Wielokrotnie na łamach Ch&K publikowane były artykuły omawiające różnorodne rozwiązania oparte o urządzenia mniej lub więcej ukierunkowane na zapewnienie utrzymania precyzyjnych wartości temperatury i wilgotności w pomieszczeniach wymagających odpowiedniego reżimu klimatycznego. Wspominano o logicznej konieczności wcześniejszego zaplanowania rozłożenia elementów konstrukcyjnych infrastruktury w celu maksymalnie korzystnego utrzymania parametrów powietrza w pomieszczeniu serwerowni/centrum obliczeniowym (z ang. server room/data center) oraz „kanalizowania” przepływu powietrza związanego z istnieniem korytarzy gorącego i zimnego powietrza (z ang. hot spot lub hot aisle). Opisywane były również różne sposoby rozmieszczenia urządzeń w odniesieniu do podniesionej podłogi w pomieszczeniach wymagających, ale także pozwalających na jej zastosowanie. Określono minimalne odległości związane bezpośrednio z zastosowaniem standardowych wielkości paneli podłogowych oraz sposób postępowania przy projektowaniu elementów strukturalnych pomieszczeń komputerowych. W swoim artykule chciałbym się jednak skupić na zupełnie innym aspekcie, a mianowicie energooszczędności systemów klimatyzacyjnych i ich niezawodności, a co z tym jest również związane serwisie systemów klimatyzacyjnych w serwerowniach i centrach obliczeniowych.

Dzisiejsze trendy, prócz rozwiązań systemowych, na pierwszym miejscu stawiają aspekt bezpieczeństwa serwerowni i obejmujący tym zagadnieniem obszar bezpieczeństwa informatycznego, energetycznego i eksploatacyjnego.

Bezpieczeństwo informatyczne jednoznacznie związane jest z systemem zabezpieczeń software oraz infrastruktury pomieszczeń i budynków, natomiast bezpieczeństwo energetyczne i eksploatacyjne to zaopatrzenie systemów w ciągłość dostarczania energii elektrycznej i niezawodność działania systemów wspomagających, w tym systemów klimatyzacji.

Elementem dopełniającym obrazu wyzwań jakie stoją przed inwestorem i projektantem są, powiązane ściśle z finansowaniem inwestycji i dalszym użytkowaniem, aspekty energochłonności i niezawodności systemu, na który składa się oprócz urządzeń IT i towarzyszących im instalacji wspomagających – także jak wspomniano system klimatyzacji. Z projektowaniem i wykonaniem systemu klimatyzacji inwestorzy spotkają się przy planowaniu nowych inwestycji, ale także przy modernizacji starych. W istniejących pomieszczeniach serwerowni zmiany podyktowane są wprowadzeniem coraz nowocześniejszych systemów IT wymagających m.in. zwiększenia mocy systemów chłodzących lub spowodowane są wzrostem liczby zastosowań bardziej wydajnych systemów doprowadzenia i rozprowadzenia chłodu oraz odbioru ciepła. Zwłaszcza ten ostatni element jest szczególnie ważny w kontekście opisywanych zjawisk recyrkulacji i kumulowania się „gorących” miejsc wokół bloków serwerów.

Systemy klimatyzacyjne oraz stosowane urządzenia mają różnorakie zastosowania i funkcje, które równocześnie przejawiają zalety jak i wady, często dyskwalifikujące je ze względu na specyfikę wykorzystywanych pomieszczeń lub systemów informatycznych (typów serwerów). Każdy z producentów systemów klimatyzacyjnych do zastosowań w serwerowni próbuje przekonać inwestora o wyższości jego rozwiązania, ale tak naprawdę wszystkie cechy systemów łączy na końcu kontekst oceny niezawodności i sprawności działania systemu oraz to, co najważniejsze dla inwestora będącego równocześnie użytkownikiem – energochłonność powiązana z ekologią.

Projektant proponując rozwiązanie chłodzenia serwerowni powinien oprzeć swój wybór na celowości zastosowania systemów chłodzenia – inną dla nowo planowanych inwestycji wykorzystujących nowo budowane pomieszczenia lub adoptujące istniejącą infrastrukturę budowlaną oraz zdecydowanie odmienną przy modernizacji istniejącego systemu.

