Тепловыделения в серверной расчет: Расчет выделения тепла в серверной для устройств суммарной мощностью до 30кВт

Краткий экскурс в охлаждение серверных / Хабр

Процесс расчетов, планирования и постройки серверной весьма ответственный и дорогостоящий. Вложится придется еще на стадии проекта, тут, кстати, можно сэкономить если все процедуры в серверной, от проектирования до строительства, будет производить один подрядчик. Естественное желание руководителя предприятия в такой ситуации — уложиться в минимально возможную сумму. И в штыки воспринимается любое удорожание проекта. В таких перепалках часто забывается, что, помимо строительства объекта, последует его содержание, которое при неправильном проектировании может оскуднить бюджет предприятия на еще одну несуществующую серверную по прошествии двух-трех лет.

Второй по величине потребитель ресурсов (в данном случае это электричество и расходники) в серверной — это система охлаждения. Ни для кого не новость, что “мощность” системы охлаждения серверной должна минимум совпадать, а в лучшем случае превышать на пару десятков процентов пиковую мощность всего оборудования установленного в серверной. О том, какие системы охлаждения бывают и как сэкономить на эксплуатации таких систем мы и поговорим в этой статье.

Классификация систем охлаждения помещений

Также стоит обратить внимание на классификацию по «формфактору». Тут условно можно разделить системы на два типа. Бытовые системы к которым мы все уже привыкли, обычно устанавливаются в офисах и квартирах, подвешиваясь на стены или потолок, но вполне могут служить системами охлаждения специализированных помещений. И прецизионные системы, куда можно отнести специализированные системы кондиционирования, и, конечно же, все фрикулинговые и жидкостные системы.

Внутри прецизионных систем есть систематизация по принципу действия и по способу доставки «холода» до «потребителей». И если с принципиальными отличиями все более менее ясно, то способов охладить непосредственно девайсы великое множество.

Среди классических общепринятых случаев можно выделить холодную комнату с установленными стойками, тут подойдут и бытовые кондиционеры. Классические варианты прецизионных решений- это устройства с рядными воздуховодами, с холодными и горячими коридорами, где стойки стоят рядами таким образом, чтобы забирать холодный воздух поступающий, например, из-под фальшпола. Они отдают нагретый воздух в коридоры, откуда он принудительно отводится. Также есть варианты с воздуховодами до каждой стойки, где воздух подается в каждую отдельно взятую стойку сверху или снизу и потом так же активно отбирается.

Неклассических решений чуть больше чем много. Надо ли говорить что все они прецизионные. Большинство решений это комбинации вышеназванных систем для повышения эффективности и сокращения затрат. Разброс тут — от индивидуальных кондиционеров на каждый серверный шкаф до жидкостного охлаждения каждого отдельного сервера или даже процессора. А так же стоит особо отметить системы с прямым контактом потребителя с жидкостью. В этом случае сервера полностью погружены в специальное масло. Масло это без запаха и абсолютно не проводит электричество. Жидкость постоянно циркулирует внутри бассейнов с оборудованием, и проходит через радиаторы охлаждения.

Стратегия

Но мы строим серверную. Прежде всего нам необходимо решить, какую систему охлаждения мы будем использовать, и дело тут не только в цене. Выбор способа охлаждения зависит от множества факторов: мощность оборудования, место расположения серверной комнаты в здании, географическое расположение самого здания и даже от предвзятого отношения к определённым типам охлаждающих устройств и недальновидности начальства.

Распространено мнение, что системам до 10кВт вполне хватит бытового кондиционера. Оно и понятно, ведь бытовые сплит-системы большей мощности, во-первых, достаточно проблематично купить, во-вторых, их стоимость приближается, а то превышает стоимость аналогичных по мощности прецизионных кондиционеров.

От местоположения серверной комнаты в здании сильно зависит возможность установки той или иной системы охлаждения, возможности подвести коммуникации, воздуховоды для специализированных систем, устроить фальшпол или установить турбины. При недостаточной высоте потолков невозможно устроить фальшпол нужной глубины, для установки туда воздуховодов обдува и забора воздуха прецизионной системы. Положение в середине здания создаст проблемы при прокладке воздуховодов, одного из вариантов фрикулинговой системы, а соседство с экономическим отделом вообще поставит крест на строительстве серверной из за «намжешумит».

Географический фактор играет одну из первостепенных ролей и часто ставит крест на возможности фрикулинга, если вы находитесь, например, в тропическом поясе. Именно поэтому ЦОДо строители так любят северные районы нашей планеты, ведь там можно вообще не использовать кондиционеры.

Вдобавок ко всему некоторые технические специалисты имеют своё собственное очень твёрдое убеждение в применимости одной системы и абсолютной неприемлемости других вариантов охлаждения. Они будут спокойно и уверено доказывать свою правоту, находя аргументы «за» и выискивая недостатки других предложений, от реальных до мифических.

В итоге, отталкиваясь от выбранной стратегии, мы и будем проектировать устройство самой серверной.

Стратегия охлаждения бытовыми кондиционерами

Прежде всего решите, как в вашей серверной будут располагаться стойки с оборудованием относительно кондиционеров. Лучшим из вариантов в вашем случае будет установка внутренних модулей сплит-системы напротив ряда стоек один над одним, направленные на «лицевую» сторону открытой стойки или шкафа с сетчатой дверью. Оборудование внутри стойки имеет смысл устанавливать той стороной, с которой оно забирает воздух для охлаждения внутренних компонентов. Некоторые устройства, устанавливающиеся в стойки, могут быть перестроены или даже выпускаться в исполнении, когда они либо забирают либо выбрасывают воздух с лицевой стороны, или в одну из боковых стенок. Подумайте об этом при покупке.

Даже если роста суммарной мощности не предвидится, кондиционеры стоит взять с запасом по мощности, например, взяв за максимум пиковое потребление-рассеивание самой «горячей» стойки и помножив на их, стоек, количество.
Минимум отказоустойчивости в этой стратегии — N+1. На практике это выглядит как два и больше кондиционеров одинаковой мощности, где «N» кондиционеров способный поддерживать рабочую температуру в серверной пока «+1» ремнтируется или обслуживается. Чаще всего в небольших серверных используется два агрегата. Для продления ресурса обоих кондиционеров необходимо использовать устройство ротации кондиционеров. Устройство в определённые периоды времени переключает работу с одного кондиционера на другой, отслеживает их запуски и контролирует производительность. При выходе из строя одного из кондиционеров оно должно автоматически подключить «спящий» и оповестить ответственного о проблеме. Стоит отметить, что эту функцию поддерживают далеко не все модели бытовых кондиционеров.

Все серверные сплит-системы, установленные в широтах нашей страны, должны иметь так называемый «зимний комплект». Он представляет собой блок правления, некоторое усовершенствование радиатора внешнего блока кондиционера и систему подогрева картера насоса. Работает автоматически.

Рис.1. Охлаждение бытовыми кондиционерами.

Прецизионные системы охлаждения помещений

Надо ли говорить, что устройства индивидуального дизайна — удовольствие дорогое. Священные войны идут между приверженцами разных лагерей. Одни утверждают, что для обычной серверной комнаты достаточно спареного индустриального варианта бытового кондиционера, такие есть, например, у Daikin (серии FT и FAQ) или Mitsubishi (серии Heavy). При выборе такого варианта важно принимать во внимание такие минусы, как локальные застои горячего воздуха в углах или в юнитах стоек, которые не заняты активным оборудованием. Не менее опасный фактор — низкая влажность, ведь, как известно, кондиционер, осушает воздух. Сухой воздух способствует накоплению статического электричества, наличие статического потенциала на тонкой электронике негативно сказывается на работе чипов, и повышает риск их уничтожения разрядом. Конечно, большая часть факторов устранима, но в большинстве случаев это костылепроизводство. Дополнительные вентиляторы, увлажнители воздуха, это все множащиеся точки отказа, затраты на электроэнергию и обслуживание. Обслуживание, кстати, того же увлажнителя, дело не столько затратное по средствам, сколько по времени. Нужна регулярная чистка и ежедневный долив воды.

