Szerverhelyiségek klimatizálása

By | 2012. július 17.

Mint azt tudjátok, a hálófelújítás során a hat rendező helyiséget (RACK) is klimatizálnunk kell, ennek kapcsán merült fel bennem a cikk gondolata.

Szeretnék ízelítőt adni pár sorban nektek arról, hogy miért is szükséges a szerver és rack helyiségek klimatizálása, és miért kell erre nagy figyelmet szentelni tervezéskor a későbbi problémák elkerülése érdekében.

Miért is kell a klíma? Nem elég egy nyitott ablak vagy ventilátor?

Hát az első válasz adja magát, azért kell, mert az eszközök fűtenek. Gyakorlatilag egy informatikai készülék esetén a teljes felvett elektronikus teljesítménye hőveszteségnek tekinthető, kivétel ez alól a PoE (Power Over Ethernet) eszközök PoE portjain leadott tápteljesítmény (ilyen pl.: a WiFi AP-k tápellátása a Schönherzben, ami szintén az adatokat is továbbító UTP kábelen történik).

Ez a hőteljesítmény akkora lehet, hogy azt már sima léghűtéssel nem lehet elvezetni. Itt főleg az adott helyiség méreteit és a leadott fűtőteljesítményt kell figyelembe venni. Probléma lehet az is, ha a szomszédos helyiségekbe nem lehet meleg levegőt kivezetni, vagy éppen túl meleg a levegő egy ventilátoros hűtéshez.

Ezen felül, a klímáknak (vagy az ezeknél is összetettebb légkondicionáló rendszereknek – HVAC /Heating-Ventillation-AirConditioning/) más előnyei is vannak. Nemcsak a hőt vezetik el, hanem az adott helyiség, így az ott üzemelő készülékek hőmérsékletét is azonos hőfokon tartják, ezzel is növelve az élettartamukat. Talán ennél is fontosabb, hogy az adott helyiség levegőjének páratartalmát is lecsökkentik (kicsapódik a pára kondenzvízként a hűtőkészülékben), így a hűtött eszközpart gyakorlatilag állandó körülmények között üzemelhet. (További előny lehet, ha porszűrőket is tartalmaz a rendszer, hiszen így a porkoncentrációt is erősen csökkenthetik.)

Hogy miért nem jó a “Nyitott ablak” még télen sem? És miért klímával hűtik a szervertermeket még a sarkkör közelében is? A válasz nagyon egyszerű, a párásodás miatt. Mint azt már az előző bekezdésben is írtam, fontos a hűtött helyiségekben a levegő páratartalmának alacsonyan tartása. Ezért okozhat problémát például az is, ha egy ilyen szerverszobában, ami mondjuk 18°C-os, nyáron, kinyitják az ajtaját, és úgy hagyják. A meleg, párás levegő rendkívül gyorsan beáramlik, a páratartalom pedig kicsapódhat az eszközök (számítógépek, switchek) belsejében, zárlatot és egyéb meghibásodásokat okozva. Ezért nem szabad tehát kívülről, párás, más összetételű levegőt beengedni.

Hogyan kell méretezni a klímarendszereket, milyen eszközöket kell választani?

Ökölszabály, hogy ha a helyiségben elhelyezhető, és a költségkeretbe is belefér, akkor legalább két hűtőkészüléket kell felszereltetni, melyek közül ez egyik is le tudja hűteni a helyiséget (így legalább 1-redundáns rendszert kapunk). Tehát már az egyik készüléket is túl kell méretezni, a megfelelő biztonság érdekében.

A méretezésnél először is figyelembe kell venni a hűtendő eszközök összes teljesítményét (nyilván ez adja a várható hőterhelés maximumát), és a várható bővítéseket (esetleg a piaci trendek figyelembe vételével), tekintve, hogy egy klímarendszer nagyon drága, és 10-15-20 évre tervezzük. A kapott értéket érdemes megszorozni 1,5-2-vel, így megfelelően túlméretezzük a rendszert. Ez most soknak tűnik, de a tapasztalatok azt mutatják, hogy ez a módszer beválik. (Nagyobb szervertermekre természetesen sokkal összetettebb matematikai módszerek vannak.)

Sajnos ezen felül beleszólhatnak olyan tényezők is, hogy például elég lenne egy 3,5 kW-os hűtőgép, de a hűtendő helyiség olyan helyen van, hogy több (hosszabb) klímacső kell mint amit egy 3,5kW-os gép kompresszora elbír, így egy nagyobb, 5kW-os gépet kell beépíteni.

