Кондиционеры для серверной комнаты. Кондиционер для серверной

При выборе кондиционеров для серверных помещений руководствуются следующими «Техническими требованиями к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники» (СН 512-78):

1. Температура воздуха в помещениях - от 18° до 22°C.
2. Относительная влажность воздуха – от 20 до 70 %.
3. Оптимальная скорость потока воздуха - 0,2 м/с (не более 0,3 м/с для холодного, 0,5 м/с для теплого периодов).
4. Запыленность воздуха помещений не должна превышать: в серверной – 0,75 мг/м 3 , с размерами частиц не более 3 мкм (атм. пыль, сажа, дым, споры, асбест); в помещениях обработки данных – 2 мг/м 3 .

Поэтому серверные в обязательном порядке должны быть оборудованы климатической системой, поддерживающей температуру, влажность и запыленность в указанных выше пределах.

Кондиционеры работают круглый год. Поэтому в зимний период кондиционеры должны поддерживать работу при уличной температуре до -30°C или дополнительно оборудованы зимним комплектом (системой подогрева дренажа и картера наружных блоков).

Особое внимание необходимо уделить вопросам надежности работы кондиционера в серверной. Выход из строя системы охлаждения приводит к огромным потерям из-за нарушения работы серверной техники. Поэтому всегда ставят резервную климатическую систему. Получается, что холодопроизводительность кондиционеров в серверной должна быть минимум вдвое больше рассеиваемого серверами тепла.

Рекомендуется периодически отключать основную систему охлаждения и включать резервную. Иначе велика вероятность того, что резервная система, простояв отключенной три года, просто не включится при выходе из строя основной. А также попеременный режим вдвое увеличивает период бесперебойной работы кондиционеров. Вручную переключают кондиционеры только в самых экономичных решениях, из-за человеческого фактора такой вариант оказывается ненадежным. Мы рекомендуем установку автоматического блока переключения режимов работы кондиционеров.

При отсутствии окон в серверном помещении необходимую мощность кондиционеров можно ориентировочно оценить как сумму 70% от суммарной мощности блоков питания всего оборудования и 20% от мощности источников бесперебойного питания. Мощность холодопроизводительности кондиционера должна быть выше рассчитанного значения. Для резервирования расчетное количество кондиционеров нужно увеличить вдвое.

Как выбрать кондиционер для серверной?

Для подбора кондиционеров сначала нужно рассчитать суммарную мощность рассеивания тепла серверным оборудованием.

При отсутствии окон в серверном помещении необходимую мощность кондиционеров можно ориентировочно оценить как сумму 70% от суммарной мощности блоков питания всего оборудования и 20% от мощности источников бесперебойного питания. Мощность холодопроизводительности выбранного кондиционера должна быть выше рассчитанного значения. Для резервирования расчетное количество кондиционеров нужно увеличить вдвое.

Мы настоятельно рекомендуем, чтобы подбор кондиционеров и выбор схемы их установки осуществлял специалист после точного расчета на основе проекта помещения или при личном выезде. Это позволит избежать ошибок и сберечь дорогостоящее оборудование.

Кроме количества и мощности кондиционеров важным критерием является стоимость и надежность оборудования. Кондиционер должен проработать не менее трех лет и при этом его стоимость должна быть экономически обоснована. Желательно ориентироваться на стоимость кондиционеров вместе с монтажом в пределах 10% стоимости серверов.

По вертикали откладывается суммарная стоимость серверного оборудования (только вычислительная техника), разделенная на его суммарную мощность тепловыделения. По горизонтали суммарная мощность тепловыделения всего оборудования. На пересечении можно увидеть список рекомендуемых для данной серверной брендов кондиционеров и их ориентировочную стоимость вместе с монтажом.

Пример подбора кондиционеров для серверного помещения:

В помещении площадью 9 м 2 без окон с высотой потолков 3 метра установлено пять серверов с блоками питания по 400 Вт и стоимостью по 2 500 долларов США каждый, монитор с блоком питания 200 Вт, стоимостью 200 долларов США, источник бесперебойного питания мощностью 5000ВА (3500 Вт) стоимостью 2 700 долларов.

Общее значение мощности рассеивания тепла составит:

1. 70% от мощности основного оборудования: (5 х 400+ 1 х 200) х (70% / 100%) = 1 540 Вт
2. 20% от мощности источников бесперебойного питания: 1 х 3500 х (20% / 100%) = 700 Вт
3. Итого мощность рассеивания: 1 540 + 700 = 1 940 Вт ≈ 2 кВт.

Мощность рассеивания серверного оборудования (вычислительной техники) равна 5 х 400 х (70% / 100%) = 1400 Вт = 1,4 кВт.

Стоимость серверного оборудования (только вычислительной техники): 4 х 2 500 = 12 500 USD

Удельная стоимость вычислительной техники на каждый киловатт выделяемого тепла: 12 500 / 1,4 = 8 929 USD/кВт.

По графику выбираем пересечение первого столбца (общая мощность рассеивания тепла 2 кВт < 20 кВт) и второй строки (удельная стоимость вычислительной техники 8 929 USD/кВт меньше 10 000, но больше 6 000).

Получаем, что для указанного примера подойдут кондиционеры с брендами Mitsubishi Heavy, Hitachi, Toshiba, Panasonic. Суммарная мощность охлаждения всех кондиционеров должна составить не менее удвоенной общей мощности рассеивания тепла, т.е. не менее 2 х 2 кВт = 4 кВт.