У прецизионников тоже не все гладко. Прежде всего они весьма габаритны: фреоновые кондиционеры имеют габариты двух-трех полноразмерных стоек. Так как контроль влажности — одна из основных функций специализированного кондиционера, то к внутренним блокам требуется подвести воду, что для некоторых IT-шников совершенно неприемлемо. Холодный воздух от таких агрегатов подводится к стойкам по воздуховодам, которые проводятся или под фальшполом, самый частый и самый дорогой вариант, или под потолком, что подразумевает высокие потолки и накладывает дополнительные ограничения на прокладку кабельных коммуникаций. Конденсаторы-охладители таких кондиционеров имеют порядочные размеры, и сразу возникает вопрос с их размещением и подводкой системы труб от внутреннего блока.

С минусами покончили, перейдем к плюсам. Сюда можно отнести: высокую производительность, резервируемость только активных компонентов кондиционера (например воздуховоды, я думаю, -резервировать смысла нет), четкий контроль за температурой и влажностью, возможность детального мониторинга. Плюсы следующие отсюда- это относительная экономия, гарантированая доставка холодного воздуха до потребителя, поддержка высокой плотности потребителей на стойку (это скорее правило, если стойка будет пустовать, она будет работать неэффективно и влиять на всю «экосистему»). Между увеличением затрат на кондиционер и последующей энергоэффективностью прослеживается вполне объяснимая взаимосвязь.

Как я уже говорил, самым распространенным явлением прецизионного кондиционирования является коридорная система, где стойки расположены рядами и установлены так, чтобы забирать воздух из холодных коридоров (куда воздух подается кондиционером) и отдавать в горячие (откуда воздух отбирается системой вентиляции). Воздуховодом такой системы чаще всего служит фальшпол. Панели самого пола в основном сплошные, вся кабельная коммуникация по возможности из-под фальшпола переносится под потолок, перед рядами стоек в полу устраиваются решетчатые панели откуда охлажденный воздух поступает на лицевую сторону стойки. Двери серверных шкафов при таком устройстве делают сетчатыми с обоих торцов, или же или же совсем не делают. Затем нагретый серверами воздух выдувается в горячий коридор откуда высасывается системой принудительной вентиляции. В идеале, следуя принципам термодинамики, вытяжку стоит располагать вверху горячего коридора, но часто это делают в фальшполу для экономии пространства над стойками для прокладки кабельных коммуникаций. С относительно недавних пор, холодные и горячие коридоры стали делать герметичными от общего помещения серверной. Этим удалось добиться существенной экономии на рассеивание ценного холода. В свободные юнитовые пространства шкафов обязательно требуется устанавливать заглушки, потому что горячий воздух так и норовит смешаться с охлажденным. Этим можно повысить эффективность охлаждения в полтора-два раза.

Рис. 2. Система с открытыми коридорами, очевидны потери драгоценного холодного воздуха.

Рис. 3. Более эффективная, система с изолированными коридорами.

Intel, например, преследуя идею максимально просто и эффективно охлаждать оборудование, пошли дальше и даже запатентовали стойку с вытяжкой. Стойка представляет собой обычный 19″ шкаф, но глубже аналогов и имеет в верхней крышке воздуховод, открывающийся в пространство фальшпотолка, откуда горячий воздух высасывается кондиционерами. Вся система, кроме кондиционеров, абсолютно пассивна. Но при этом, по утверждению Intel, способна охлаждать 32 кВт оборудования на стойку.

Принимая во внимание климат нашей страны, у прецизионных кондиционеров есть еще один большой плюс: их схему можно достаточно безболезненно доработать, добавив полный или частичный жидкостный контур. Используя в качестве хладагента этиленгликоль, параллельно контуру кондиционера строят еще один контур с жидкостным охлаждением, тем самым сокращая затраты на электричество, обслуживание кондиционера и увеличивая срок службы оных. Эффективность гликолевого контура начинается уже при температуре ниже +20 С, что даже летом по ночам в России совсем не редкость.

Дополнительный жидкостный контур дублирует таковой фреоновый, и в принципе может работать круглосуточно, в дневное «жаркое» время охлаждая компрессор кондиционера и конденсатор, а при падении уличной температуры переходя на частичное и полное охлаждение внутреннего теплообменника.

Лидерами среди производителей прецизионных систем охлаждения являются Schneider Electric, STULZ, Emerson Network Power, RC Group. Среди их решений есть и готовые комбинированные системы.

Жидкостные системы

Еще одна система с жидкостью подразумевает погружение сервера в специальное минеральное масло. Масло — диэлектрик, так что замыкания не будет. Что касается энергоэффективности, то, по утверждениям специалистов того же Intel, на систему охлаждения в таком случае затрачивается на 90% меньше энергии, а также снижается энергопотребление самих серверов. Стойки для погружного жидкостного охлаждения уже выпускаются, например, компанией СarnotJet. Стойки пригодны для размещения любых серверов, только предварительно требуется вытащить из них все вентиляторы.

Рис. 4. Самое жидкостное охлаждение

Еще одним фактором универсальности является огромное количество способов охлаждения хладагента. Для примера можно привести технологию SeaWater Air Conditioning (SWAC), по этой технологии построен ЦОД Google в Финляндии. Из названия понятно, что для охлаждения воды, поступающей в ЦОД, используется теплообменник на холодной воде, забираемой с морских глубин.

Классическая же система жидкостного охлаждения выступает посредником между относительно высокой температурой внутри помещения серверной и охладителем, чаще сухой градирней и чиллером, снаружи.

Сухая градирня представляет собой закрытый контур охлаждения, где жидкость поступает в радиатор, который принудительно обдувается воздухом. Есть еще мокрые градирни, в них вода разбрызгивается и одновременно продувается. В грядирнях, или фанкоилах, жидкий хладагент обычно только подготавливается, охлаждаясь до температуры воздуха, само же охлаждение происходит теплообменнике чиллера.

Чиллер — это холодильник, он действует на фреоне, охлаждая проходящую через его охладитель жидкость до требуемой температуры.

Рис. 5. Чиллеры установленные на крышу (источник www.quantum-v.ru)

Для классического жидкостного кондиционирования верны все те же правила, что и для систем на фреоне. Охлажденный в испарителе воздух проходит через потребителей и отбирается из серверной самой системой охлаждения. Несмотря на то, что жидкостные системы более универсальны и в целом дешевле в эксплуатации, чем фреоновые, эффективность их ниже за счет большего числа посредников воздух-чиллер-жидкость-воздух. Согласитесь, не самая удачная схема.

Убираем посредников

Начнем с того, что крупнейший стандартизатор инженерных систем, а в частности систем охлаждения и отопления, ASHRAE (англ. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) — Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, с 2004 г. два раза повышало рекомендуемую температуру воздуха для охлаждения серверных с +22 до +27 градусов С. А в 2011 году были внесены поправки в стандарт, стратифицирующие два новых класса оборудования для серверных A3 и A4, где температурный диапазон увеличен до +40 и +45 градусов. Производители серверов уже выпускают такие модели. Хотя они еще не получили широкого распространения, все больше ЦОДо строителей склоняются к использованию зеленых технологий в охлаждении.

Для серверных в наших широтах фрикулинг может стать если не полной заменой классической модели охлаждения, то серьёзным подспорьем в охлаждении в холодное время года, а также позволит снизить и мощность кондиционеров.
Самой большой проблемой прямого фрикулинга является общая загрязненность воздуха в городах. Может случится так, что количество, расход фильтров и мощность вентиляторов для их продува может свести на нет всю экономию по электроэнергии и мощности. Это проблема решается разделением контуров и введения между ними теплообменника на основе роторного рекуператора. В данном случае фильтры тоже понадобятся, но более дешевые и с минимальным сопротивлением воздуху.

