Érdekességek

Szerver- és vezérlőtermek hűtésének speciális kérdései

Forrás: hklszaklap.hu - lapszám: 2006/november

Az informatika és számítástechnika olyan szinten részévé vált mindennapi életünknek, hogy a szerver szó jelentésének megfejtése már szinte senkinek nem okoz problémát. Mindeközben viszont nagyon sokan megfeledkeznek arról, hogy ezeknek az elektronikai berendezéseknek a működése csak bizonyos, igen optimálisnak nevezhető körülmények között tökéletes. Ezek a körülmények pedig sokszor a levegő hűtésével érhetők csak el, hiszen maguk a készülékek hőt termelnek, miközben a legtöbb esetben a lehető legkisebb helyre igyekeznek a gépeket besűríteni.

Ennek a kérdésnek a megoldása rendkívül egyszerűnek tűnik: tegyünk fel egy klímaberendezést, és máris meg van oldva a szerverszoba hűtése. Igen ám, csakhogy egy szerverterem hűtése sokkal speciálisabb kérdéseket vet fel, mint hogyha komforthűtésről beszélnénk. Ebben a cikkben a témát a komfortklímák oldaláról közelítjük meg, és nem tárgyaljuk a kifejezetten precíziós klimatizálásra specializált berendezéseket.

A kérdéskör azért speciális, mivel egyrészt a computerek nemcsak nyáron, hanem télen is hőt termelnek, másrészt folyamatosan igénylik a hűtést, harmadrészt nem igazán veszik észre, hogyha a klímaberendezéssel valami probléma történik. Tehát a computerek nemcsak nyáron termelnek hőt, hanem télen is. Éppen ezért egy olyan problémával kell szembenéznünk, hogy van egy olyan szobánk, amely télen is hűtésigénynyel áll elő. Mi sem egyszerűbb ennél - gondolhatnánk -, hiszen télen amúgy is hideg van, így akkor hűteni rendkívül egyszerű dolog. Valóban így lenne, hogyha azok a klímaberendezések, amiket a mindennapokban használunk, nem arra lennének kitalálva, hogy NYÁRON hűtsenek. Éppen ezért télen, amikor sokkal könnyebb lenne elvileg leadni a beltérből elvont meleget a kültérnek, ezek a készülékek egyensúlytalansági állapotba kerülnek, és ezért legrosszabb esetben akár működésképtelenné is válhatnak. Egyszerűen arról van szó, hogy egy téli üzemben működő hűtőberendezést teljesen másképp kell méretezni, szabályozni, mint egy nyári üzemben működőt. Ha pedig arról van szó, hogy ennek a készüléknek télen és nyáron is helyt kell állni, akkor bizony már egyből látható, hogy nem is olyan egyszerű a feladat, amiről beszélgetnünk kell.

Nézzük pár szóban, hogy miért is jelent problémát a téli üzemű hűtés. A klímaberendezés egy olyan készülék, ahol a kül- és a beltéri egységben történő folyamatoknak egyensúlyban kell lenniük. Amennyi hőmenynyiséget elvonunk a beltérből, annyit a kültérbe le kell adni. Ha nem ez történik, a készülék nem fog korrektül működni, egyensúlyhiány áll be, amely a készülék erőlködéséhez vezet, rosszabb esetben a tönkremeneteléhez is. A klímaberendezés télen hűtő üzemmódban történő üzemeltetése tehát azt jelenti, hogy ezt az egyensúlytalansági állapot meg kell szüntetnünk, azaz olyan működési módot kell elérni, amely akkor is üzemképes, amikor a külső hőmérséklet 0 °C alá süllyed. Ez alapvetően két problémát vet fel. Az első kérdés viszonylag egyszerűen megoldható. A klímaberendezésben egy motor van, ami kenést igényel. Ennek a megoldására kenőolajjal van feltöltve a készülék. Ez a kenőolaj azonban 0 °C alatt nem funkcionál tökéletesen, és azt eredményezi, ha hideg olajjal indul el a készülék, hogy nem lesz kenése a motornak, így az tönkremehet.

