Sistem Salonunda Soğutma
26 Eylül 2009 Cumartesi
Sistem salonlarında sıcaklık değerinin 20-25 ⁰C aralığında olması önerilmektedir, yani 22+/-2 ⁰C. Sunucuların elektrik tüketimlerinin çok azı işleme aktarıldıktan sonra tamamına yakını ısı olarak ortama yayıldığı için, yoğun sunucu parklarının bulunduğu veri merkezlerinde özel iklimlendirme cihazlarına ihtiyaç duyulur. Bu cihazların konumlandırması ve kabin yerleşimi, sistem salonunu etkin bir şekilde kullanabilmek açısından kritiktir. Doğru soğutma çözümü uygulanmadığı taktirde yeterli fiziksel alan ve tüm sunucuları besleyecek enerji kaynağı olsa da, uygun çalışma koşulları sağlanamadığı için salona yeni donanım kurulması mümkün olmayacaktır.
Soğutma cihazlarının seçimi konusunda çok temel bir hata ile sıklıkla karşılaşmak mümkün. Aslında soğutulması gereken şey sunucuları beslemek için gereken havadır. Birçok yerde yayılan ısıyı dışarı atmak için split ya da tavan tipi klimalar kurulduğunu, ya da klimaların hatalı konumlandırıldığını görebilirsiniz. Bunu sadece birkaç sunucusu olan işletmelerde görmek nispeten kabul edilebilir olsa da, çok saygın kurumların veri merkezlerinde bile benzer uygulamaların olduğuna emin olabilirsiniz.
Sistem salonlarına uygun "rack mountable" sunucular tipik olarak içlerindeki fanlar yardımıyla önden soğuk havayı alırlar. Sunucu içindeki işlemciler, elektronik devre elemanları, güç kaynağı, fanlar vb içerdeki havanın ısınmasına neden olur. Isınan bu hava yine fanlar yardımıyla sunucunun arka tarafından tahliye edilir. Yani sunucunun önü soğuk, arkası sıcaktır. Bir rack kabinetin üstüste sunucularla dolu olduğu durumda da, kabinetin ön tarafı soğuk, arka tarafı sıcak olacaktır.
Kabinetler yan yana dizilmiş olarak salonda sıralandığında, bir taraftan çıkan sıcak havanın diğer taraftaki bir kabinin emişine gelmemesi için, kabinlerin ön yüzleri önlerindeki kabinlerin ön yüzlerine, arka yüzleri ise arkalarındaki kabinlerin arka yüzlerine bakmalıdır. Bu doğal dizilimden dolayı şekilde görüldüğü gibi bir kabin sırasının önünde soğuk, arkasında ise sıcak koridor oluşacaktır. Tüm kabinlerin aynı yönde sıralandığı bir diziliş biçiminde, bir sırada oluşan sıcak hava diğer sıranın soğutmasıyla karışacağından, sağlanan sıcaklık istenen değerlerde olamayacaktır.
Geleneksel veri merkezlerinde yaygın olarak ortam tipi klimalar kullanılır. Bu cihazlar büyük birer dolap görünümündedir ve salonun kenarlarına yerleştirilir. Ayrıca ortamdan topladıkları ısıyı tahliye etmek için bir de dış üniteleri olur. İşlevleri yukarıdan aldıkları sıcak havayı aşağıdan yükseltilmiş döşeme altına üflemektir. Döşeme altında yüksek basınç oluştuğundan, bu hava bulduğu deliklerden dışarı çıkar. Soğuk koridorda perfore döşemeler yerleştirilerek soğuk havanın bu açık alandan çıkması sağlanır. Sunucular da yükselen bu havayı yakalayarak fanlar yardımıyla iç ekipmanları için kullanırlar ve arkadan sıcak koridora bırakırlar. Sıcak hava salon içinde dolaşarak tekrar klimalara ulaşır ve tekrar soğutularak döşeme altına verilir.