Другой большой проблемой является то, что, при вспомогательной функции нашего фрикулера, он будет плохо сочетаться с бытовыми системами и лучше всего с прецизионными.

Из плюсов: при прямом фрикулинге нет риска пересушить воздух в помещении серверной, т.к. идет постоянный обмен воздухом с внешней средой. С другой стороны, влажность воздуха на улице может категорически не соответствовать принятым стандартам влажности для серверных комнат, и тут на помощь приходит один из главных козырей систем фрикулинга — адиабатическое охлаждение.

Давно замечено что влажный воздух у водоемов всегда прохладнее чем на равнинах в удаленни от них, вспомнить хотя бы морской бриз. Для адиабатического охлаждения воздуха не нужно ни систем резервирования ни сложных технических решений. Устроены они по принципу мокрых градирен, в нагретый внешний воздух в камерах форсунками разбрызгивается вода, которая испаряясь охлаждает и увлажняет воздух. Данная система не только эффективно понижает температуру внешнего воздуха, но так же и создает необходимую влажность воздуха. Правда в таких системах появляется новый расходный материал — вода. По этому, на равне с PUE (Power usage effectiveness) ASHRAE ввела новый термин WUE (Water usage effectiveness (PDF)). За что отвечают данные параметры я думаю понятно всем.

В качестве ярких примеров внедрения таких систем можно упомянуть ЦОД eBay “Меркурий” в Фениксе (США) и Facebook в Прайнвилле (США).

Рис. 6. Адиабатическое охлаждение в действии (источник www.es-engineering.ru).

Вместо заключения

Как я уже говорил, конкретное решение сильно зависит от климатических условий конкретного региона. Для восприятия климатической картины лучше всего взять историческую справку по максимумам и минимумам температуры и влажности за всю историю инструментальных наблюдений в вашем регионе или городе, а также проанализировать подробные данные по самым жарким температурам за последние лет 10-20. Этого с лихвой хватит на то, чтобы выработать четкую стратегию.

Несмотря на все плюсы фрикулинга, в условиях средней полосы, в 80 случаях из 100 обойтись без компрессорного или жидкостного кондиционера скорее всего не получится. В связи с этим, общая идея построения “большой” энергоэффективной серверной такова:

• Это помещение с прецизионной системой охлаждения. В помещении устроены фальшполы для подвода холодного воздуха, с разделением на холодные и горячие корридоры, изолированные от общего помещения серверной для обеспечения более четкого теплообмена.
• Большую часть времени, система работает на прямом фрикулинге, при повышении температуры внешнего воздуха подключается система адиабатического охлаждения. При превышении допустимых норм по температуре влажности, подключается система компрессорного или жидкостного охлаждения, т.е. кондиционер.

Стоит обратить внимание на то, что такая система не сможет работать без адекватного и подробного мониторинга состояния внутренней среды. Мониторинг температуры в холодном и горячем коридорах, влажность воздуха внутри и снаружи, наличие воды в системе адиабатики, контроль протечек. Для этого существуют устройства мониторинга, способные публиковать данные с различных датчиков через Ethernet или Wifi. Представлены они в виде плат, корпусных изделий и изделий для установки в стандартные 19″ стойки. К примеру, netping уже оснащаются встроенным GSM модемом с SMS-модулем, способным оповестить о существенных изменениях параметров или срабатывании датчика не только ответственные узлы системы охлаждения, но и вас лично.

К тому же все эти данные не только можно, но и нужно вводить в систему глобального мониторинга, например, Zabbix, где по графикам и выборкам можно анализировать карту температур серверной, коррелировать изменения внутри серверной и снаружи. Автоматизировать создание инцидентов, основаных на совокупности показателей, а не на каком-то одном.

Все это позволит отстроить систему охлаждения на максимальную эффективность и предупредить её поломки.
К сожалению, в одной небольшой статье невозможно досконально проработать тему охлаждения серверной. С одной стороны, может показаться, что фрикулинг — это выход для всех, но на самом деле, это достаточно рискованное предприятие. История знает порядочно количество эпичных ситуаций, когда из строя выводились целые ЦОДы из за ошибок в проектировании и недостаточном внимании к деталям. Наилучшим, хоть и более дорогим, является решение, которое подразумевает дублирование штатных систем охлаждения альтернативными.
Больших вам ЦОДов, и непрестанного шума в серверных.

Использованы материалы

Проектирование системы кондиционирования серверной

Cравнение товаров:

Сравнить

Проектирование систем кондиционирования для серверных и центров обработки данных (ЦОД) имеет свои особенности. При расчете теплопритоков необходимо учесть значительные по величине тепловыделения от оборудования (серверов, стоек, блоков питания и т.д.).  Далее, в зависимости от принципа охлаждения воздуха в прецизионном кондиционере (непосредственный, с промежуточным хладоносителем, комбинированный) и наличия режима свободного охлаждения (free cooling) разрабатываются принципиальная схема размещения кондиционеров и чертеж системы кондиционирования. Возможны также дополнительные этапы из проекта по вентиляции: 

• по приточной вентиляции наружным свежим воздухом и его очисткой в фильтре;
• дополнительные задания для монтажной бригады по системе прецизионного кондиционирования; 
• задания для смежных специалистов: сантехников — по устройству трубопроводов хладоносителя и дренажа, электриков — по резервированию и защите электрической сети от скачков напряжения и внезапного отключения питания.

Важными аспектом является последующая эксплуатация и обслуживание прецизионных кондиционеров. Это точное, автоматическое, непрерывное поддержание основных параметров воздуха в обслуживаемых помещениях. Оборудование должно работать круглые сутки и круглогодично. Должно быть обеспечено 100% резервирование и постоянная ротация оборудования, для равномерной выработки ресурса. Точность поддержания составляет: для температуры 0,5°С, для влажности +/-5%. Перегрев и скопление влаги на контактах и микросхемах не допустимо и способно вывести из строя чувствительные элементы и вообще остановить работу всего оборудования серверных и ЦОД. Обязательно наличие автоматики с целью контроля климатических параметров внутри стоек и шкафов и оперативное управление работой кондиционеров, а также аварийной сигнализации о неисправностях в работе и о выходе температуры за пределы допустимого диапазона. Работа кондиционера должна быть надежной в диапазоне наружных температур вплоть до диапазона -50 до +50°С.

Главные требования предъявляемые к кондиционерам серверных:

• круглосуточная и круглогодичная работа;
• возможность контроля влажности в помещении.
• возможность эксплуатации при температуре воздуха на улице до — 40гр.C;
• резервирование мощности;

Для бесперебойной работы системы кондиционирования предусматривается резервирование мощности от 50 до 100%.

Оно применяется как в случае кондиционирования сплит-системами, так и в случае установки прецизионных кондиционеров. Резервирование мощности кондиционирования достигается путём установки основных и дополнительных (резервных) кондиционеров. Как правило, в серверных комнатах применяется стопроцентное резервирование мощности кондиционирования. Т.е. устанавливают два кондиционера, каждый из которых способен полностью обеспечить помещение холодом в любое время года. При пятидесятипроцентном резервировании устанавливают три агрегата мощностью, равной половине необходимой. Два из них работают одновременно, третий — резервный. Установка в серверной одной сплит-системы, даже если она с высоким ресурсом работы (без резервирования) возможна, но крайне рискованна, так как стоимость сервера не сравнима со стоимостью кондиционера.

