Biorąc pod uwagę fakt, że gęstość szaf i obciążenie cieplne osiągają nowe rekordy, operatorzy centrów danych szukają rozwiązań mających na celu poprawę efektywności chłodzenia wykraczających poza wybór konkretnych jednostek. Elastyczne konfiguracje i ogólne plany obiektu powinny być dostosowane do układu pomieszczeń, ścieżek przepływu powietrza, celów biznesowych i planów rozbudowy.
Izolacja centrum danych to strategia polegająca na stosowaniu barier fizycznych, takich jak drzwi, panele sufitowe lub zasłony, w celu odizolowania strumieni gorącego i zimnego powietrza w środowisku IT i zapobieżenia ich mieszaniu. W zależności od rozwiązania i strategii dostosowanej do danego środowiska, przepływ powietrza jest kierowany albo w stronę wlotów urządzeń IT, albo ograniczany w celu kontrolowanego powrotu do jednostek chłodzących, co sprzyja efektywności energetycznej.
Strategie ograniczania rozprzestrzeniania się powietrza polegające na oddzielaniu ciepłego i zimnego powietrza obejmują kontrolę przepływu powietrza. Dzięki zminimalizowaniu przepływu powietrza obejściowego, losowego mieszania się gorącego i zimnego powietrza oraz recyrkulacji, pomieszczenie IT może obsługiwać większą gęstość szaf rackowych, zapewniać bardziej stabilną temperaturę na wlocie i zwiększać odporność sprzętu.
Dlaczego izolacja centrów danych ma znaczenie
Izolacja stabilizuje przepływ powietrza w instalacjach o mieszanym przeznaczeniu, ogranicza rozpraszanie ciepła z chłodzonych cieczą szaf i zapewnia spójną temperaturę wlotową. Podczas gdy chłodzenie cieczą ma kluczowe znaczenie dla zarządzania ekstremalną gęstością szaf rackowych, systemy izolacji gorących korytarzy (HAC) wychwytują i izolują gorące powietrze wylotowe, a systemy izolacji zimnych korytarzy (CAC) otaczają i kierują zimne powietrze nawiewane. Oba podejścia pozostają niezbędne, ponieważ większość środowisk o dużej gęstości nadal łączy rzędy chłodzone powietrzem lub hybrydowe.
Rys. 1. Vertiv™ SmartAisle™ to rozwiązanie izolacyjne, które łączy w sobie szafy, system chłodzenia, zasilanie i monitorowanie w celu optymalizacji przepływu powietrza, zmniejszenia zużycia energii i poprawy wydajności centrum danych.
System izolacji centrum danych kieruje przepływ powietrza przez strefy termiczne i układy szaf, utrzymując stabilną temperaturę pomimo wzrostu gęstości i obciążenia obliczeniowego. Wczesne planowanie strategii ograniczania poprawia wydajność chłodzenia, zmniejsza zużycie energii i optymalizuje infrastrukturę, która może być efektywnie skalowana wraz z rosnącymi wymaganiami operacyjnymi.
- Rośnie zapotrzebowanie na chłodzenie: Z badania przeprowadzonego przez Uptime Institute Global Data Center Survey 2025 wynika, że obecnie jedno na osiem centrów danych wdraża szafy o mocy 30-59 kW, przy czym niektóre z nich przekraczają 100 kW. Gęstości te są coraz częściej spotykane w nowych budynkach i modernizowanych obiektach, co wynika z obciążeń związanych ze AI i przyspieszeniem obliczeń. Wraz ze wzrostem obciążenia cieplnego operatorzy potrzebują strategii chłodzenia, które można skalować zgodnie z zapotrzebowaniem bez utraty wydajności lub elastyczności układu.
- Zasilanie jest stałym źródłem: Przewiduje się, że do 2030 r. zużycie energii w centrach danych podwoi się, a rządy i przedsiębiorstwa użyteczności publicznej nie będą już zapewniać dodatkowych alokacji mocy, co będzie wymagało od centrów danych działania w ramach określonych progów energii. Strategie izolacji zmniejszają ilość energii potrzebnej do chłodzenia, co pozwala na przeniesienie mocy do ważniejszych funkcji, takich jak obciążenia obliczeniowe, i może wydłużyć czas pracy ekonomizera.
- Normy środowiskowe kształtują oczekiwania w zakresie zarządzania chłodzeniem: Wymagania dotyczące wydajności ewoluują na całym świecie, a operatorzy potrzebują praktycznych sposobów pracy w ramach swoich alokacji energii. Strategie ograniczania zużycia energii mają bezpośredni wpływ na zużycie energii przez centra danych, a dzięki zastosowaniu innych metod i technik oszczędności operacyjne i finansowe można przeznaczyć na inne potrzeby obiektu.
Izolacja w środowiskach o dużej gęstości i chłodzeniu cieczą
Techniki izolowania nie ograniczają się wyłącznie do tradycyjnego chłodzenia powietrzem. W instalacjach o dużej gęstości, które wykorzystują wymienniki ciepła z tylnymi drzwiami (RDHX) lub pętle bezpośrednio na chip (DtC), mogą one pomóc w stabilizacji temperatury w pomieszczeniu poprzez oddzielenie gorących i zimnych stref. Dzięki temu układy chłodzenia cieczą działają bez zakłóceń z recyrkulowanego powietrza i pomagają utrzymać spójne warunki w przestrzeni.
