Горячие и холодные коридоры в серверной: проектирование и реализация
Первые серверные комнаты напоминали склад — оборудование расставляли как придется, лишь бы влезло. Кондиционеры дули изо всех сил, серверы всё равно перегревались, а счета за электричество росли быстрее, чем мощность процессоров. Потом кто-то умный заметил очевидную вещь: холодный и горячий воздух смешиваются, и мы охлаждаем уже подогретый воздух. Так родилась концепция горячих и холодных коридоров — решение настолько простое, что непонятно, как до него не додумались раньше.
От хаоса к порядку: почему коридоры работают
В традиционной серверной воздух движется как попало. Холодный воздух из кондиционера смешивается с горячим от серверов где-то посередине помещения. В результате на вход серверов поступает не 20°C, как планировалось, а все 28°C. Кондиционеры работают на износ, пытаясь компенсировать это смешивание.
Горячие холодные коридоры решают проблему радикально — физически разделяют потоки. Серверные стойки выстраиваются в ряды, лицевыми панелями друг к другу. Пространство между лицевыми панелями становится холодным коридором, куда подается охлажденный воздух. Задние панели стоек выходят в горячий коридор, откуда нагретый воздух удаляется.
Физика процесса элементарна. Холодный воздух подается только туда, где он нужен — прямо к воздухозаборным отверстиям серверов. Горячий воздух сразу изолируется и удаляется, не успев смешаться с холодным. КПД системы охлаждения вырастает на 30-40%, а это прямая экономия денег.
Анатомия правильного коридора
Организация воздушных потоков серверной начинается с планировки. Стойки расставляются параллельными рядами с расстоянием 1,2-1,8 метра между лицевыми сторонами для холодного коридора и 0,9-1,2 метра между задними для горячего. Почему именно столько? Меньше — неудобно обслуживать, больше — лишний объем для охлаждения.
Но просто расставить стойки рядами недостаточно. При мощности более 5 кВт на стойку обязательна физическая изоляция коридоров. Это могут быть:
- Сплошные двери на торцах коридоров
- Крыша из поликарбоната или стекла над коридором
- Герметичные проходы между стойками
- Шторы из прозрачного винила (бюджетный вариант)
Критически важны заглушки в стойках. Каждый пустой юнит — это дыра, через которую горячий воздух прорывается в холодный коридор. Одна незакрытая 3U-дыра может повысить температуру на входе соседних серверов на 5-7°C.
Откуда берется холод и куда девается тепло
Классическая схема подачи холодного воздуха — через фальшпол высотой 60-90 см. Под полом создается избыточное давление, воздух поднимается через перфорированные плитки прямо в холодный коридор. Естественная конвекция помогает процессу — холодный воздух снизу, горячий уходит вверх.
Но фальшпол — не единственное решение. В современных ЦОДах применяют:
| Способ подачи | Преимущества | Недостатки |
|---|---|---|
| Фальшпол | Равномерное распределение, естественная конвекция | Дорого, требует высоты помещения |
| Потолочная подача | Подходит для низких помещений | Против естественной конвекции |
| Межрядные кондиционеры | Точечное охлаждение, высокая эффективность | Дорогое оборудование |
| Активный пол | Управляемые потоки, адаптация под нагрузку | Сложность, высокая стоимость |
Межрядные кондиционеры заслуживают отдельного упоминания. Они встраиваются прямо между стойками и дуют холодным воздухом в изолированный холодный коридор. Короткий путь воздуха означает минимальные потери, максимальную эффективность. Такие системы позволяют охлаждать стойки мощностью до 30 кВт.
Активный пол — когда обычного недостаточно
При плотности оборудования выше 10 кВт на стойку пассивной подачи воздуха через фальшпол становится недостаточно. Тогда применяют "активный пол" — систему с встроенными вентиляторами, датчиками и управляемыми заслонками.