Для согласования работы кондиционеров используют согласователи — специальные устройства ротации, которые обеспечивают равномерную выработку ресурса кондиционеров путем их попеременного (с заданным интервалом времени) ввода в работу. Устройства ротации кондиционеров обеспечивают включение резервного кондиционера при недостатке производительности основного или его неисправности, контролируют температуру воздуха с помощью собственного термистора, отключают кондиционеры в случае аварийной ситуации, выдают аварийные сигналы во внешние системы управления. Они применяются как в совокупности с системами диспетчеризации так и самостоятельно. Устройства ротации позволяют подключать до 15 кондиционеров разных моделей и разных производителей, объединенных в две или три группы произвольного состава.

Требования надёжности к кондиционерам для серверной комнаты

Система кондиционирования серверной проектируется с минимальным резервом в 50%. Это необходимо для того, чтобы предотвратить нарушение оптимальных микроклиматических параметров в случае отказа одного из системных узлов.

Помещения с электронным и телекоммуникационным оборудованием должны быть оснащены как минимум двумя автономными системами кондиционирования и вентиляции, каждая из которых имеет самостоятельный охлаждающий контур, автономное электроснабжение и независимую систему автоматики, регулировки и контроля.

Помимо этого, обязательно наличие надёжного устройства, которое обеспечит мгновенное автоматическое переключение оборудования в случае поломки.

Для того чтобы повысить надёжность кондиционеров для серверных помещений, обязательно нужно предусмотреть их блокирование попарно по приточным и рециркуляционным воздуховодам. Одновременно с этим необходимо обеспечить дублирование ключевых системных элементов, таких как компрессор, насос, вентагрегат.

 Любая из дублирующих систем должна в случае аварийной ситуации обеспечить качественную и бесперебойную работу всего оборудования в течение 48 часов минимум. 

*ВАЖНО: При проектировании и расчёте системы кондиционирования в серверной должна быть предусмотрена возможность производить ремонтно-восстановительные работы без отключения работающих узлов системы.

Энергоэффективность при правильном проектировании

Организация системы кондиционирования в помещении – важная составляющая идеального микроклимата, которая отразится на последующей работе установленного оборудования. При правильной и грамотно реализованной системе кондиционирования в вашем доме/квартире можно получить экономию электроэнергии, газа и получить ряд других преимуществ. Список конкретных преимуществ представлен ниже:

• правильное подключение кондиционера уменьшает подачу пускового тока до 8.5 А. Частая эксплуатация кондиционера позволяет сэкономить от 15 до 30% электроэнергии;
• подключение инверторного кондиционера блокирует подачу пускового тока. При частой эксплуатации экономия электроэнергии до 30%;
• установка инверторного кондиционера позволяет использовать устройство для обогрева помещения в зимний период. Преобразовывает 1 кВт электроэнергии в 0.98 кВт тепловой;
• использование плоских воздухопроводов до 15 см что уменьшает уровень шума до 25 Дб;
• система фильтрации, которая очищает воздух и уничтожает бактерии, поддерживая оптимальны уровень влажности 40-60%.

Ошибки при проектировании

Рассмотрим три наиболее часто встречающихся варианта неправильно спроектированной системы кондиционирования для данного случая:

• Если установить кондиционер в зоне холодного коридора, то он не будет нагружен теплом, т.к. охлажденный воздух раздается им вверх, затем, как по законам физики, так и в результате разряжения, создаваемого вентиляторами стоечного оборудования, опускается вниз в холодный коридор и попадает на вход как в IT-оборудование, так и в воздухозаборную решетку кондиционера, которая расположена на его передней панели на высоте 1-1,2 м от уровня пола. В результате складывается ситуация, когда кондиционер замыкается сам на себя: охлажденный им воздух попадает ему на вход и кондиционер выключается, т.к. его датчик температуры фиксирует достижение значения уставки на входе. Тем временем со стороны горячего коридора создается зона перегрева.
• Если установить кондиционер в зоне горячего коридора, то на его воздухозаборную решетку будет дуть как раз воздух, нагретый IT-оборудованием. Но, учитывая, что раздача охлажденного воздуха идет вверх, то лишь его незначительная часть достигнет стоечного оборудования, расположенного в верхней зоне стоек, а IT-оборудование, расположенное посередине и внизу стоек будет перегреваться. Не спасет в данном случае и конфигурация кондиционера с пленумом для раздачи воздуха вперед.
• Если установить кондиционер перпендикулярно ряду со стойками, то также будут зоны локального перегрева все по тем же причинам. В данном случае IT-оборудование, расположенное в дальних от кондиционера стойках будет перегреваться.

Казалось бы, что все возможные способы установки кондиционеров рассмотрены и ситуация безвыходная, но это совсем не так. Для данного случая решением проблемы будет следующая конфигурация системы кондиционирования: прецизионные кондиционеры шкафного типа с раздачей воздуха вверх нужно размещать в горячем коридоре, чтобы на их вход попадал именно нагретый IT-оборудованием воздух. Далее необходимо смонтировать воздуховоды таким образом, чтобы охлажденный воздух перебрасывался через стойки и раздавался нисходящим потоком вдоль воздухозаборных решеток стоек, как и в случае с бытовым кондиционером канального типа, применение которого описано в первом случае.

Особенности

При проектировании кондиционирования необходимо спланировать работу системы в случаях, когда она по каким-либо причинам отключается. Для этого устанавливается резервный блок, продолжающий работать и поддерживать необходимые параметры воздушной среды в помещении.

При организации кондиционирования воздуха в помещениях с информационным оборудованием обычно применяют один из этих типов систем:

• сплит-система;
• -рецизионный кондиционер.

Сплит-системы используются обычно для создания комфортных условий в быту. Для них предусмотрен график работы в режиме охлаждения в течение 3 теплых месяцев, а в режиме обогрева – в течение 1–2 месяцев переходного периода (осень, весна). При этом редко время работы такой системы составляет более 10 часов в сутки. По этой причине при круглосуточной работе ресурс системы исчерпывается за 4 года использования, после чего оборудование подвергается ремонту или замене. Помимо этого сплит-система может поддерживать в серверной температуру воздуха с точностью не более 5°С, а такой грубый контроль параметров воздуха не допустим для помещений подобного назначения.

Большинство сплит-кондиционеров может функционировать при температуре не ниже  –10-15 °С. При более низких температурах масло, находящееся в компрессоре, может загустеть, это чревато остановкой компрессора или даже его поломкой. Для того чтобы обычный «сплит» мог работать при резко отрицательных температурах воздуха, устанавливается специальный «зимний комплект», который обеспечивает возможность работы климатического оборудования при температуре до –30°С. В состав комплекта входит устройство обогрева компрессора, кабель для обогрева дренажной трубки, а также авторегулятор частоты вращения двигателя наружного блока.

Прецизионный кондиционер – это оборудование, изначально приспособленное для поддержания электронной техники в идеальных климатических условиях. Он является специализированной полностью укомплектованной установкой и имеет повышенную надежность. Еще одним плюсом данных кондиционеров является специальное исполнение, облегчающее их монтаж в серверных.

Прецизионная техника рассчитана на круглосуточную работу, в течении всего года. Срок службы при этом достигает 10 и более лет. Точность поддерживания температуры в помещении составляет 0,2-1 °С.

Прецизионные кондиционеры оборудуются мощным вентилятором, который при работе не допускает образования застойных зон нагретого воздуха в помещении серверной. Производительность фильтров в подобной системе также намного выше, чем у обычных «сплитов».

На данный момент охлаждать серверные можно тремя методами:

• на уровне зала;
• на уровне ряда;
• на уровне стойки.

В первом случае (на уровне зала) устанавливается «сплиты» или прецизионное оборудование, которые охлаждает нагретый воздух во всем помещении в целом, не разделяя его на отдельные зоны. Недостатком такого решения является то, что нагретый воздух смешивается с охлажденным, что уменьшает качество работы системы кондиционирования в серверной.

