CRAC czy CRAH: na czym polega różnica?
Obie stoją na sali IT i obie przetłaczają powietrze z sali. Naprawdę różni je to, dokąd trafia ciepło, gdy już opuści wymiennik.
Opcje
- CRAC (Klimatyzator sali komputerowej (computer room air conditioner)) – Szafa klimatyzacji precyzyjnej z własnym obiegiem chłodniczym z bezpośrednim odparowaniem (DX).
- CRAH (Centrala powietrzna sali komputerowej (computer room air handler)) – Szafa klimatyzacji precyzyjnej z chłodnicą wodną zasilaną z centralnej instalacji wody lodowej.
CRAC i CRAH wyglądają na sali IT podobnie i wykonują w niej podobną pracę: zasysają ciepłe powietrze, przepuszczają je przez wymiennik i oddają schłodzone powietrze w stronę wlotów sprzętu. Ich rola w przepływie powietrza jest na tyle zbliżona, że obie nazwy często stosuje się zamiennie – robią to nawet sprzedawcy tych urządzeń.
Różnica jest termodynamiczna, a nie architektoniczna. CRAC ma własny układ chłodniczy: sprężarkę, parownik z bezpośrednim odparowaniem i drogę oddawania ciepła na zewnątrz. CRAH nie ma żadnego układu chłodniczego – to wymiennik i sekcja wentylatorów, a pracę chłodniczą wykonuje coś innego: instalacja agregatów wody lodowej, która obsługuje też każdy inny CRAH w tym samym obiegu. Wszystkie pozostałe różnice wynikają z tego jednego faktu.
Zestawienie
| CRAC | CRAH | |
|---|---|---|
| Co odbiera ciepło | Obieg chłodniczy z bezpośrednim odparowaniem (DX) wewnątrz jednostki. | Chłodnica wodna; chłodzenie odbywa się w centralnej instalacji. |
| Gdzie jest sprężarka | W jednostce, na sali IT. | W instalacji agregatów wody lodowej, poza white space. |
| Czego jednostka potrzebuje od budynku | Rurociągów czynnika chłodniczego i drogi oddawania ciepła – skraplacza chłodzonego powietrzem albo obiegu wody skraplacza. | Rurociągów zasilania i powrotu wody lodowej oraz instalacji o wydajności wystarczającej, by ją obsłużyć. |
| Co kosztuje awaria jednej jednostki | Wydajność tej jednostki. | Wydajność tej jednostki – ale awaria instalacji lub obiegu może dotknąć każdy CRAH, który obsługują. |
| Jak regulowana jest wydajność | Stopniowanie sprężarek albo, zależnie od jednostki, sprężarki o zmiennej prędkości lub typu digital scroll. | Prędkość wentylatorów i modulacja zaworu chłodnicy względem temperatury wody zasilającej, jaką dostarcza instalacja. |
| Jak ograniczyć pracę sprężarek | Rozwiązania na poziomie jednostki – sekcje ekonomizera powietrznego, ekonomizery z pompowanym czynnikiem chłodniczym. | Ekonomizer wodny w instalacji chłodniczej, z którego korzysta naraz każda jednostka w obiegu. |
| Gdzie odbywa się serwis | Prace przy układzie chłodniczym odbywają się na sali IT. | Większość prac przy układzie chłodniczym odbywa się w instalacji, z dala od pracującego sprzętu. |
| Co musi obejmować redundancja | Zestaw jednostek oraz ich drogę oddawania ciepła. | Zestaw jednostek oraz agregaty wody lodowej, pompy, rurociągi i zawory. |
| Gdzie zwykle się sprawdza | Mniejsze serwerownie, obiekty brzegowe (edge) i modernizacje bez instalacji chłodniczej i bez planów jej budowy. | Hale, w których centralna instalacja jest już uzasadniona, albo kampusy, które już ją mają. |
Skrót opisuje ścieżkę ciepła, a nie przepływ powietrza
Obie rodziny jednostek robią z powietrzem to samo. Wentylatory zasysają powietrze powrotne przez filtry, powietrze oddaje ciepło w wymienniku, a schłodzone trafia na salę – pod podłogę techniczną, przez plenum górne albo prosto z przodu jednostki, zależnie od układu. Ani „CRAC”, ani „CRAH” nie mówi nic o kierunku przepływu, technologii wentylatorów ani o tym, czy sala ma zabudowę korytarzy.