W konfiguracjach chłodzenia hybrydowego, zabezpieczenie ogranicza ciepło resztkowe ze stelażów chłodzonych cieczą do strefy bezpośredniej, zmniejszając obciążenie powietrza i utrzymując stabilność mieszanych środowisk. Według szacunkowych średnich, projekt o wysokiej gęstości powinien być w stanie obsłużyć:
- 20–30 kW na szafę w rzędach chłodzonych powietrzem
- 35–50 kW z RDHX, oraz
- Do 100–130 kW w przypadku wdrożeń AI w systemach płynnych lub hybrydowych
Precyzyjne zarządzanie przepływem powietrza ma tu kluczowe znaczenie, ponieważ zapobiega omijaniu i dostarcza klimatyzowane powietrze bezpośrednio do obciążenia.
Ewolucja sztucznej inteligencji (AI) i uczenia maszynowego (ML), głównie dzięki technologiom takim jak ChatGPT i duże modele językowe (LLM), zwiększyła zapotrzebowanie na obliczenia o wysokiej wydajności (HPC).
Rozwiązania w zakresie izolacji gorących i zimnych korytarzy
• Izolacja gorących korytarzy (HAC): W tym projekcie wykorzystuje się zamknięte przestrzenie wokół obszarów wylotu powietrza z serwerów, aby kierować gorące powietrze bezpośrednio do systemów chłodzenia poprzez fizyczne bariery (np. drzwi i panele sufitowe). Ta izolacja zapobiega recyrkulacji gorącego powietrza, co jest szczególnie skuteczne w przypadku gęstych szaf serwerowych generujących znaczne ilości ciepła.
Rys. 2. Gorące korytarze są zamknięte, aby wychwycić powietrze wydostające się z serwerów, podczas gdy chłodne powietrze dostaje się z podwyższonej podłogi do przedniej części serwerów. Gorące powietrze jest kierowane do kanałów powrotnych lub do systemu chłodzenia sufitowego w celu poprawy wydajności. Strzałki wskazują kierunki przepływu powietrza.
• Izolacja zimnego korytarza (CAC): Konstrukcja ta otacza obszary wlotowe serwerów za pomocą paneli bocznych i barier górnych, aby skoncentrować przepływ schłodzonego powietrza. Integruje się płynnie ze środowiskami z podłogą podniesioną, łącząc się z systemem dystrybucji powietrza podpodłogowego, aby zapewnić precyzyjne chłodzenie. CAC skuteczniej rozdziela strumienie gorącego i zimnego powietrza, skupiając się na kierowaniu powietrza nawiewanego do wlotów serwerów i jest uważany za korzystny w przypadku modernizacji podłóg podniesionych.
Rys. 3. Zimne korytarze są zamknięte, aby skierować chłodne powietrze do frontów serwerów, podczas gdy gorące powietrze jest uwalniane do gorącego korytarza i odprowadzane w celu poprawy wydajności. Strzałki wskazują kierunki przepływu powietrza.
Strategie operacyjne dotyczące izolacji centrów danych o dużej gęstości
Systemy hybrydowe łączą w sobie technologie HAC, CAC i pionowe kanały wyciągowe, zapewniając elastyczne zarządzanie przepływem powietrza. Są idealne dla hiper-skalowalnych lub kolokacyjnych centrów danych o zmiennych obciążeniach i układach. Systemy hybrydowe zapewniają równowagę między elastycznością a wydajnością chłodzenia poprzez połączenie wentylacji rzędowej, tylnych wymienników ciepła i pętli bezpośrednich do chipów w celu oddzielenia ciepła i utrzymania stabilnych temperatur na wlocie.
Dostosowanie strategii do wymaganych obciążeń pracą
HAC doskonale sprawdza się w środowiskach o dużej gęstości, gdzie występują obciążenia generujące duże ilości ciepła, oraz w środowiskach takich jak sztuczna inteligencja (AI) i uczenie maszynowe, gdzie izolacja gorącego powietrza znacznie poprawia wydajność chłodzenia. Ukierunkowane podejście CAC zapobiega powstawaniu gorących punktów i optymalizuje wydajność chłodzenia, dzięki czemu idealnie nadaje się do następujących zastosowań:
- Nowoczesne centra danych o zmiennej gęstości szaf
- Modernizacja podłóg podniesionych lub
- Środowisko wymagające precyzyjnej regulacji temperatury.
Wybór systemu zależy przede wszystkim od gęstości szaf, istniejącej infrastruktury chłodzenia oraz ograniczeń związanych z planem obiektu.
Dowiedz się więcej:
Wysoka gęstość obciążeń związanych ze sztuczną inteligencją zmusza centra danych do stosowania adaptacyjnego chłodzenia hybrydowego w celu sprostania wymaganiom w zakresie zarządzania temperaturą. Oto, jak branża radzi sobie z upałami.
Izolacje, które nadążają za zmianami
Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na chłodzenie wynikającym ze zwiększonej gęstości obliczeniowej, izolacja staje się coraz ważniejszym elementem projektu. Ma to bezpośredni wpływ na koszty operacyjne, efektywność energetyczną i skalowalność infrastruktury. Vertiv opracowuje strategie izolacji dostosowane do układu obiektu, docelowej gęstości szaf rackowych i priorytetów energetycznych. Skontaktuj się z zespołem Vertiv już dziś.