Вентиляторы в полу создают направленные потоки воздуха точно туда, где нужно охлаждение. Датчики температуры постоянно мониторят ситуацию, система автоматически перераспределяет потоки. Если один сервер начинает греться сильнее обычного, к нему направляется дополнительный поток холодного воздуха.
Звучит как космические технологии? На деле это просто автоматизация того, что раньше делал системный администратор, переставляя перфорированные плитки и регулируя заслонки вручную.
Цена вопроса и подводные камни
Переход на систему горячих и холодных коридоров — это инвестиция. Базовая реализация с минимальной изоляцией обойдется в 300-500 тысяч рублей на 10 стоек. Полноценная изоляция с дверями и крышей — уже миллион-полтора. Межрядные кондиционеры добавят еще столько же.
Но это еще не все сложности. Низкие потолки (менее 3 метров) серьезно ограничивают возможности. Нет места для нормального горячего коридора сверху, приходится изощряться с боковым удалением воздуха.
Нестандартное оборудование — отдельная головная боль. Сетевое оборудование часто имеет боковой выдув воздуха. Старые серверы могут иметь обратную схему обдува. Всё это нарушает стройную концепцию коридоров, требует дополнительных решений.
Масштабирование тоже может стать проблемой. Добавить пару стоек в существующий коридор — целый квест с перепланировкой изоляции. А если новое оборудование имеет другую глубину? Придется либо оставлять щели (привет, потери эффективности), либо городить адаптеры.
Мониторинг и эксплуатация: дьявол в деталях
Построить коридоры — полдела. Нужно еще поддерживать их эффективность. Главный враг — энтропия. Со временем появляются щели в изоляции, выпадают заглушки, накапливается пыль.
Система мониторинга должна включать:
- Датчики температуры на входе и выходе каждого коридора
- Измерение перепада давления между коридорами
- Контроль влажности (конденсат — убийца электроники)
- Мониторинг скорости воздушного потока
Регулярный обход с тепловизором поможет найти утечки воздуха и горячие точки. Раз в квартал проверяйте целостность изоляции, состояние заглушек, чистоту воздушных фильтров.
Реальные кейсы: учимся на чужом опыте
Компания X построила новый ЦОД с полной изоляцией коридоров. Результат: PUE (Power Usage Effectiveness) упал с 2.0 до 1.4. Это означает, что раньше на каждый киловатт полезной нагрузки тратился еще киловатт на охлаждение, теперь — только 400 ватт. Экономия — 2 миллиона рублей в месяц.
Компания Y попыталась сэкономить, сделав изоляцию только из штор. Первые полгода всё работало отлично. Потом шторы начали рваться от постоянного потока воздуха, появились щели. Эффективность упала на 20%. Пришлось переделывать на жесткую конструкцию.
Компания Z столкнулась с проблемой при модернизации. Новые блейд-серверы оказались на 10 см глубже старых. Пришлось выносить их в отдельный ряд и строить новый коридор. Мораль: планируйте с запасом.
Что выбрать для вашей серверной
Если у вас меньше 10 стоек с суммарной мощностью до 30 кВт — можно обойтись базовым разделением без полной изоляции. Просто правильно расставьте стойки, установите заглушки, организуйте направленные потоки.
При мощности 5-10 кВт на стойку уже нужна изоляция хотя бы холодного коридора. Это даст максимальный эффект при разумных затратах.
Для высокоплотных инсталляций (более 10 кВт на стойку) обязательна полная изоляция и, скорее всего, межрядные кондиционеры или активный пол.
Система горячих и холодных коридоров — это не просто тренд, а проверенное решение для эффективного охлаждения. Да, требуются инвестиции и грамотное проектирование. Но результат — стабильная работа оборудования, снижение расходов на электроэнергию и возможность разместить больше серверов в том же помещении — того стоит. Главное — подходить к вопросу системно, учитывать особенности вашей инфраструктуры и не экономить на мелочах типа заглушек. Они окупятся быстрее, чем вы думаете.