Ezt egy egyszerű módszerrel ki lehet küszöbölni: egy fűtőszálat kell a motorra rátenni, amely minden olyan esetben, amikor a külső hőmérséklet már túl alacsony ahhoz, hogy az olaj kellő viszkozitása biztosítva legyen, automatikusan bekapcsol, és egy nagyon minimális áramfelvétellel fűti a kompreszszort. Ezzel biztosítja, hogy a benne lévő olaj indításkor megfelelően folyékony legyen. Ezt a megoldást karterfűtésnek nevezik, és korszerű berendezésekben már automatikusan beépítésre kerül. Nehezebb kérdés az egyensúlytalansági állapotot megszüntetni, hiszen ez már egy méretezési probléma, és könnyen belátható az, hogy teljesen más méretezés szükséges egy +40 °C-ban és más egy -5 °C-ban történő hőleadáshoz. A probléma lényege, hogy az a hőcserélő, az a kültéri egységméret, amelyik +40 °C-ban is tud hőt leadni, azaz képes arra, hogy a legnagyobb nyári melegekben is hűtsön, túl nagy ahhoz, ami -5 °C-ban szükséges lenne. Ezért meg kell oldani azt, hogy -5 °C-ban ne vonjon el több hőt a kültéri egységből az átáramló külső levegő, mint amennyi feltétlenül szükséges. Erre kétféle módszer van.

Az egyik, amikor a kültéri egység ventilátorának fordulatszáma szabályozott, azaz minél alacsonyabb a külső hőmérséklet, annál kevesebb levegőt mozgat át a kültérin. Korrekt és jó megoldás, de sajnálatos módon nem elégséges. Ezekkel a megoldásokkal kb. -5 °C-ig lehet hűtőberendezést átalakítani vagy megépíteni oly módon, hogy az nyári üzemben is alkalmas legyen a hűtésre. Ha ennél alacsonyabb hőmérsékleten is hűtésre van szükségünk, akkor más, ennél bonyolultabb megoldások is kellenek, egészen konkrétan a vezérléstechnikához is hozzá kell nyúlni. Ezt olyan módon kell megtenni, hogy a készülék teljesítménye egyensúlyban legyen a kül- és beltéri egységnél. Ha ön már olvasta a szaklap hasábjain az inverteres üzemmód előnyeiről szóló cikkemet, könnyen eljuthat arra a következtetésre, hogy remek lehetőség az inverteres teljesítményszabályozás előnyeinek kiaknázására az, hogy egy ilyen téli hűtés üzemmódban fenntartsuk az egyensúlyi állapotot a kültéri és a beltéri egység között, hiszen egyszerűen azt a problémát kell megoldani, hogy a kültéri egységben az alacsony külső hőmérsékleten elvonható teljesítmény arányában üzemeljen a készülék motorja, azaz a kompresszor, így nem áll fenn az a probléma, hogy túlhűtés-egyensúlytalansági állapot következzen be.

Természetesen vannak olyan rendszerek - különösen a nagyobbakról kell itt beszélnünk - amelyek nem inverter-technológiával is megoldanak -5 °C-nál lényegesen alacsonyabb hőmérsékleten is hűtést, de a rendszer vezérlése itt már olyan elemeket is tartalmaz, amelyet egyébként az egyszerűbb split-klímaberendezések nem. Itt a részletekbe való belebonyolódás nélkül különböző bypass szelepekre és a vezérlés által nyitott, ill. zárt átkötésekre lehet gondolni. A technológiai, ill. szervertermi hűtések legbonyolultabb kérdését ezzel gyakorlatilag megoldottnak is tekinthetjük. A cikk elején említettem még két olyan tényezőt, amik igen lényeges szempontként merülnek fel, amikor ilyen feladat megoldásáról van szó. Az egyik az automatikus újraindítás kérdése. Egy szerverteremben, ha akármilyen rövid áramszünet miatt megáll a hűtés, annak az áram újra megjelenésével természetesen automatikusan újra kell indulnia. Ha ez nem történik meg, akkor nagyon rövid idő alatt bekövetkezhet a készülékeknek, szerverberendezéseknek a túlmelegedése és esetleges leállásuk, ami egy komfortberendezésnél nem jelent problémát, hiszen ott a helyiségben tartózkodó emberek észreveszik, hogy melegük van, és értesítik a szervizet. Ha pedig nem is veszik észre, akkor nem jelentős probléma, hogy nem megy a klímakészülék.

Ezzel szemben a szerverhelyiségek általánosságban nem alkalmasak ilyenfajta riasztásra, így kénytelenek vagyunk a technika megbízhatóságára, ill. az automatikus újraindulásra bízni magunkat. Ez nem egy különösebben bonyolult kérdés, nagyon sok klímaberendezés elektronikája képes erre, de nem automatikus tartozéka a klímaberendezésnek, ezért szervertermi készülék beépítése esetén erre mindig figyelemmel kell lenni. Végül, de nem utolsó sorban természetesen nagyon fontos kérdés a megbízhatóság. Abban az esetben, hogyha szervertermi berendezésekről beszélünk, a klímagépek üzemóra-ideje lényeges nagyobb lesz, mint komfortklímák esetében. Nem elképzelhetetlen a 365 napos üzem sem. Ez pedig csak jó minőségű, megbízható és tartós készülékkel oldható meg üzembiztosan. Nem ritka feladat, hogy különösen kritikus alkalmazások esetében több azonos teljesítményű klímakészülék is beépítésre kerül, hogy bármilyen meghibásodás esetén azonnali indulással rendelkezésre álljon a computer technológia hűtése.

