТ-оборудования.

Частой проблемой организации воздушных потоков в центрах обработки данных становятся «паразитные» перетоки воздуха, при которых часть охлажденного воздуха из кондиционеров проходит не через ИТ-оборудование, а через не закрытое заглушками пространство между 19’’ направляющими, пространство между направляющими и стенками шкафа, а также через различные щели между шкафами. Все это снижает температуру в горячем коридоре и уменьшает КПД системы кондиционирования. Для оптимизации воздушных потоков разработан специальный комплект изоляции, существенно улучшающий показатель PUE** и повышающий энергоэффективность системы.

Для организации большого количества кабеля в решениях высокой плотности подойдут кабельные лотки Nexpand, которые могут иметь любую конфигурацию, и ограничены лишь размерами модульной крыши

Отсутствие лишних компонентов при высокотехнологичном исполнении позволит улучшить размещение оборудования и кабелей более высокой плотности в том же шкафном конструктиве.

Для решений, в которых предполагается разместить более 52 юнитов (U) на стойку, подойдут стойки и телекоммуникационные шкафы Modulan* индивидуального исполнения различной глубины и ширины, высотой до 62 юнитов (U).

Распределить электропитание внутри такого шкафа и кастомизировать технические решения с индивидуальными габаритными размерами и количеством розеток возможно с помощью шинопровода Starline*, разработанного специально для распределения электропитания в машинных залах ЦОД и на высоконагруженных участках. Его конструкция позволяет установить блок отбора мощности простым движением - без применения инструментов, отключения шинопровода и воздействия на соседние блоки. Места для установки блоков отбора мощности не задаются заранее с определенным шагом, а могут быть установлены в любом свободном месте по всей длине шинопровода.  

Широкий выбор конфигураций и типов блоков отбора мощности позволяет применять решение >Starline практически для любых современных ЦОД. Данные мониторинга параметров питания и температуры токоведущих частей передаются по Wi-Fi, Ethernet, стандартным протоколам SNMP/ModBUS.

Что касается структурированных кабельных систем (СКС), то здесь можно упомянуть решение высокой плотности Legrand  - систему LCS3. Конструкция из меди и оптоволокна позволяет передавать данные со скоростью до 100 Гбит/с за счет использования высокопроизводительных оптоволоконных разъемов и разъемов класса RJ45. Выдвижные и поворотные полки высокой (96 портов) и сверхвысокой (144 порта) плотности предусматривают возможность совместной установки медных и оптических кассет, а также способствуют быстрой фиксации и извлечению.

Серверные, телекоммуникационные и настенные шкафы, входящие в конструкцию LCS3, выдерживают нагрузку до 1500, 1500 и 100 кг соответственно.

С каждым днем технологии развиваются все стремительнее, обрастая еще большим количеством данных, постоянно взаимодействующих между собой в безграничном мире интернета вещей. И, конечно, задачи, которые предстоит решать центрам обработки данных, усложняются.

Тенденция повышения плотности определенно продолжится, и инфраструктура может стать надежной подстраховкой в продвижении инновационных услуг. Комплексный подход Группы Legrand к оснащению ЦОД позволит повысить надежность хранения данных, эффективность эксплуатации и оптимизировать затраты.


* Бренд Группы Legrand

**  PUE (Power Usage Effectiveness) – показатель эффективности использования электроэнергии центром обработки данных (ЦОД). Коэффициент PUE показывает, какую часть общей электроэнергии, потребляемой ЦОД, используют ИТ системы, а какая идёт на вспомогательные нужды (освещение, охлаждение, используется другими потребителями).