Известно, что средний срок жизни ЦОДа составляет порядка 10 лет, хотя за рубежом успешно функционирует множество ЦОДов-старожилов возрастом больше 15 лет. Многие крупные коммерческие дата-центры в России начали строиться в 2007–2009 гг., и можно ожидать, что в ближайшие несколько лет из-за физического износа оборудования структура их расходов на эксплуатацию существенно изменится.
Традиционно расчет стоимости эксплуатации заказчик запрашивает у поставщиков оборудования. В ответ он в лучшем случае получает стоимость периодического технического обслуживания и расходных материалов к нему. Эта цифра, в свою очередь, ложится в основу расчета совокупной стоимости владения ЦОДа в части операционных расходов. Но это не единственные расходы, которые понесет заказчик при длительной эксплуатации дата-центра. В финансовых моделях эксплуатации ЦОДа зачастую не учитывается целый ряд дополнительных затрат на проведение работ по ремонту инженерного оборудования.
Вероятные сроки ремонта/замены и стоимость |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Естественно, предусмотреть гибель оборудования в результате пожара, удара молнии, скачка напряжения или человеческого фактора невозможно. Такие расходы можно лишь заложить в резервный фонд. Размер резерва определяется эмпирически, с учетом накопленного опыта, своего или стороннего, возможных рисков и т.д.
Однако существует и такая статья расходов, как плановые ремонты, которые предусмотреть и оценить существенно проще. Частично информацию о них можно найти в инструкциях по эксплуатации конкретного оборудования либо в менее доступной документации производителя для сервисных организаций. Плановые ремонты предусматривают замену деталей и узлов оборудования, которые с высокой долей вероятности выйдут из строя спустя определенное количество отработанных часов. В основном это движущиеся механические трущиеся узлы, изделия из пластмасс и резины, теряющие со временем свои свойства, и реже компоненты электронных схем. Собственно, это мало отличается от знакомого всем ремонта автомобиля.
Узлы, находящиеся в зоне повышенного риска выхода из строя, можно разделить на две большие группы – механические и электрические.
Механические узлы
Подшипники. Являются одним из лидеров плановых ремонтов. Они используются почти во всем перечне инженерного оборудования, начиная от вентиляторов кондиционеров и вентиляционных установок, компрессоров в холодильных контурах и заканчивая движущимися частями дизель-генераторных установок. Однако нужно понимать, что если в ДГУ нагрузка на данный узел в долгосрочном периоде незначительна, то в кондиционерах подшипники работают практически непрерывно. Также на срок жизни влияет и запас прочности, заложенный при выборе подшипников производителем оборудования. Если на крупных вентиляционных установках традиционно используются подшипники с ресурсом порядка 30 тыс. ч (около трех лет), то на прецизионных кондиционерах могут быть установлены подшипники с ресурсом в 1,5 раза больше.
Виброизоляторы. Для того чтобы вибрация от движущихся узлов инженерного оборудования не передавалась к корпусу оборудования и зданию, часто используются разнообразные демпферные вставки. На них приходится существенная нагрузка, от которой они со временем разрушаются. Яркий пример такого узла – виброопоры вентиляторов в вентиляционных установках. Неграмотное проектирование и монтаж воздуховодов, вентиляторов и виброизоляторов, а также вибрация соседних узлов и механизмов приводят к повышению нагрузки на эти узлы и их преждевременному выходу из строя.
Вентиляторы. Вентиляторы в штатном режиме работы не должны испытывать предельных нагрузок, приводящих к их преждевременному износу. Но, как и в случае с виброизоляторами, ошибки в проектировании конфигурации системы воздухораспределения, например заужение воздуховодов или подфальшпольного пространства, неправильный подбор виброизоляторов, вентиляторов, воздухораспределительных устройств, режимы работы на повышенных или слишком заниженных оборотах, создают дополнительную нагрузку на вентиляторы в осевом и радиальном направлениях, что приводит к разбалансировке вентиляторов, деформации и появлению трещин, вплоть до полного разрушения.
Капиллярные трубки теплообменников и теплообменники. По сути данные узлы не являются расходными материалами, требующими периодической замены, но на практике во многих вентиляционных установках индивидуального исполнения они выходят из строя вследствие передачи вибраций от работающего компрессора и вентиляторов на остальные части установки. Капиллярные трубки – это наиболее тонкое место соединения массивного теплообменника и компрессора, поэтому на него может приходиться основная часть нагрузки.