Klimaların düzgün yerleştirilmemesi halinde yükseltilmiş döşeme altında girdaplar oluşabilir. Klimalar çok güçlü bir şekilde hava üflerler ancak döşeme altında bir basınçla karşılaştıklarından hızlarını kaybederler ve girdapların oluştuğu bölgelerde soğuk hava yükselemez. Bunun için klimalar 90⁰ yerleştirilmemeli ve hava çakışmaları önlenmelidir. Klimadan çıkan havanın hızının çok yüksek olması dolayısıyla da kabinler hemen klimaların önüne yerleştirilmemelidir. Hava çok hızlı hareket ettiğinden, klimalara yakın bölgelerde de yeterince yükselemeyecektir. Dolayısıyla klimaların önünde en az 1m mesafe olması tavsiye edilmektedir. Sıcak havanın ise sistem salonu içinde serbestçe hareket etmesi istenmez ve en kısa yoldan klimalara ulaşması arzulanır. Bu amaçla genellikle sıcak koridorların karşılarına yerleştirilir. Bu sayede sıcak havanın soğukla karışması da nispeten önlenmiş olur.
Sunuculara gelen havanın 22⁰C olması gerektiğini söylemiştik. Bu değer aynı zamanda klimanın sabitlenmesi gereken çıkış sıcaklığıdır. Klima emdiği havanın sıcaklığına göre çalışır ve giriş sıcaklığı ne olursa olsun çıkışta bu değeri sağlamaya çalışır. Giriş ve çıkış sıcaklıkları arasındaki farkı (∆t) azaldıkça cihaz daha yavaş çalışır ve geleneksel klimalar tipik olarak 8-10⁰C ∆t sağlar. Eğer ∆t<10⁰C ise cihaz daha düşük kapasitede çalışır. Eğer sıcak havanın dönüşünde ∆t<10⁰ olmasına yol açacak bir kısa devre varsa cihaz hiçbir zaman tam kapasitesini sunamayacaktır.
Kısa devreleri ortadan kaldırmanın bir gereği de klimaların COP eğrisinden kaynaklanmaktadır. COP, klimanın tahliye ettiği ısı ile bu ısı atmak için harcadığı enerjinin oranıdır. COP değerinin yüksek olması, klimaların daha az enerji tükettiği anlamına gelir. Yani COP, elektrik faturasıyla ters orantılıdır diyebiliriz. Diğer taraftan giriş sıcaklığının artması halinde COP da artar, böylece tahliye edilen ısı miktarı değişmezken klimanın yaptığı iş azalmış olur. Farklı giriş sıcaklıklarına bağlı COP değerleri yandaki şekilde gibi bir eğri oluşturmaktadır. Veri merkezlerindeki toplam enerji tüketimi içinde soğutmaya ayrılan payın oldukça yüksek (çoğu zaman IT sistemlerine harcanan enerjiye yakın) olduğu göz önüne alındığında, klimalarda sağlanacak verim artışı çok ciddi tasarruf sağlayacaktır.
Soğuk/sıcak havanın kısa devre yapmasının yarattığı sakıncayı üreticiler çoktan farketmiş ve çeşitli çözümler sunmuş durumdalar. İlk başlarda çözümlerin klima ünitelerini mümkün olduğunca sıcak havaya yaklaştırmak ve sıcağın dolaşmasına müsade etmeden yakalamak şeklinde olduğunu görüyoruz. Örneğin bu amaçla bazı üreticilerin kabinlerin hemen üstüne yapışık şekilde monte edilen klimaları bulunmakta. Bir sıra boyunca bu klimalar kullanılarak sıcak koridordan hava yükselirken yakalanarak işleniyor ve soğuk koridora bırakılıyor. Bir başka örnek ise soğuk koridorun üstünde tavana monte edilen klima cihazları. Bu yöntemde de soğuk koridora hızla hava üflenirken, kenarlardan sıcak koridordan yükselen havayı yine en kısa yoldan yakalamak hedefleniyor. Son dönemlerin en çok konuşulan yöntemi ise soğuk ya da sıcak koridorların üstlerini örterek kapalı bir oda yaratmak ve bu sayede yüksek verimli bir yalıtım sağlanması şeklinde. Ancak bu durumda özel klima ünitelerinin kullanılması gerekiyor.
