Nestejäähdytetty datakeskus rakentuu kahdesta piiristä, jotka kohtaavat CDU-yksikössä. Palvelinpiiri eli TCS (Technology Cooling System) kulkee CDU:lta räkkeihin ja kylmälevyihin. Laitospiiri eli FWS (Facility Water System) kulkee CDU:lta lämmön poistoon eli kuivajäähdyttimille, jäähdytyskoneille tai lämmön talteenottoon.
Jako ei ole tekninen yksityiskohta, vaan koko laitoksen rakenteellinen perusratkaisu. Se määrää nestevalinnat, materiaalit, paineet, redundanssin ja sen, kuka toimittaa mitäkin. Tämä artikkeli käy läpi molemmat piirit ja niiden rajapinnan. Kokonaisuuteen voit tutustua datakeskuksen jäähdytyksen kattavassa oppaassa.
Miksi piirit erotetaan?
Erottelun syy on se, että piirien vaatimukset ovat yhteensopimattomat.
Palvelinpiiri on pieni, suljettu ja ahdas. Sen neste kulkee kylmälevyjen kapeiden virtauskanavien läpi, joten puhtausvaatimus on tiukka ja sallittu paine matala. Laitospiiri taas on suuri, se ulottuu ulos asti, ja sen olosuhteet vaihtelevat ulkolämpötilan mukana. Sen vedenlaatu riippuu paikallisista olosuhteista ja lämmön poiston toteutuksesta.
Jos piirit yhdistettäisiin, laitospiirin paine, epäpuhtaudet ja lämpötilan vaihtelu siirtyisivät suoraan palvelimiin. CDU on siis ennen kaikkea erotin, ja vasta toissijaisesti lämmönsiirtolaite. Yksikön toimintaa käsitellään tarkemmin artikkelissa CDU-yksiköt datakeskuksessa.
Piirien erot
| Ominaisuus | Palvelinpiiri (TCS) | Laitospiiri (FWS) |
|---|---|---|
| Ulottuvuus | CDU:lta räkkeihin ja kylmälevyihin |
CDU:lta lämmön poistoon ja |
| Neste | Tyypillisesti 25-prosenttinen propyleeniglykoliseos tai ioniton vesi |
Vesi tai vesi-glykoliseos paikallisten olosuhteiden mukaan |
|
Puhtaus- |
Tiukka, määräytyy kylmälevyjen kanavien mukaan |
Väljempi, määräytyy lämmön- siirtimen mukaan |
| Paine | Pidetään laitospiirin painetta matalampana |
Korkeampi, määräytyy putkiston ja nostokorkeuden mukaan |
| Lämpötila-luokitus | ASHRAE:n S-luokat | ASHRAE:n W-luokat |
| Vastuutaho | Usein laitevalmistaja ja CDU-toimittaja |
Yleensä laitosurakka |
Lämpötilaluokat ratkaisevat laitoksen talouden
ASHRAE:n TC9.9-työryhmä on määritellyt laitospiirille W-luokat W17, W27, W32, W40, W45 ja W+, joissa numero kertoo menoveden ylärajan celsiusasteina. Laiteperäiselle palvelinpiirille on vastaavat S-luokat.
Luokan valinta on laitoksen tärkein yksittäinen lämpötilapäätös, koska se vaikuttaa kolmeen asiaan yhtä aikaa. Mitä korkeampi sallittu menovesi, sitä suuremman osan vuodesta laitos pärjää vapaajäähdytyksellä, sitä arvokkaampaa talteen otettu lämpö on ja sitä pienempi tarve on mekaaniselle jäähdytykselle.
Yläraja tulee kuitenkin laitevalmistajan vaatimuksista, ei suunnittelijan toiveista. Luokka on siis sovittava laitetoimittajan kanssa hankkeen alussa. Tähän liittyy myös lämmönsiirtimen asteisuus: palvelinpiirin menolämpötila ei voi olla laitospiirin menolämpötilaa alempi, ja väliin jää muutaman asteen ero. Jos laitteet vaativat 32 asteen menoveden ja asteisuus on kolme astetta, laitospiirin on tuotava vettä enintään 29 asteessa.
Redundanssi kummassakin piirissä
Redundanssi on suunniteltava piirikohtaisesti, ja tässä tehdään tavallinen ajatusvirhe. CDU-yksikön sisäinen pumppuredundanssi suojaa pumpun vialta, mutta se ei suojaa yksikön vialta. Jos yksi CDU palvelee useaa räkkiriviä, sen vikaantuminen pysäyttää ne kaikki riippumatta siitä, montako pumppua yksikön sisällä on.