В случае охлаждения воздуха на уровне ряда кондиционер монтируется в ряду шкафов с электроникой таким образом, чтобы подавать охлажденный воздух в холодный коридор и отбирать теплый воздух из горячего. Это решение является более предпочтительным.

Наиболее эффективным, но и дорогостоящим решением, является применения кондиционирования воздуха на уровне стойки. Здесь для каждого шкафа с оборудованием устанавливается отдельный кондиционер, шкаф при этом теплоизолируется. В этом случае потоки воздуха, перемещающиеся внутри шкафа, не попадают в помещение.

Естественно, каждое решение имеет свои плюсы и минусы, поэтому довольно часто применяют несколько способов кондиционирования в одном помещении.

Группа компаний «ЕвроХолод» готова реализовать комплексные решения по устройству внутренних инженерных систем и сетей зданий. Мы предоставляем гарантию на купленную у нас технику и все монтажные работы!

Ждем Вашего звонка по телефону: +7(495) 745-01-41

Наш email: [email protected]

О компании , Отзывы , Наши объекты , Контакты

Получить коммерческое предложение

Получите коммерческое предложение по вашему объекту, отправив сейчас быструю заявку.

Опишите кратко суть задачи:

Расчет теплового баланса в электротехническом шкафу

Для продолжительной и бесперебойной работы электронного оборудования внутри электротехнического шкафа следует обеспечить надлежащий микроклимат внутри него, то есть постоянно поддерживать тепловой баланс.

Учитывая возможные расходы электроэнергии по поддержанию климата, температура воздуха в +35^оС будет идеальным значением для устройств внутри шкафа. Ниже рассмотрим расчет мощности климатического оборудования, в том числе и на типичных примерах.

Общее уравнение для расчета баланса температуры выглядит так:

P_k = P_v – P_r [Ватт], где

• P_k [Ватт] — мощность устройства охлаждения/нагрева.

• P_v [Ватт] — потеря тепла от рассеивания.

• P_r [Ватт] — теплоизлучение/теплоотдача.

Потеря тепла от рассеивания — тепловая энергия, образующаяся внутри шкафа за счет нагревания работающих приборов.

Чтобы узнать данную величину, следует заглянуть в технические характеристики установленного оборудования, в некоторых из них дано значение тепловых потерь. Для остальных устройств следует принять потери, составляющие примерно 10% от общей мощности потребления (её также можно найти в технических характеристиках). Нужно знать КПД и степень нагрузки для более точного расчета тепловой потери отдельного электротехнического компонента.

К примеру, если КПД частотного преобразователя составляет 95%, то условно 5% от его мощности потребления уходит на нагрев. Если же во время работы этот преобразователь работает на 70% от своего номинала, то мощность его тепловых потерь составит

70 · 5 / 100 % = 3,5 %

Таким образом, тепловая мощность шкафа будет равна сумме тепловых потерь всех устройств установленных в нём.

Теплоизлучение/телоотдача — теплоотдача через корпус электротехнического шкафа (не учитывая коэффициент изоляции). Теплоотдача шкафа рассчитывается по формуле ниже и измеряется в Ваттах:

P_r = k · A · ∆T [Ватт], где

• k [Вт/м² K] — коэффициент теплоотдачи.

• A [м²] — эффективная площадь электротехнического шкафа.

• ∆T [K] — разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа.

Коэффициент теплоотдачи — мощность излучения на 1 м2 площади поверхности. Является постоянной величиной и зависит от материала:

Эффективная площадь поверхности электрошкафа измеряется в соответствии со спецификациями VDE 0660, часть 500. Расчет зависит от расположения шкафа:

где W — ширина шкафа, H — высота шкафа, D — глубина шкафа, измеряемые в метрах.

Разницу температур воздуха внутри и снаружи шкафа принято измерять в градусах Кельвина (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

Разницу находят, вычитая из температуры внутри шкафа температуру окружающей среды:

∆T = Ti – Ta, где

Если температура окружающей среды отрицательная, к примеру, Ta = -10^оС, а требуемая внутри шкафа Ti = +35^оС, то

∆T = 35 — (-10) = 35 + 10 = 45^оK

Подставив в общее уравнение формулу по определению теплоотдачи шкафа, общее уравнение теплового баланса примет вид:

P_k = P_v – k · A · ∆T [Ватт]

Положительная величина полученной мощности указывает на то, что следует применять охлаждение, а отрицательная — нагрев.

РАССМОТРИМ ПРИМЕР:

Необходимо установить тепловой баланс отдельно стоящего электрошкафа с размерами 2000x800x600мм, изготовленного из стали, имеющего степень защиты не ниже IP54. Потери тепловой энергии всех компонентов в шкафу составляют Pv = 550 Вт.

В разное время года температура внешней среды может значительно меняться, поэтому рассмотрим два случая.

Рассчитаем поддержание температуры внутри шкафа Ti = +35^оС при внешней температуре

в зимний период:        Ta = -30^оС

в летний период:        Ta = +40^оС

Поскольку площадь измеряется в м², то его размеры следует перевести в метры.

A = 1,8·H · (W + D) + 1,4 · W · D = 1,8 · 2000/1000 · (800 + 600)/1000 + 1,4 · 800/1000 · 600/1000 = 5,712 м²

2.       Определим разницу температур для разных периодов:

в зимний период:        ∆T = Ti – Ta = 35 – (-30) = 65^оK

в летний период:        ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5^оK

3.       Рассчитаем мощность:

в зимний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 65 = -1492 Вт.

в летний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · (-5) = 707 Вт.

Для надежной работы устройств по поддержанию климата, их обычно «недогружают» по мощности около 10%, поэтому к расчетам добавляют порядка 10%.

Таким образом, для достижения теплового баланса в зимний период следует использовать нагреватель с мощностью 1600 — 1650 Вт (при условии постоянной работы оборудования внутри шкафа). В тёплый же период следует отводить тепло мощностью порядка 750-770 Вт.

Нагрев можно осуществлять, комбинируя несколько нагревателей, главное набрать в сумме нужную мощность нагрева. Предпочтительнее брать нагреватели с вентилятором, так как они обеспечивают лучшее распределения тепла внутри шкафа за счет принудительной конвекции. Для управления работой нагревателей применяются термостаты с нормально замкнутым контактом, настроенные на температуру срабатывания равную температуре поддержания внутри шкафа.

Для охлаждения применяются различные устройства: вентиляторы с фильтром, теплообменники воздух/воздух, кондиционеры, работающие по принципу теплового насоса, теплообменники воздух/вода, чиллеры. Конкретное применение того или иного устройства обусловлено различными факторами: разницей температур ∆T, требуемой степенью защиты IP и т.д.

В нашем примере в тёплый период ∆T = Ti – Ta = 35 – 40 = -5^оK. Мы получили отрицательную разницу температур, а это значит, что применить вентиляторы с фильтром не представляется возможным. Для использования вентиляторов с фильтром и теплообменников воздух/воздух необходимо, чтобы ∆T была больше или равна 5^оK. То есть чтобы температура окружающей среды была ниже требуемой в шкафу не менее чем на 5^оK (разница температур в Кельвинах равна разнице температур в Цельсиях).

РАССМОТРИМ ДРУГОЙ ПРИМЕР:

Необходимо с помощью расчетов подобрать устройства поддержания микроклимата в шкафу, установленном в помещении. Шкаф изготовлен из стали, степень защиты не ниже IP54, его габариты 2000x800x600мм. Потери тепловой энергии всех приборов известны и составляют Pv = 550 Вт.

Требуется обеспечить внутреннюю температуру в холодный период не ниже Ti = +15^оС, а в летний – не выше Ti = +35^оС.