Soğutma cihazlarının seçimi konusunda çok temel bir hata ile sıklıkla karşılaşmak mümkün. Aslında soğutulması gereken şey sunucuları beslemek için gereken havadır. Birçok yerde yayılan ısıyı dışarı atmak için split ya da tavan tipi klimalar kurulduğunu, ya da klimaların hatalı konumlandırıldığını görebilirsiniz. Bunu sadece birkaç sunucusu olan işletmelerde görmek nispeten kabul edilebilir olsa da, çok saygın kurumların veri merkezlerinde bile benzer uygulamaların olduğuna emin olabilirsiniz.
Sistem salonlarına uygun "rack mountable" sunucular tipik olarak içlerindeki fanlar yardımıyla önden soğuk havayı alırlar. Sunucu içindeki işlemciler, elektronik devre elemanları, güç kaynağı, fanlar vb içerdeki havanın ısınmasına neden olur. Isınan bu hava yine fanlar yardımıyla sunucunun arka tarafından tahliye edilir. Yani sunucunun önü soğuk, arkası sıcaktır. Bir rack kabinetin üstüste sunucularla dolu olduğu durumda da, kabinetin ön tarafı soğuk, arka tarafı sıcak olacaktır.Kabinetler yan yana dizilmiş olarak salonda sıralandığında, bir taraftan çıkan sıcak havanın diğer taraftaki bir kabinin emişine gelmemesi için, kabinlerin ön yüzleri önlerindeki kabinlerin ön yüzlerine, arka yüzleri ise arkalarındaki kabinlerin arka yüzlerine bakmalıdır. Bu doğal dizilimden dolayı şekilde görüldüğü gibi bir kabin sırasının önünde soğuk, arkasında ise sıcak koridor oluşacaktır. Tüm kabinlerin aynı yönde sıralandığı bir diziliş biçiminde, bir sırada oluşan sıcak hava diğer sıranın soğutmasıyla karışacağından, sağlanan sıcaklık istenen değerlerde olamayacaktır.
Geleneksel veri merkezlerinde yaygın olarak ortam tipi klimalar kullanılır. Bu cihazlar büyük birer dolap görünümündedir ve salonun kenarlarına yerleştirilir. Ayrıca ortamdan topladıkları ısıyı tahliye etmek için bir de dış üniteleri olur. İşlevleri yukarıdan aldıkları sıcak havayı aşağıdan yükseltilmiş döşeme altına üflemektir. Döşeme altında yüksek basınç oluştuğundan, bu hava bulduğu deliklerden dışarı çıkar. Soğuk koridorda perfore döşemeler yerleştirilerek soğuk havanın bu açık alandan çıkması sağlanır. Sunucular da yükselen bu havayı yakalayarak fanlar yardımıyla iç ekipmanları için kullanırlar ve arkadan sıcak koridora bırakırlar. Sıcak hava salon içinde dolaşarak tekrar klimalara ulaşır ve tekrar soğutularak döşeme altına verilir.