Az eszközök kiválasztásánál arra is figyelni kell, hogy az ilyen helyiségeket télen is üzemeltetni kell, tehát csak olyan gépet szabad választani, amelynek a kültéri egysége fagyokban is üzemképes. (Ezek ipari készülékek!) Itt kell megemlítenem, hogy sokan, tévesen, az inverteres készülékeket automatikusan téliesítettnek veszik, mivel ezek kompresszorai -15°C-ig üzemképesek. Igen, pár órára, otthoni felhasználásra, és azt is meg kell jegyezni, hogy 0°C alatt exponenciálisan csökken a gépek leadott teljesítménye, tehát -15°C körül már valószínűleg alig hűtenek valamit.

Az elhelyezés problémái

Amikor ilyen rendszert tervez az ember – főleg első alkalommal – sok olyan problémával szembesülhet, amiről addig nem is gondolta, hogy létezik.

Az első ilyen, hogy elfér-e egyáltalán a hűtőkészülék beltérije a hűtendő helyiségben. Találkoztunk már akkora RACK-el, ami kisebb volt mint egy szekrény. Szenvedés találni olyan gépet, aminek a beltérije felfér a plafon alá, arról nem is beszélve, hogy a redundancia szóba sem jöhetett, jó hogy egy gép befért.

Ezután jön a klímacsövek és a kültéri egységek elhelyezése. Itt a legnagyobb korlátozó tényezők a cső hossza (ezekre minden gép esetén van egy maximum érték mind a vízszintes, mind pedig a függőleges csőhosszra nézve), valamint a tűzbiztonság, ugyanis sok helyen egyszerűen nem lehet néhány falat (tűzszakasz-határt) átfúrni, így komoly gondot okozhat a csövek elvezetése.

Ugyanilyen probléma lehet, hogy minden egyes hűtőgép beltéri egységéből el kell vezetni a cseppvizet (kondenzvíz) az épületen kívülre, vagy a csatornába, ha lehet gravitációs úton, hiszen egy cseppvíz-szivattyú meghibásodása esetén egész komoly gondokat (vízzel való elárasztás…) okozhat.

Ezek után figyelmet kell fordítani a kültéri egységek elhelyezésére. Lehetőleg úgy kell kirakni őket, hogy szélvédett, félárnyékos helyen legyenek, ne egymásba fújják a meleg levegőt. Az sem árt, ha jól megközelíthetőek, a karbantartás és szervizelés miatt. Szintén fontos (ezen az éghajlaton), hogy a készülékek legalább 40 cm-re legyenek a talajtól, azaz hóhatár felett.

És még csak ezután jön, hogy az építési jogszabályokat is figyelembe kell venni. Magyarországon például a települések 99%-ban tilos úgy elhelyezni hűtőgépet (bármit) egy épület homlokzatán, hogy az közterületről látható legyen. Ezért sok esetben a tető a megfelelő választás. Ha már a tetőnél tartunk, ne felejtsük el a gép választásakor megnézni az épület magasságát, és a leendő hűtőgép méreteit és súlyát. Ha ugyanis belül nem tudjuk felvinni (pl. lifttel, vagy lépcsőn), akkor daruzni kell a gépet, ezt viszont csak adott magasságig lehet megoldani, és nagyon költséges is. Adott épületmagasság fölött már csak a helikopteres szállítás maradt, ami viszont még drágább, és néhány helyen nem is engedélyezett.

Végezetül nem árt elgondolkodni a klímakészülék áramellátásáról. Ezek a gépek elég hatékonyak, de így is nagyon nagy teljesítményeket vehetnek fel. Ez sokszor ipari áramot, speciális vezetékeket és kapcsolóeszközöket kíván. Ugyanide tartozik, hogy ha egy hűtött szerverhelyiség szünetmentes tápellátással rendelkezik, akkor ennek csak úgy van értelme, ha a klímarendszer is szünetmentes ellátáson van, azonban ennek igen nagy lehet a költsége, tekintve a teljesítmény szinteket. Ha ez nem megoldható, akkor kell egy automatikus rendszer, ami a klíma leállásakor vagy a hőmérséklet egy adott szintjénél szabályosan leállítja a helyiségben üzemelő készülékeket (és természetesen riasztja a személyzetet, már a klíma leállásakor). Ez mutatja azt is, hogy elengedhetetlen az ilyen szerverszobák hőmérsékletének folyamatos monitorozása.

Hűtött helyiség üzemeltetése

Eljutottunk addig, hogy megterveztük és kiviteleztük vagy kiviteleztettük a hűtőrendszerünket. Hogyan üzemeltessük? Mire figyeljünk?

Egyrészt, ha gazdaságosan szeretnénk üzemeltetni a hűtést, állítsuk be a hőmérsékletet jól. Fontos a hűtés, de nem sarkvidéki körülményeket kell tartani, csak állandóakat. 21-25°C közötti hőmérséklet tökéletes választás, és még megfázni sem fogunk. (1°C-nyi túlhűtés/fűtés nagyjából 6%-nyi energiatöbbletet jelent!)