Ratkaistavia kysymyksiä ovat:
-
mitä yksittäinen vika saa pysäyttää ja kuinka pitkäksi aikaa
-
onko redundanssi N+1 vai 2N kummassakin piirissä
-
voidaanko yksittäinen CDU tai piirin osa erottaa huoltoa varten salia pysäyttämättä
-
riittääkö laitospiirin kapasiteetti, jos yksi kuivajäähdytin on poissa käytöstä kesähelteellä
-
kestääkö automaatio ja sähkönsyöttö saman vikatilanteen kuin mekaniikka
Näistä viimeinen on se, joka jää useimmin tarkistamatta. Mekaanisesti redundantti järjestelmä ei ole redundantti, jos molemmat pumput saavat sähkönsä samasta keskuksesta tai ohjauksensa samasta säätimestä.
Erotusventtiilit ansaitsevat oman huomionsa. Huollettavuus käytön aikana ratkaistaan sillä, mitä voidaan sulkea pois ilman että sali pysähtyy, ja se päätetään putkistosuunnittelussa. Jälkikäteen lisätty erotusventtiili edellyttää piirin tyhjentämistä.
Toimitusrajat
Toimitusraja tarkoittaa sitä kohtaa, jossa yhden toimittajan vastuu päättyy ja toisen alkaa. Nestejäähdytetyssä salissa rajoja on poikkeuksellisen monta, koska samaan piiriin osallistuu laitevalmistaja, CDU-toimittaja, putkiurakoitsija ja laitosurakka.
Tyypillinen jako on, että laitevalmistaja toimittaa kylmälevyt, räkin jakotukit ja letkut, CDU-toimittaja yksikön, putkiurakoitsija salin putkiston ja laitosurakka lämmön poiston. Rajat eivät kuitenkaan ole vakio, ja juuri siksi ne on kirjattava.
Käytännössä nämä kysymykset kannattaa ratkaista ennen tarjouspyyntöjä:
-
missä fyysisessä pisteessä kunkin toimittajan vastuu alkaa ja päättyy
-
kuka määrittelee nestespesifikaation ja kuka hankkii nesteen
-
kuka huuhtelee piirin ja kuka todentaa puhtauden ennen kylmälevyjen kytkentää
-
kuka täyttää piirin ja vastaa ilmanpoistosta
-
kuka tekee piirien tasapainotuksen ja virtausten todentamisen
-
kenen hyväksyntä riittää siirtymiseen käyttöönoton seuraavaan vaiheeseen
-
miten takuu jakautuu, jos vika johtuu nesteestä tai epäpuhtaudesta
Huuhtelu ja puhtauden todentaminen ovat näistä kriittisimmät, koska niiden laiminlyönti vaurioittaa toisen toimittajan laitetta. Vesikemian vaatimuksia käsitellään artikkelissa [nestejäähdytyksen vesikemia, suodatus ja materiaaliyhteensopivuus] ja käyttöönoton vaiheita artikkelissa [datakeskuksen jäähdytyksen käyttöönotto ja luovutus].
Yleisimmät ongelmat
Lämpötilaluokka päätetään ilman laitetoimittajaa. Suunnittelu etenee oletuksella, ja laitevaatimus tulee vastaan vasta kun putkisto on jo mitoitettu.
Redundanssi suunnitellaan vain mekaniikalle. Sähkönsyöttö ja automaatio jäävät yhteiseksi vikapisteeksi.
Erotusventtiilit karsitaan säästösyistä. Säästö on pieni ja se maksetaan takaisin ensimmäisessä huollossa.
Toimitusrajat sovitaan suullisesti. Ne pitävät siihen asti, kunnes jokin menee rikki.
Puhtausvastuu jää määrittelemättä. Kaikki olettavat jonkun muun huuhdelleen piirin.
Jäähdytyspiirit Finkovalta
Nestejäähdytyspiirien asennus, huuhtelu, käyttöönotto ja huolto on meille käynnissä olevaa työtä suomalaisissa datakeskushankkeissa. Toimimme usein juuri siinä kohdassa, jossa toimitusrajat kohtaavat, eli asennamme ja käyttöönotamme sen mitä eri toimittajat ovat toimittaneet, ja dokumentoimme jokaisen vaiheen.
Samalta toimittajalta hoituvat myös piireihin tarvittavat venttiilit, pumput, virtaus- ja energiamittaus sekä kunnonvalvonta.
Jos hankkeessanne ollaan määrittelemässä piirien rakennetta tai toimitusrajoja, ne kannattaa käydä läpi ennen tarjouspyyntöjä. Toimitusraja, joka sovitaan vasta työmaalla, sovitaan aina jonkun tappioksi. Tutustu myös datakeskuspalveluihimme.
Ota yhteyttä, autamme mielellämme.