Внешняя температура равна: в зимний период Ta = 0^оС, в летний период Ta = +30^оС.

Необходимо выполнить следующие действия:

1.         Вычислить эффективную площадь шкафа с данными размерами (её мы уже считали A = 5,712 м2).

2.         Определить разницу температур для разных периодов:

в зимний период:        ∆T = Ti – Ta = 15 – 0 = 15^оK

в летний период:        ∆T = Ti – Ta = 35 – 30 = 5^оK

3.         Рассчитать мощность:

в зимний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 15 = 79 Вт.

в летний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 550 – 5.5 · 5.712 · 5 = 393 Вт.

В результате вычислений мы получили положительные мощности, т.е. нагрев не нужен.

Таким образом, следует использовать только охлаждение круглый год. Но это применимо только при условии непрерывной работы электрооборудования и постоянного выделения тепла в холодный период. В случае остановки оборудования на профилактику, ремонт или модернизацию оно остынет и при включении не сразу выйдет на штатный режим работы, при котором и будет выделять Pv=550 Вт. В этом случае рассматривают так называемый «холодный пуск», т.е. расчеты производятся при условии, что оборудование не выделят тепло в холодный период времени, т.е. Pv= 0 Вт.

в зимний период:        Pk = Pv – k · A · ∆T = 0 – 5.5 · 5.712 · 15 = -471 Вт.

Получается, что для обеспечения климатического баланса следует использовать нагрев с мощностью в сумме 500-520 Вт. Отводить тепло в летний период следует порядка 430 Вт при температуре окружающей среды Ta = +30^оС.

Т.к. в жаркий период мы получили ∆T = 5^оK, то возможность отвести это тепло с помощью вентилятора с фильтром существует. Попробуем его подобрать.

Уравнение для расчета необходимого потока воздуха имеет вид:

V = 3,1 · P_v / ∆T  [м³/ч]

• V[м³/ч] — воздушный поток, создаваемый вентилятором с фильтром.

• P_v [Ватт] — потеря тепла от рассеивания.

• ∆T — разница температур воздуха внутри и снаружи шкафа.

Рассчитаем необходимый воздушный поток для нашего примера:

V = 3,1 · Pv / ∆T = 3,1 · 430 / 5 = 267 м³/ч

Смотрим в технические характеристики и подбираем нужный вентилятор с фильтром с воздушным потоком не менее 267 м³/ч. Здесь следует учесть, что вентиляторы с фильтром нужно использовать совместно с выпускной решеткой. Поэтому мы смотрим характеристику воздушного потока вентилятора с фильтром в комбинации с выпускной решеткой. Если характеристика воздушного потока в комбинации с выпускным фильтром производителем не указана, то берут характеристику воздушного потока вентилятора с фильтром на 10-15% выше, чем нужна по расчетам.

В итоге нам подойдет вентилятор производства Stego с фильтром WT310B с воздушным потоком 295 м³/час.

Коммерческое предложение действительно на 22.08.2020 г.

Почему важно поддерживать температурный режим в серверной. Как обычно устроено охлаждение серверной

1. Должна предусматриваться возможность отключения системы отопления;
2. Система кондиционирования воздуха серверной должна быть автономной;
3. Температура в серверном помещении находиться в пределах от +18 до +24 гр. Цельсия;
4. Влажность воздуха в СП должна находится в пределах от 30% до 50%.

Пример резервирования кондиционеров:

Внутренняя система отвода тепла в современных серверах разработана таким образом, чтобы обеспечить охлаждение всех внутренних компонентов, выделяющих тепло в процессе работы. Однако корпус сервера негерметичен, и теплообмен происходит с окружающей средой серверного помещения, поэтому ошибочно считать, что температура воздуха внутри корпуса будет значительно ниже температуры в серверной. Необходимо также учитывать тот факт, что температура воздуха в серверной вне коммуникационного шкафа, в коммуникационном шкафу и непосредственно в корпусе сервера могут отличаться. Поэтому рекомендуется устанавливать температурные датчики не только в серверном помещении на потолке, но и в каждом коммуникационном шкафу, чтобы иметь объективную информацию о климатических условиях как в шкафах, так и вне их. В целях обеспечения правильной циркуляции воздуха в серверном помещении необходимо проектировать установку кондиционера/системы отопления с учётом потоков воздуха, образуемых этими системами. Для этого в серверных шкафах предусмотрена активная вентиляция, обеспечивающая доступ охлажденного воздуха непосредственно в серверный шкаф. Важным также является правильное расположение устройств в серверном шкафу. Это должно быть выполнено с учётом размеров и тепловыделения устройств. Правильным является применение 1U вентиляторов между оборудованием, которое активно выделяет тепло, чтобы обеспечить вентиляцию и необходимый отвод тепла.

Пример 1U вентиляторов:

Вентиляторы, установленные в нижней части шкафа для притока воздуха:

Вентиляторы, осуществляющие отвод теплого воздуха из шкафа:

На приведенном рисунке показана неправильная установка кондиционера. Рассмотрим очевидные ошибки:

1. Кондиционер находится прямо над коммуникационным шкафом. В случае возникновения течи в кондиционере оборудование в коммуникационном шкафу окажется залито жидкостью, что может привести к нежелательным последствиям вплоть до короткого замыкания и физического выгорания компонентов оборудования.
2. Кондиционер установлен почти вплотную к потолку. Подобная установка осложняет возможное проведение технического обслуживания и затрудняет циркуляцию воздуха.

Так почему же необходимо и важно поддерживать температурный режим в серверной?

В серверной комнате, как правило, располагается крайне важное и дорогостоящее оборудование. Выход из строя или временные простои в работе оборудования могут привести к материальным и финансовым потерям. Заглянем вовнутрь современного сервера и попробуем выяснить, какие компоненты наиболее критичны к изменению температуры.

Жёсткий диск.

Оперативная память.

Процессор.

Наборы микросхем на платах.

Заключение.

Хотелось бы напомнить, что современное вычислительное оборудование разрабатывается с учетом работы в определенных климатических условиях. Поэтому эксплуатация оборудования в условиях, отличных от рекомендованных заводом-изготовителем, может привести к выходу из строя оборудования и, как следствие, отсутствию гарантийного ремонта. Учитывая все изложенное выше, рекомендуем использовать надежные системы контроля климата серверной и надежные системы поддержания климата в серверной.

Использованые ресурсы:

www.rti-mints.ru/uploads/files/publications/295/tehn_treb_server.doc
chvcorp.ru
inpc.com.ua/data/cabinet.html
www.42u.com/cooling/in-rack-cooling/in-rack-cooling.htm

Рекомендации по организации системы кондиционирования ЦОД

При построении современного центра обработки данных (ЦОД), у которого стоимость одного квадратного метра может доходить до нескольких десятков тысяч долларов, очень важное условие — максимальная загрузка занимаемой площади. Решая такую непростую задачу владелец ЦОД приходит к мысли о необходимости более плотного размещения IT оборудования. Здесь важно учитывать одну очень непростую проблему, связанную с отводом большого количества тепла от каждой максимально заполненной стойки, которое будет выделяться в ходе работы аппаратуры.