Ugyanilyen fontos a megfelelő szigetelés. Ha lehet a fal is legyen szigetelt, de ha ezt nem tudjuk megoldani, az kisebb probléma. Az ablakok és nyílászáról azonban mindenképpen zárjanak tökéletesen (igen, ne legyen semmilyen huzat, hiszen az párát és port hoz be, és hideget visz ki).

Ha van ablaka a helyiségnek, akkor figyeljünk az árnyékolás technikára, ha esetleg sütheti a nap, akkor válasszunk fényvisszaverős árnyékolót, vagy legalább egy sötétítő függönyt.

Ugyanilyen fontos (főleg a kisméretű szobáknál), hogy az ajtót mindig zárjuk, akkor is ha bementünk. A nyitva hagyott ajtón kimegy a hideg, bejön a por és a pára, ami főleg egy kisméretű (1-2 nm-es) helyiség esetén már 1-2 perc alatt komoly gondot okozhat. A legjobb ha az ajtó rugós, és automatikusan becsukódik, így nem lehet nyitva felejteni.

Karbantartás

A klímarendszereknél elengedhetetlen fontosságú a rendszeres karbantartás és ellenőrzés. Átlag évi 2-4 alkalommal meg kell mérni a gáznyomást a csőrendszerben (folyadékhűtő esetén a folyadékkör nyomását is). Érdemes ellenőrizni szemrevételezéssel a csövek, a kompresszor, a hűtőrács és a vezetékek, szigetelések állapotát.

Ha szükséges, a kültéri egység hűtőrácsát ki kell mosni vegyszeres vízzel. Például a nyárfák virágzásából származó szöszöket nagyon szépen meg tudják enni a gépek, akár olyan szinten, hogy 1-2 cm vastag “szőnyeget” lehet lehántani róluk. (Mondanom sem kell, ez nagyon nagy mértékben rontja a teljesítményt, hosszútávon tönkreteheti a gépet.)

Szintén ellenőrizni kell a beltéri egységeket, gomba és baktériumölővel fertőtleníteni a hűtőrácsot (pl. senki sem szeretne a szerverteremben történő munka közben legionellával megfertőződni, vagy gombás tüdőgyulladást kapni…). Ugyanígy mint kültéren, a beltériben is ki kell mosni a filtereket, porszűrőket.

Kis gyakorlattal ezeket a munkákat bárki elvégezheti, de érdemes őket szakemberre, szakcégre bízni, és az adott céggel karbantartási szerződést is kötni, ugyanis csak ekkor lehetünk benne biztosak, hogy egy hiba esetén idejében kijönnek elhárítani azt. (Valamint a garancia érvényesítéséhez is szükséges a szakcég által aláírt karbantartási lapok felmutatása.)

Zárszó

Mint látjátok, a szervertermek üzemeltetése és tervezése nem csak számítógépek macerálásából áll, annál sokkal több. Még egy ilyen, elsőre jelentéktelennek tűnő dolog, mint a hűtőrendszer kialakítása is mérnöki megfontolásokat és tervezést igényel, egy külön tudomány.

Hogy honnan tudjuk mindezt? Könyvekből, internetről…és leginkább tapasztalatokból. Sajnos azért vagyunk ennyire tisztában a buktatókkal, mert a Schönherz szervertermének üzemeltetése közben szinte valamennyibe sikerült belefutni. Vagy a tapasztalatlanságunk miatt, de  leginkább azért, mert a kezdeti rendszereket külön cégek kivitelezték, a megfelelő szakértelem nélkül. Nem feltétlen mondhatjuk, hogy nem értettek a klímákhoz, viszont nem rendelkeztek azokkal a speciális ismeretekkel, hogy hogyan kell szervertermek hűtését megtervezni, illetve azt sem tudták, hogy pontosan mi lesz a helyiségben, amit hűteni kell majd (Így nem is lehet tervezni…). Csak a PPP szerződésbe beírt számot nézték, ami megadta a szükséges hűtőteljesítményt (amit tőlünk senki sem kérdezett meg), de mást nem.

A lényeg, hogy most már tudjuk ezeket, és többé nem szeretnénk belefutni. Éppen ezért, nagy körültekintéssel terveztük meg a szinti rendezőhelyiségek hűtését, ugyanis a hálózatfelújításhoz szükséges egy hűtőrendszer kiépítése oda is. A tervezés, engedélyeztetés, kivitelező keresése, az önkormányzattal, egyetemmel és az üzemeltetővel való egyeztetés és a finanszírozás megoldása ezzel együtt is 1 évig tartott, és ezalatt kb. 2-300 oldal dokumentációt állítottunk elő, 9 céggel egyeztettünk, kb. 30 árajánlatot kértünk mire sikerült. És a kivitelezés még hátra van…de ez már egy másik cikk témája lesz.

  • pali

    A Kármánban is csak a szenvedés van a klímákkal…