Skrót mówi natomiast, co dzieje się po drugiej stronie wymiennika. W CRAC czynnik chłodniczy odparowuje w wymienniku, sprężarka podnosi jego ciśnienie, a ciepło oddaje skraplacz – do powietrza zewnętrznego albo do obiegu wody skraplacza i wieży chłodniczej. W CRAH woda lodowa ogrzewa się, przepływając przez wymiennik, i wraca do agregatu wody lodowej, który chłodzi cały obieg.
Do czego naprawdę zobowiązuje centralna instalacja
Wybór wody lodowej to nie tylko wybór jednostek na sali. Zobowiązuje obiekt do utrzymania agregatów, pomp, rurociągów, naczyń wzbiorczych i układów uzupełniania wody, uzdatniania wody oraz koncepcji redundancji dla tego wszystkiego. Obieg staje się wspólną zależnością: to dzięki niemu można prowadzić strategię efektywności na poziomie całej instalacji i to on może wyłączyć więcej niż jedną jednostkę naraz.
Dlatego o redundancji zestawu CRAH trzeba rozmawiać inaczej niż o redundancji zestawu CRAC. Policzenie zapasowych jednostek odpowiada na pytanie o salę. Nie mówi, czy samą drogę wody lodowej można serwisować albo stracić bez przerywania obciążenia – a to jest to samo pytanie, które lekcja o łańcuchu zasilania zadaje o torach elektrycznych, tylko zastosowane do drogi mechanicznej.
Efektywność zależy od instalacji, a nie od nazwy
CRAH nie jest z natury bardziej efektywny niż CRAC. Dziedziczy efektywność instalacji, która go zasila. Duża centralna instalacja z agregatami dobrze pracującymi przy częściowym obciążeniu i ze sporą liczbą godzin pracy ekonomizera wodnego może być bardzo efektywna – i korzysta na tym naraz każda jednostka w obiegu. Mały obiekt bez instalacji nie zyska tej przewagi, zmieniając nazwy swoich jednostek.
Opublikowane wytyczne dotyczące efektywności i pomiary z rzeczywistych obiektów wskazują to samo: duże oszczędności daje zarządzanie przepływem powietrza, strategia temperatury nawiewu i godziny pracy ekonomizera, a nie sam wybór rodziny jednostek. Sala pełna efektywnych jednostek nadal marnuje energię, jeśli schłodzone powietrze omija sprzęt i wraca, nie wykonawszy żadnej pracy.
Domeny awarii mają różne kształty
W przypadku jednostek DX awaria zwykle ogranicza się do samej jednostki i jej własnej drogi oddawania ciepła. Redundancja to głównie pytanie, ile jednostek ma sala i czy pozostałe pokryją obciążenie tam, gdzie ono faktycznie jest – zapasowa jednostka na niewłaściwym końcu długiej hali nie schłodzi jej gorącego końca.
Przy wodzie lodowej redundancja na poziomie jednostek jest konieczna, ale niewystarczająca. Pompa, zawór, sekwencja sterowania albo odcinek rurociągu mogą być wspólne dla wielu jednostek. Nazwanie takiej wspólnej zależności wprost to ta sama dyscyplina, którą Akademia stosuje do torów zasilania A/B: zdublowane oznaczenia na dole nie tworzą niezależności, jeśli droga powyżej jest wspólna.
Przy dużej gęstości żadna z nich nie wystarczy
Chłodzenie powietrzem sali ma praktyczny sufit. Gdy rośnie gęstość mocy w szafach – a wdrożenia AI i HPC mocno ją podbijają – ilość powietrza potrzebna do odebrania ciepła staje się trudna do dostarczenia i utrzymania w ryzach, bez względu na to, co wytwarza zimne powietrze. Wymienniki ciepła na tylnych drzwiach, płyty chłodzące direct-to-chip i chłodzenie immersyjne przenoszą część lub całość ciepła do cieczy – znacznie bliżej źródła.
Te rozwiązania nie usuwają pytania o instalację chłodniczą – zmieniają je. Obieg cieczy nadal potrzebuje oddawania ciepła, nadal ma temperaturę zasilania i nadal tworzy zależności, które warto narysować na schemacie, zanim ktokolwiek zacznie się spierać o marki sprzętu.
Gdzie która opcja zwykle się sprawdza
To warunki często kojarzone z każdą z opcji, a nie procedura decyzyjna. Prawdziwy wybór opiera się na danych z obiektu, przyjętych normach i ograniczeniach konkretnego budynku.
Warunki, które zwykle przemawiają za jednostkami DX
- Nie ma centralnej instalacji wody lodowej i żadna nie jest planowana ani sfinansowana.