Mi az, amit jómagam ajánlani tudok abban az esetben, ha ilyen feladatról van szó? Leginkább azokat a készülékeket, amelyeket gyárilag erre a feladatra szántak. Gyakorlatilag nagyon kevés gyártó tart szerver- és gyengeáramú termekre alkalmas berendezéseket is a kínálatában, a többiek vagy erre, vagy arra specializálódnak. Az említett cég készülékei alkalmazási módja, hogy komforthűtésre, ill. szerver üzemmódban használjuk-e, egy egyszerű kis mikrokapcsoló, illetve egy kis átkötés beállításával adható meg. Érdekességképpen elmondanám, hogy az átkapcsolásnak azért van jelentősége, mert abban az üzemmódban, ahol a berendezés alkalmas a külső nagyon hideg időben is a hűtésre, egy kis hűtőközeghang hallható a beltéri egységben. Egyszerűen hallani azt, ahogy a csövekben lévő anyag áramlik. Ez komforthűtések esetében, különösen egy olyan cégnél, amely rendkívüli módon ügyel arra, hogy a berendezései a leghalkabbak legyenek, némileg zavaró lehet.

Kicsit talán gyakrabban találkozhatnak azzal a megoldással, hogy ún. téli szett beépítésével próbálják, próbáljuk meg ezt a fajta funkciót ellátni. A téli szett beépítése igazából azt jelenti, hogy azt a kétféle elemet, amelyet a cikk előző részeiben említettem, utólagosan építik bele a készülékbe. Ez egészen konkrétan a karterfűtést, az olaj lehűlését gátló elektromos fűtőszálat jelenti, ill. egy olyan kis elektronikát, amely biztosítja, hogy a ventilátor a külső hőmérséklettel arányos módon áramoltassa át a levegőt a kültéri egységen, azaz hogyha már nagyon lehűlt kint a levegő, akkor csökkentett vagy akár 0 fordulaton működjön a ventilátormotor. Ez a megoldás egy jó minőségű berendezésbe beépítve egy viszonylag biztonságos és működőképes rendszert eredményezhet. A viszonylag szót azért vagyok kénytelen hangsúlyozni, mert ez a megoldás kb. -5, -7 °C-ig nyújthat megfelelő biztonságot.

Ha a szerverhelyiség épületszerkezete olyan, hogy -5, -7 °C külső hőmérséklet alatt már képes az épület önmagában elvezetni azt a hőmennyiséget, amelyet az egyébként fűtetlen szerverszoba termel, akkor ez egy egész korrekt és egész jó megoldás lehet. Ha belegondolunk, egy fűtetlen szoba, amelynek esetleg egy vagy két határoló fala is van a külvilággal, ne adj´ isten nem túl jól szigetelt ablakai vannak, az elég hideg lehet fűtetlen állapotban, így adott esetben elegendő is lehet arra, hogy az oda telepített informatikai berendezések hőterhelését ilyen hidegben már önmagában elvezesse. Ezt azonban elég pontosan ki kell számolni, és csak abban az esetben javasolt a téli szettes alkalmazás beépítése, hogyha a hőmennyiség elvezetés garantálható.

Saját praxisomban találkoztam már olyan problémával, hogy komoly nevű klímaberendezés-gyártó saját gyári téli szettel felszerelt berendezése egyszerűen nem volt képes megbirkózni ezzel a feladattal. A probléma nagyon egyszerű volt: a szerverterem egy irodablokk kellős közepén állt. A legközelebbi külvilággal határos fal minimum 20 méterre volt a szerverszobától, míg a szobát körben természetesen télen jól fűtött irodahelységek vették körül. Ez azt eredményezte, hogy a szerverszobának gyakorlatilag ugyanolyan szintű hűtésre volt szüksége az év 365 napjában. Nyári időszakban igazából komoly épület-hőterhelés már nem érte a szerverszobát, de téli időszakban sem volt semmi lehetőség arra, hogy akár a legkisebb mennyiségű hőt is elvezesse az épület. Erre pedig már nem volt képes -15 °C-ban az a fajta megoldás, ami egyébként - még egyszer hangsúlyozom - gyári, és bizonyos határig teljesen korrektnek tekinthető műszaki megoldás volt.

Vissza a cikkekhez