Klimaların düzgün yerleştirilmemesi halinde yükseltilmiş döşeme altında girdaplar oluşabilir. Klimalar çok güçlü bir şekilde hava üflerler ancak döşeme altında bir basınçla karşılaştıklarından hızlarını kaybederler ve girdapların oluştuğu bölgelerde soğuk hava yükselemez. Bunun için klimalar 90⁰ yerleştirilmemeli ve hava çakışmaları önlenmelidir. Klimadan çıkan havanın hızının çok yüksek olması dolayısıyla da kabinler hemen klimaların önüne yerleştirilmemelidir. Hava çok hızlı hareket ettiğinden, klimalara yakın bölgelerde de yeterince yükselemeyecektir. Dolayısıyla klimaların önünde en az 1m mesafe olması tavsiye edilmektedir. Sıcak havanın ise sistem salonu içinde serbestçe hareket etmesi istenmez ve en kısa yoldan klimalara ulaşması arzulanır. Bu amaçla genellikle sıcak koridorların karşılarına yerleştirilir. Bu sayede sıcak havanın soğukla karışması da nispeten önlenmiş olur.
Sunuculara gelen havanın 22⁰C olması gerektiğini söylemiştik. Bu değer aynı zamanda klimanın sabitlenmesi gereken çıkış sıcaklığıdır. Klima emdiği havanın sıcaklığına göre çalışır ve giriş sıcaklığı ne olursa olsun çıkışta bu değeri sağlamaya çalışır. Giriş ve çıkış sıcaklıkları arasındaki farkı (∆t) azaldıkça cihaz daha yavaş çalışır ve geleneksel klimalar tipik olarak 8-10⁰C ∆t sağlar. Eğer ∆t<10⁰C ise cihaz daha düşük kapasitede çalışır. Eğer sıcak havanın dönüşünde ∆t<10⁰ olmasına yol açacak bir kısa devre varsa cihaz hiçbir zaman tam kapasitesini sunamayacaktır.
Kısa devreleri ortadan kaldırmanın bir gereği de klimaların COP eğrisinden kaynaklanmaktadır. COP, klimanın tahliye ettiği ısı ile bu ısı atmak için harcadığı enerjinin oranıdır. COP değerinin yüksek olması, klimaların daha az enerji tükettiği anlamına gelir. Yani COP, elektrik faturasıyla ters orantılıdır diyebiliriz. Diğer taraftan giriş sıcaklığının artması halinde COP da artar, böylece tahliye edilen ısı miktarı değişmezken klimanın yaptığı iş azalmış olur. Farklı giriş sıcaklıklarına bağlı COP değerleri yandaki şekilde gibi bir eğri oluşturmaktadır. Veri merkezlerindeki toplam enerji tüketimi içinde soğutmaya ayrılan payın oldukça yüksek (çoğu zaman IT sistemlerine harcanan enerjiye yakın) olduğu göz önüne alındığında, klimalarda sağlanacak verim artışı çok ciddi tasarruf sağlayacaktır. COP = Coefficient of Performance (performans katsayısı)
COP = Tahliye edilen ısıl enerji / Harcanan enerji
Soğuk/sıcak havanın kısa devre yapmasının yarattığı sakıncayı üreticiler çoktan farketmiş ve çeşitli çözümler sunmuş durumdalar. İlk başlarda çözümlerin klima ünitelerini mümkün olduğunca sıcak havaya yaklaştırmak ve sıcağın dolaşmasına müsade etmeden yakalamak şeklinde olduğunu görüyoruz. Örneğin bu amaçla bazı üreticilerin kabinlerin hemen üstüne yapışık şekilde monte edilen klimaları bulunmakta. Bir sıra boyunca bu klimalar kullanılarak sıcak koridordan hava yükselirken yakalanarak işleniyor ve soğuk koridora bırakılıyor. Bir başka örnek ise soğuk koridorun üstünde tavana monte edilen klima cihazları. Bu yöntemde de soğuk koridora hızla hava üflenirken, kenarlardan sıcak koridordan yükselen havayı yine en kısa yoldan yakalamak hedefleniyor. Son dönemlerin en çok konuşulan yöntemi ise soğuk ya da sıcak koridorların üstlerini örterek kapalı bir oda yaratmak ve bu sayede yüksek verimli bir yalıtım sağlanması şeklinde. Ancak bu durumda özel klima ünitelerinin kullanılması gerekiyor.
