Ahoj Petře,

děkujeme za dotaz do naší poradny, osobně mě velmi těší, když někdo přemýšlí nad svou prací a hledá v ní fyziku. Což je nakonec jednoduché – fyzika je všude.

Sice neznám konstrukční ani výkonové detaily serveroven, ale snad se mi podaří vše vysvětlit obecně. Jedno ze základních pravidel fyziky je to, že nic není dokonalé a každá činnost je doprovázena ztrátami. Což možná působí vtipně, když si ve fyzice vše idealizujeme. Tepelné výkony mikroprocesorů se pohybují v rozmezí desítek až stovek wattů (dle typu procesoru a jeho vytížení). V serverech bych očekával vyšší tepelné výkony, tudíž řádově stovky wattů. Pokud máme takovýchto procesorů 10, máme přímotop, 20 procesorů odpovídá rychlovarné konvici. Je jasné, že výrobci se snaží, aby tepelný výkon procesoru byl co nejmenší, ale nutnosti chlazení se nevyhneme. Samotný tepelný výkon procesoru záleží na jeho vytížení a tipuji, že jej lze dost dobře odhadnout. Stejně tak lze dobře odhadnout vhodné pracovní podmínky pro jeho fungování.

Složitější je to s odhadem příkonu klimatizace – ten bude záviset na teplotě místa, kam je odváděn teplý vzduch se serverovny. Klimatizace/lednička je v principu obrácený tepelný stroj (tedy opak motoru u auta). V autě přeměňujeme teplo na práci, kdežto v klimatizaci přeměňujeme (elektrickou) práci na teplo. Ale v obou případech závisí účinnost této přeměny na teplotě zdroje tepla (ohřívače) a na teplotě místa, kam teplo odvádíme (chladiče). Protože venkovní teplota se během roku výrazně mění, bude se měnit i příkon klimatizace (čím vyšší teplota okolí, tím větší příkon bude klimatizace potřebovat).

Zatím jsem popisoval jen fyzikální pohled na zdroje tepla/chladu, teď si dovolím spekulovat. Protože servery musí běžet spolehlivě, je potřeba naddimenzovat výkon klimatizace tak, aby byla schopná uchladit serverovnu i při vysokých vnějších teplotách. Také bych čekal, že při návrhu bude počítáno s možností, že některá z klimatizací může mít poruchu a bude místo ní muset naběhnout jiná.

Obecně je fungování klimatizace relativně účinné – jen pomáháme přejít teplu z teplejšího místa na chladnější. Odhaduji, že mikroprocesor účinný nebude – vložená elektrická energie se sice využije na pohyb elektronů (a děr) v polovodiči, ale fungování procesoru je založeno na polohách těchto nosičů náboje a na jejich pohybu. Proto dojde k přeměně zbytečné pohybové energie částic na teplo.

V posledním odstavci jsem dovolil spíše odhadovat, proto prosím, ber tuto část odpovědi s rezervou, protože nejsem ani odborník na servery ale ani odborník na klimatizace.