В качестве примера расчета количества выделяемого тепла можно взять решения компаний IBM и DELL:

Решение от компании IBM

• Каждое шасси BladeCenter имеет размер «7U»
• В стандартную стойку 42U высотой можно установить максимально 6шт BladeCenters
• Максимальное тепловыделение одного BladeCenter составляет 4kW
• Максимальное тепловыделение полностью загруженной стойки будет составлять суммарно 24kW
• Требуемый охлаждающий воздушный поток на один BladeCenter 850 м³/час
• Суммарный охлаждающий воздушный поток на одну серверную стойку: 6×850 = 5100 м³/час
• Схема движения воздуха: с фронта назад

Решение от компании Dell

• 10 шт PowerEdge 1855 Blades занимают 7U в серверной стойке
• Максимально можно установить 60шт PowerEdge 1855 Blades в одну серверную стойку 42U высотой
• Максимальное тепловыделение 10шт Blades составляет 4.17kW
• Максимальное тепловыделение 60 штук PowerEdge 1855 Blades , установленных в одну серверную стойки будет составлять 25 kW
• Номинальный охлаждающий воздушный поток на один PowerEdge 1855 Blades составляет 68 м³/час
• Суммарно охлаждающий воздушный поток на одну серверную стойку с 60-тью PowerEdge 1855 Blades составит: 6×680 = 4080 м³/час
• Схема движения воздуха: с фронта назад

Получается, что полностью загруженная стойка требует охлаждающего воздушного потока от 4000 до 6000 м³/час.

Чтобы обеспечить требуемый воздушный поток, нужно установить перед стойкой с оборудованием как минимум три решетки размеров 600 Х 600 мм! Тогда перед каждой стойкой в помещении ЦОД должно быть не менее 1,8 метра, а если ряды стоек будут размещены лицом друг к другу, то проход между стойками будет шириной 3,6 метра, что ведет к неэффективному использования пространства.

Фактически, количество выделяемого тепла будет меньше расчетного, так как все серверы в стойке одновременно не загружены на 100%. Однако, не надо забывать, что с учетом использования виртуализации в ЦОД загрузка серверов будет увеличиваться и приближаться к 90% и даже более. Но даже если взять за основу цифру в 15 кВт (нагрузка стойки, о которой заявляют производители серверов), то все равно она достаточно высокая, и необходимо применять какие-то специализированные решения, которые могли бы обеспечить надлежащий уровень охлаждения без перегрева установленного в стойку оборудования.

Рассмотрим несколько стандартных подходов к воздушному охлаждению в ЦОД и посмотрим, как можно решить задачу охлаждения серверной стойки с выделением тепла до 15 кВт и даже до 25 кВт.

ЦОД с тепловой нагрузкой менее 2 кВт на один квадратный метр

Типовое распределение холодного воздуха для решения поставленной задачи в ЦОД будет следующим:

При увеличении нагрузки на серверную стойку такая схема уже не подойдет, так как будут возникать следующие проблемы:

• Подача воздуха через пол ограничена
• Мощность охлаждения ограничена
• Дополнительный нагрев от другого оборудования

Переход к оценке тепловыделения в одной серверной стойке

При возрастающих нагрузках в современных дата-центрах необходимо переходить к оценке и расчету тепловых нагрузок на серверную стойку, что позволяет более точно оценить и рассчитать систему охлаждения в ЦОД.

Также требуются другие подходы к размещению оборудования и распределению воздушных потоков в серверном зале.

Система с «горячими» и «холодными» коридорами позволяет повысить нагрузку на серверную стойку до 6 кВт

При нагрузке от 3 кВт до 6 кВт в ЦОДе требуется уже создать систему охлаждения с «холодными» и «горячими» коридорами. Холодный воздух попадает через решетки в фальшполе и подается спереди на серверные стойки. Два ряда серверных стоек устанавливаются лицом друг к другу и образуют зону подачи холодного воздуха — «холодный» коридор. Горячий воздух выходит сзади серверных стоек в коридор, который образует зону с горячим воздухом — «горячий» коридор.

К сожалению, данное решение уже не решает проблемы еще более плотного расположения серверов и выделения тепла свыше 5-6 кВт на одну стойку.

Создание «холодного бассейна» и повышение отвода тепла до 10-15 кВт со стойки

При выходе воздушного потока сзади серверных стоек возникает ситуация, когда часть горячего потока поступает в зону холодного воздуха и начинает там смешиваться, повышая температуру на входе в оборудования и снижая эффективность системы. При росте нагрузки свыше 5 кВт необходимо изолировать «холодные» и «горячие» коридоры. Тем самым поднимается КПД системы охлаждения дата центра и, как результат, снижаются эксплуатационные расходы. Стойки забирают холодный воздух спереди и выпускают нагретый воздух сзади, который уже не смешивается с холодным. При таком решении можно обеспечить охлаждение на каждую серверную стойку до 10 кВт. На рисунке ниже показан пример создания «холодного бассейна».

Преимущества «холодного бассейна»

• Простое решение
• Использование стандартных кондиционеров

При повышении нагрузки до 15 кВт добавляется верхняя перегородка в «холодном» коридоре, тем самым полностью его изолируя.

Фотография центра обработки данных с использованием «холодного бассейна»

Решение с использованием «активного пола»

Но что делать, если необходимо отводить свыше 10-15 кВт от каждой серверной стойки и при этом не увеличивать количество решеток в «холодном» коридоре? Отсюда возникает вопрос: как подать достаточный поток воздуха через то же количество решеток, чтобы серверы получили «свою порцию» холодного воздуха? Предлагается использовать решение итальянской фирмы Uniflair — «активный пол». Основной идеей охлаждения при помощи «активного пола» является подача гораздо большего регулируемого потока воздуха (до 4500 м³/час вместо 800-1000 м³/час от обычной решетки 600 Х 600 мм).

Установить просто вентилятор в подпольном пространстве было бы не достаточно для обеспечения гарантированного охлаждения серверных стоек. Важно правильно организовать воздушный поток как по давлению, так и по направлению воздуха, чтобы обеспечить подачу воздуха не только в верхнюю часть стойки, но и, в случае необходимости, обеспечить подачу холодного воздуха в ее нижнюю часть. Для этого панель «активного пола» помимо вентилятора, комплектуется процессором, датчиками температуры и поворотными ламелями. Важной особенностью этого изделия, является большой ресурс работы.

Устройство панели «активного пола»

1. Решетка
2а. Регулируемые лопасти — Зона А
2b. Регулируемые лопасти — Зона B
3. Фиксирующие скобы
4. EC вентилятор
5. Решетка подмеса воздуха
6. Электропанель
7. Контроллер
8. Датчик температуры — Зона A
9. Датчик температуры — Зона B

Ниже на иллюстрации показаны примеры исполнения «активного пола» для горизонтального и вертикального потоков, которые распределяется на две зоны.

Схемы решений на базе «активного пола» до 15 кВт на стойку и до 25 кВт на стойку

Применение системы «активный пол» позволяет повысить мощность тепловыделения стойки до 25 кВт!

Ниже показан пример решения с «активным полом» и «холодным бассейном».

Преимущества решения на базе «активный пол»

У любого решения есть свои плюсы и минусы. Ниже перечислим основные преимущества и недостатки «активного пола».

• Модульная система легко устанавливается в стандартный фальшпол
• Поток воздуха позволяет использовать оборудование на полную мощность
• Не требуется подача воды или фреона в зону серверных стоек
• Минимальный поток гарантирован даже в случае поломки вентилятора
• Подходит для расширения существующих серверных и компьютерных залов
• Локальное использование при наличии только одной или нескольких высоконагруженных стоек
• Быстрый эффект от использования данного решения
• Энергосбережение
• Возможность управления

Недостатки

• Мощные потоки воздуха в подпольном пространстве

Подводя итог вышесказанному, можно составить схему поэтапного развития и модернизации дата-центра, состоящего из трех этапов:

1. При проектировании ЦОД на первом этапе можно ограничиться расстановкой оборудования с организацией «холодных» и «горячих» коридоров.
2. По мере роста нагрузки и мощности на втором этапе следует организовать «холодный бассейн» с полной изоляцией «холодного» коридора.
3. Если потребуется большая мощность охлаждения, то необходимо установить «активный пол» в местах с максимальной нагрузкой серверных стоек.

Естественно, что дата-центр должен иметь достаточную мощность охлаждения прецизионными кондиционерами на всех этапах своего развития.