Кроме того, теплообменники и фреонопроводы могут преждевременно выходить из строя из-за наличия в системе посторонних предметов – окалины, грязи и т.п., а также в результате коррозии при несоблюдении условий эксплуатации и повышении закальцованности при излишнем орошении теплообменников неподготовленной водой.
Шланги для распределения технологических жидкостей и газов, уплотнители и приводные ремни. Эти компоненты изготавливаются из эластичных материалов на основе резины или пластмассы, что существенно снижает срок их использования в результате механических нагрузок и влияния окружающей среды.
Электрические узлы
Конденсаторы. Со временем внутренние химические реакции, тепло и токи утечки приводят к изменению электрических характеристик и повышают риск сбоев в работе. Более того, в процессе старения снижаются эффективность работы конденсаторов и срок их службы. Плановый ремонт источников бесперебойного питания предполагает замену блока конденсаторов постоянного и переменного тока до момента, когда их состояние может с высокой вероятностью привести к короткому замыканию. Предполагаемый срок замены конденсаторов постоянного и переменного тока – каждые шесть лет (45–50 тыс. ч).
Ухудшение состояния конденсаторов переменного и постоянного тока ведет к следующим рискам:
Аккумуляторные батареи. В процессе эксплуатации полезная емкость аккумулятора уменьшается. Количество циклов обычно указывается не до полной «смерти» аккумулятора, а до момента потери им 40% своей номинальной емкости. То есть, если производитель указывает 600 циклов при 50%-ном разряде, это значит, что через 600 идеальных циклов (т.е. при температуре 20°С и разряде током одной величины, обычно 0,1С) полезная емкость аккумулятора составит 60% начальной. При такой потере емкости уже рекомендуется аккумулятор заменять. Типовые сроки службы аккумуляторных батарей, которые используются в центрах обработки данных, – пять и 10 лет. На практике пятилетние батареи обычно начинают терять часть своих свойств к четвертому году службы (при соблюдении рекомендуемых параметров эксплуатации). Установив десятилетние батареи, следует рассчитывать, что вероятный срок замены комплекта батарей наступит спустя восемь-девять лет. Причем частично батареи могут начать выходить из строя гораздо раньше, финансирование этого процесса может потребоваться уже на третьем или пятом году эксплуатации дата-центра.
Аккумуляторные батареи в ЦОДе используются не только в источниках бесперебойного питания, но и в источниках аварийного освещения, блоках управления слаботочными системами и в дизель-генераторных установках.
Электрические схемы двигателей насосов и вентиляторов, приводы воздушных клапанов, зарядные устройства и блоки питания, контроллеры и блоки управления. Данные электрические схемы практически не подвержены естественному износу в рамках десятилетнего периода, но строительство – процесс далеко не идеальный, и при наличии огрехов в проектировании и монтаже инженерного оборудования, неправильной центровке валов, перенатяжении соединений и других аналогичных проблемах повышенные механические нагрузки могут отразиться и на электрических процессах в обмотках электродвигателей. Это может влиять как на изменение температурных характеристик работы оборудования, так и на цепи его электроснабжения и управления, вызывая преждевременный выход из строя.
Электрические контакты. Как известно, электрика – наука о контактах. Все места механических соединений электрических цепей подвержены раннему износу. И скорость выхода из строя напрямую зависит от частоты использования узлов и участков коммутации. Например, сетевые патч-корды подвержены переломам в местах сгиба и разрушению коннекторов. Поэтому, если предполагается, что оборудование будет активно перекоммутироваться, то в бюджет эксплуатации следует закладывать замену контактов с периодичностью, зависящей от качества компонентов исходной системы.
Вероятная периодичность ремонта
Не все перечисленные узлы повреждаются в ходе естественного износа, но при длительном сроке эксплуатации дата-центра вероятность их выхода из строя существенно повышается (см. таблицу).
Приведенные в таблице данные – эмпирические. Они отражают опыт, накопленный нами и нашими коллегами по цеху при эксплуатации ЦОДов. Данные не претендуют на полноту, а лишь являются ориентиром для оценки стоимости обслуживания инженерных систем дата-центров.
_______________________________________________________________
*Эти слова основателя компании Apple Стива Джобса размещены при входе в ЦОД «Южный порт».
Источник: журнал ИКС, №7-8 от 6 сентября 2016 года
DataFloor