- Przestrzeń jest mała, rozproszona albo brzegowa (edge), więc nakłady na instalację chłodniczą trudno uzasadnić.
- Modernizacja dotyczy budynku bez infrastruktury obiegu wodnego i bez praktycznej możliwości jej poprowadzenia.
- Niezależna praca każdej jednostki jest warta więcej niż strategia efektywności na poziomie instalacji.
Warunki, które zwykle przemawiają za jednostkami na wodę lodową
- Centralna instalacja już obsługuje obiekt lub kampus albo uzasadnia ją całkowite obciążenie.
- Hala jest na tyle duża, że w bilansie energii dominują efektywność instalacji i godziny pracy ekonomizera.
- Liczy się to, by sprężarki i serwis układów chłodniczych pozostały poza white space.
- Projekt i tak wymaga obiegu wodnego z innych powodów, na przykład dla stref chłodzonych cieczą.
Gdzie kończy się to porównanie
Nazewnictwo producentów nie jest wiarygodne. Urządzenia sprzedawane jako „CRAC” czasem pracują na wodzie lodowej, a ten sam katalog potrafi używać obu terminów dowolnie. Sprawdź drogę oddawania ciepła w karcie katalogowej, zamiast ufać skrótowi na panelu przednim.
Ta strona porównuje dwie rodziny szaf klimatyzacji precyzyjnej. Nie dobiera urządzeń. Rzeczywisty dobór zależy od dostępnych możliwości oddawania ciepła, strategii wodnej i dostępności wody, limitów hałasu, ograniczeń konstrukcyjnych i przestrzennych, dostępu serwisowego, koncepcji redundancji, lokalnego klimatu i norm przyjętych dla obiektu – i jest pracą inżynierską wykonywaną przez wykwalifikowane osoby na zweryfikowanych danych z obiektu, a nie wyborem między dwoma skrótami.
Najczęściej zadawane pytania
Czym różni się CRAC od CRAH?
Jednostka CRAC odbiera ciepło własnym obiegiem chłodniczym z bezpośrednim odparowaniem (DX), ze sprężarką wewnątrz urządzenia. Jednostka CRAH odbiera ciepło chłodnicą wodną zasilaną z oddzielnej instalacji agregatów wody lodowej i nie ma własnego układu chłodniczego. Rola w obróbce powietrza na sali jest podobna, ale ścieżka ciepła za wymiennikiem – już nie.
Co to jest CRAH?
Computer room air handler, czyli centrala powietrzna sali komputerowej: szafa klimatyzacji precyzyjnej, która przetłacza powietrze z sali IT przez chłodnicę wodną. Woda się ogrzewa i wraca do centralnej instalacji, a ta wykonuje pracę chłodniczą dla każdej jednostki w obiegu.
Czy CRAH jest bardziej efektywny niż CRAC?
Nie z natury. CRAH dziedziczy efektywność instalacji, która go zasila, więc duża instalacja dobrze pracująca przy częściowym obciążeniu i z wieloma godzinami pracy ekonomizera wodnego może być bardzo efektywna. Mały obiekt bez instalacji tej przewagi nie zyska. Zarządzanie przepływem powietrza i strategia temperatury nawiewu zwykle wpływają na zużycie energii obiektu bardziej niż rodzina jednostek.
Czy w jednym obiekcie można stosować CRAC i CRAH?
Tak, i mieszane środowiska są częste. Starsza serwerownia może zachować jednostki DX, a nowsza hala powstaje wokół instalacji wody lodowej. Taką mieszankę warto udokumentować, bo obie grupy jednostek inaczej się psują i inaczej się je serwisuje.
Czy CRAC i CRAH wymagają podłogi technicznej?
Żadna z nich jej nie wymaga. Z obiema rodzinami stosuje się podłogę techniczną, nawiew górny i jednostki międzyrzędowe (in-row). Sposób rozprowadzenia powietrza to decyzja niezależna od tego, czym chłodzony jest wymiennik.
Które rozwiązanie stosuje się w dużych centrach danych?
Duże hale częściej pracują na wodzie lodowej, bo przy tej skali centralna instalacja jest już uzasadniona, a strategia efektywności na poziomie instalacji obejmuje naraz cały obieg. To tendencja, nie reguła – rozstrzygają możliwości oddawania ciepła i strategia wodna obiektu.
Źródła
Na tych źródłach opiera się powyższe podsumowanie. W prawdziwej pracy korzystaj z aktualnie przyjętego wydania, zweryfikowanych informacji o obiekcie i oceny wykwalifikowanego specjalisty.