Większość firm specjalizujących się w dostawach urządzeń i systemów stara się zachować unikalność rozwiązań upatrując w tej odrębności możliwość związania inwestora z firmą, przynajmniej na czas gwarancji. W praktyce dla tzw. świętego spokoju inwestorzy (albo firmy eksploatacyjne) starają się zachować substancję struktury instalacji klimatyzacji nienaruszoną w zakresie stosowanego rozwiązania i marki. Zdrowy rozsądek podpowiada, iż takie przywiązanie niekiedy może być bardzo kosztowne. Odrębność rozwiązań sprowadza się przede wszystkim do logiki działania systemu (np. transport chłodu pośrednim czynnikiem lub bezpośrednio powietrzem) oraz systemów sterowania, stanowiących największe niebezpieczeństwo eksploatacyjne. Bez względu na uzależnienie, czy też nie, od jednego dostawcy, zastosowanie systemów klimatyzacji precyzyjnej powoduje konieczność utrzymywania części zamiennych, a przede wszystkim, co osobiście sugeruję, zapasowych sterowników z wgranym firmowym softwarem. Jest to podstawowy wymóg przy obiektach wymagających niestandardowych rozwiązań, lecz równocześnie kosztotwórczy jako ewentualny element budowania strategii cenowej firm – tani zakup, ale drogi serwis. Niestety bardzo często inwestor lekceważy ten fakt i pozostawia dostawcy sposób zabezpieczenia serwisu oczekując jedynie wirtualnie krótkiego czasu reakcji, co podkreśla się z reguły jako tzw. max. czas reakcji 2 godziny. Ten aspekt stanowi największą bolączkę z punktu widzenia bezpieczeństwa instalacji, ale także przyszłych kosztów (rys. 2).

Na podstawie przeprowadzonych wywiadów i obserwacji należy stwierdzić, iż inwestorzy rozważając modernizacje starych serwerowni, lub też planując nowe inwestycje, bardzo często przeszacowują powyżej rzeczywistych oczekiwań nie tylko bezpośrednio hardware i software, ale także wielkość systemu klimatyzacyjnego, powierzchnię i wyposażenie techniczne. Podejmując decyzje przeszacowują tym samym inwestycję pod względem energochłonności, co w obliczu zwiększających się kosztów energii stawia opłacalność całej inwestycji w niekorzystnej konfiguracji ekonomicznej. Jak już wspomniano wyżej, aspekt energetyczny i oszczędności energii stanowią niezbędny element strategiczny podejmowanych decyzji i na pewno dogłębna analiza powinna być w centrum zainteresowania inwestora. Na przestrzeni ostatnich 5÷7 lat koszty energii elektrycznej wzrosły około 3÷4 razy i spowodowało to sytuacje, w której nierozważne decyzje przy projektowaniu były przyczyną zwiększenia kosztów zakupu nowych, bądź modernizacji istniejących instalacji klimatyzacyjnych. Dodając do tego także pierwsze lata eksploatacji, błędne wybory spowodowały bolesne w skutkach finansowych znaczne przekroczenie kosztów eksploatacji! Skutkiem takich decyzji były zanotowane spadki zysków dostawców systemów IT. Na szczęście w konsekwencji pojawienia się zjawisk kryzysowych zanotowano większe zainteresowanie szczegółami związanymi z modernizacją, bądź instalowaniem nowych technologii chłodzenia, wliczając w to także droższe inwestycyjnie rozwiązania.

Zwiększone koszty eksploatacji generowane są także w związku ze zwiększeniem w ciągu ostatnich 10 lat energetycznego zapotrzebowania serwerowni określanych na poziomie ok. 40÷50% oraz ze zwiększeniem kosztu jednostkowego energii elektrycznej. Wzrost zapotrzebowania energetycznego był spowodowany pojawieniem się rodziny serwerów o zagęszczonej emisji ciepła (blade serwer) i to o około 20÷30% w porównaniu do standardowych rozwiązań. Pomimo znacząco korzystnego ograniczenia współczynnika PUE wykorzystania energii (Power Usage Effectivness) do poziomu około 1,2 PUE, przy pełnym obciążeniu – problem ekonomiczny energochłonności instalacji pozostał. Efektywność wykorzystania energii stanowi proporcję zużycia energii bezpośrednio dostarczoną serwerowni do zużycia energii przez urządzenia IT (serwery, routery itp.). Jest to miernik, którym posługujemy się przy ocenie energochłonności instalacji, na który oprócz kosztów energii instalacji klimatyzacyjnych ma wpływ efektywne wykorzystanie infrastruktury IT (rys. 3). (…)

LITERATURA
[1] Uniflair. Prezentacje systemów blade serwers, www.unflair.com
[2] Blue Box Group, Prezentacje urządzeń, www.bluebox.it
[3] White Paper 46 Vol. 7 – APC Schneider Electric.
[4] Benaroya Companies – South Hill & Technology Center, Washington – USA.
[5] Materiały konferencji Intelec San Diego.
[6] Rozważanie zastosowań chłodzenia w serwerowniach, IBM. 2007.
[7] Revolutionizing Data Center Energy efficiency. McKinsey & Company. 2008.
[8] EPA – materiały konferencyjne z 2006 roku.