КАБЕЛЕНЕСУЩИЕ СИСТЕМЫ ЕКА БОЛЕЕ 20 ЛЕТ НА РЫНКЕ

серверных комнат и важность сохранения спокойствия

Специалистам, ежедневно работающим с компьютерами, постоянно напоминают о проблемах, связанных с обслуживанием этих серверов и их постоянным охлаждением. Компьютеры — это, по сути, основа любой организации, и крайне важно убедиться в наличии эффективной системы управления питанием . На самом деле, иногда даже самым опытным профессионалам приходится нелегко.Несмотря на то, что технологии создали некоторые устойчивые компьютерные системы, многие владельцы бизнеса переоценивают эту характеристику и управляют своими компьютерами самым случайным образом, что неизбежно может привести к проблемам.

Вот почему все серверных так важны. Эту комнату можно объяснить как область, используемую для хранения, питания и администрирования компьютерных серверов вместе с их различными связанными компонентами. Он предоставляет функциональные и экологические услуги для мониторинга серверов корпоративного класса.К ним можно получить централизованный доступ и управлять ими через систему администрирования серверов, которая обычно находится за пределами комнаты. Их основная цель — предложить этим компонентам электрическую защиту . Когда серверы перегреваются, вы увидите, что они начинают плохо работать, а ваше оборудование заметно ухудшается. Поддержание низкой температуры ваших серверов является квинтэссенцией не только для оптимальной работы, но и для оптимальной долговечности. После продолжительного воздействия высоких температур серверы могут начать терять функциональность, некоторые из которых могут никогда не восстановиться.Ниже приведены некоторые методы защиты всех компонентов серверной комнаты, такие как электрические переключатели , , , розетки , , и резервная батарея ИБП , и другие.

Низкотемпературное освещение

Освещение в серверной должно быть достаточно хорошим и достаточным. Несмотря на то, что недостаточное освещение увеличивает вероятность ошибки человека, важно помнить, что дополнительное освещение может обязательно привести к перегреву устройств в комнате и, в свою очередь, повредить сетевое соединение и его функциональность.

Вентиляция

Серверные помещения часто не соответствуют количеству электрического оборудования, которое они хранят и обслуживают, что означает, что это может привести к тому, что серверы будут работать при более высоких температурах, чем ожидалось. Отсутствие полезного пространства усугубляет проблему низкой циркуляции воздуха.

Фальшпол

Поднятые полы с доступом упрощают процесс установки необходимого типа охлаждающего оборудования, а также повышают доступность серверов и соответствующих проводов в серверной комнате.

Внедрение систем охлаждения

Удачно расположенный вентилятор может поддерживать движение воздуха и передавать тепло, а также отводить его от серверов. Вентиляторы представляют собой гораздо более доступное и жизнеспособное решение по сравнению с кондиционированием воздуха. Установка небольшого, но мощного вентилятора, направленного прямо на вентиляционные отверстия серверов, в значительной степени поможет избежать перегрева и обеспечит эффективное распределение мощности по всей комнате.

#SchneiderElectric # LifeIsOn

Как спланировать установку серверной стойки

Как и в случае с любым ИТ-проектом, небольшое планирование с самого начала может предотвратить большие головные боли в будущем. Когда вы проектируете центр обработки данных, серверную комнату или сетевой шкаф, решение о том, какие стойки развернуть и как их настроить, должно быть в верхней части вашего списка. После того, как вы выбрали тип и количество необходимых стоек, а также ИТ-оборудование, такое как серверы и маршрутизаторы, в каждой стойке, вам нужно будет разработать план установки стоек и оборудования.Вот несколько вещей, которые следует учитывать при планировании установки.

Атрибуты комнаты

При выборе помещения или рассмотрении вопроса о модернизации существующего помещения убедитесь, что у вас достаточно места для всех стоек, которые вам понадобятся сейчас и в обозримом будущем. И не забывайте, что вам нужно переместить стеллажи из точки доставки в конечную точку. Двери вашего объекта должны быть достаточно высокими, полы должны быть достаточно прочными, и следует избегать лестниц. Электрические цепи в комнате должны обеспечивать правильное напряжение и достаточную силу тока для всего вашего оборудования.Должен быть обеспечен проход кабеля для входа и выхода из комнаты.

Помещение должно быть удалено от источников тепла, независимо от того, находятся они внутри или снаружи здания. И в комнате должен быть какой-то способ избавиться от тепла, выделяемого вашим оборудованием. Это может включать рассеивание тепла через стены и активную или пассивную вентиляцию через воздуховоды, фальшполы или подвесные потолки. Установки с более высокой плотностью мощности и производством тепла могут также потребовать специальных кондиционеров воздуха для компьютерных залов (CRAC).Использование «моноблочных» CRAC может повысить эффективность по сравнению с традиционными CRAC по периметру.

Расположение стойки

Вам следует разработать схему размещения стоек относительно помещения, друг друга и важных ресурсов, таких как силовые цепи и охлаждение. Расположение стоек особенно важно для охлаждения. Охлаждение будет более эффективным и действенным, если вы предотвратите рециркуляцию и смешивание горячего воздуха с подаваемым холодным воздухом. Стойки следует размещать сплошными рядами с горячими коридорами (где стойки расположены задними сторонами) и холодными коридорами (где стойки расположены спереди вперед).Размещение стоек по схеме «горячий / холодный» проход может снизить потребление энергии до 20%. Вы также должны «соединить» стоечные шкафы, соединив их бок о бок. Объединение создает физический барьер между горячим и холодным воздухом, препятствующий рециркуляции. Некоторые корпуса включают в себя монтажное оборудование, необходимое для их соединения.

предлагают гораздо больший контроль над потоком воздуха. Но даже если вы используете стойки с открытой рамой или у вас слишком мало стоек для более чем одного ряда, важно обращать внимание на расположение стоек.Вы должны убедиться, что оборудование в одной стойке не втягивает горячий воздух от оборудования в другой стойке или от любого другого очевидного источника тепла.

Размещение оборудования

Расположение оборудования в стойке жизненно важно для правильной работы серверов и другого оборудования, для максимального увеличения пространства внутри стойки и упрощения обслуживания. Перед установкой оборудования следует разработать подробный план размещения оборудования, включая планы дальнейшего расширения. Естественно, вам необходимо убедиться, что в каждой стойке достаточно места для размещения всего оборудования, которое вы планируете установить.

Вес вашего оборудования не должен превышать допустимую нагрузку на стойку. Всегда размещайте самое тяжелое оборудование, такое как системы ИБП и внешние аккумуляторные блоки, ближе к нижней части стойки. Это предотвращает утяжеление стойки и ее склонность к опрокидыванию — особенно это важно, если вы планируете установить оборудование до того, как откатить стойку в другое место. (При катании стойки, с установленным оборудованием или без него, вы всегда должны толкать ее от себя, а не тянуть на себя. Толкайте по самой длинной оси, которая почти всегда идет спереди назад или сзади вперед.) Если скользящие направляющие позволяют оборудованию выходить из стойки по горизонтали, не следует размещать это оборудование слишком высоко в стойке. Также убедитесь, что он не может выдвигаться так далеко, что это приведет к дисбалансу стойки.

При выборе места для установки оборудования в стойку учитывайте такие факторы, как организация кабелей. Для приложений, требующих прокладки кабелей высокой плотности, вам может потребоваться горизонтальная кабельная разводка 1U на каждые 1U коммутационных панелей или коммутаторов. А если вы планируете установить стоечную консоль или консоль KVM, вам необходимо подумать о том, где ЖК-монитор и клавиатура будут находиться на удобной высоте.Вам также следует рассмотреть возможность распределения блейд-серверов и других нагрузок с высокой плотностью и высокой мощностью между несколькими стойками, чтобы предотвратить возникновение проблемных горячих точек.