Можно предложить установить два кондиционера с холодопроизводительностью по 2,1 кВт каждый, что в сумме составит 4,2 кВт.

Стоимость выбранного оборудования на момент написания статьи составляет 427 USD х 2 = 854 USD. Стоимость монтажа 7 900 х 2 = 15 800 руб. Общая стоимость при курсе доллара 62 руб/USD составит 68 750 руб.

В определенный момент некоторые предприятия дорастают до того состояния, когда их внутренние информационные системы перестают умещаться в одном серверном шкафу. Тогда руководителю IT-департамента предстоит взвесить все «за» и «против» и решить, строить или не строить серверную. Вариантов может быть несколько: от полного избавления от собственных мощностей и увода их в облака или колокейшн в большом ЦОДе, до строительства собственного мини- (или не очень мини) ЦОДа с блэкджеком.

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

Наиболее привычными для эксплуатации и понимания являются компрессорные кондиционеры. В них хладагент (в подавляющем большинстве случаев - фреон) переносит тепло от радиатора внутреннего блока во внешний, где рассеивает энергию в окружающую среду. Подробнее о принципе действия кондиционера можно прочитать . Затем идут жидкостные и комбинированные системы, в качестве основного хладагента используют воду или этиленгликоль, и выбор теплоносителя зависит не только от условий эксплуатации, а также от способа охлаждения. И самым эффективным решением, в определённых условиях, конечно, являются системы фрикулинга. Это исключительно прецизионные устройства, разрабатывающиеся почти с нуля в каждом конкретном случае.

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

Не один раз стоит подумать о необходимости строить серверную. Существует мнение, что для мощностей меньше 5кВт выделенная серверная комната не нужна. Обычно все оборудование вполне себе «упихнется» в 42-47-юнитовую стойку-шкаф, и максимум что еще понадобится - это отдельная однорамочная стойка под кросс. Всё это можно отгородить от «админской» или какого нибудь другого помещения (главное не от бухгалтерии) стеклянной или гипсокартонной перегородкой с герметичной дверью, поставить спаренный бытовой кондиционер и идти пить пиво.

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

Вы обладатель небольшого парка серверов, 2-3 стойки с которыми будут стоять в отдельной комнате. У вас не намечается перспективы плавного роста мощностей и вы, либо не хотите заморачиваться, либо (что наиболее вероятно) не имеете бюджета на более энергоэффективные и экологичные решения.

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

Прецизионный (высокоточный) кондиционер (или другой охладитель) - создан в точности так, чтобы максимально эффективно работать в инфраструктуре с заданными конечными параметрами. Иными словами, когда мы говорим «прецизионный кондиционер», мы подразумеваем, что и помещение, и оборудование серверной, и сама «холодильная установка» разработаны в проекте, как совокупность технологий, позволяющих наилучшим образом обеспечить работоспособность, сохранность и долговечность дорогостоящего оборудования.

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

Принципиальная разница жидкостного охлаждения и фреонового лишь в том, что в контуре жидкость чаще всего не меняет фазового состояния, отчего при равной мощности системы водяные и гликолевые системы проиграют фреоновым в эффективности. Однако у жидкостных систем есть неоспоримые преимущества, такие как емкость и универсальность. В системах с жидкостным охлаждением охладителем может быть как фанкоил на крыше или во дворе здания, так и система отопления самого здания. Жидкость может охлаждать воздух в серверной, а может использоваться как хладагент для отдельно взятого процессора . Неоспоримое преимущество жидкостного кондиционирования - это практически неограниченная протяженность трас, за счет низкой цены на хладагент, для самой же системы это только плюс. Самое опасное в данной ситуации - это протечка токопроводящего агента, но, судя по всему, это никого уже не пугает. IBM в этой ситуации отличился строительством SuperMUC, где добился 40% экономии энергии за счет отсутствия в системе охлаждения чиллеров. А Google в большинстве своих ЦОДов и вовсе используют систему собственной разработки, где используется система холодных и горячих коридоров.

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.

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

Прямой фрикулинг - самый энергоэффективный способ охлаждения серверных. Конечно, его эффективность целиком зависит от температуры воздуха «за бортом», но некоторые изменения в стандартизации и различные зеленые технологии постепенно двигают системы охлаждения серверных именно в этом направлении.

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).

Вместо заключения

«Так как же, все таки охлаждать небольшие серверные на пару десятков кВа?» - спросите вы.
Ответ неоднозначен. Большинству читателей подойдет решение из двух нормальных бытовых кондиционеров. Те же, кто сможет убедить собственное руководство в необходимости экономии и введения экологичных инноваций, получат море головной боли и потом бесконечное наслаждение конечным результатом.

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.

Столь интересная с технической и практической точки зрения адиабатика здесь не рассматривается ввиду своей специфичности, она требует более тонкого подхода к реализации. Что касается рассматриваемого варианта, то очевидно, что энергоэффективность в будущем потребует больших вложений на стадии строительства.

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.

Компьютерное оборудование, установленное в серверной, неизбежно выделяет большое количество тепла, что ухудшает функционирование системы. Для нормализации температурно-влажностного показателя устанавливается кондиционер для серверной. Устройство охлаждения воздуха выбирается с учетом многих факторов, от которых зависит качественная работа сервера.

Особенности серверной

Серверная комната представляет собой помещение, часто не оборудованное окнами, иногда системой вентилирования. Помещенная туда вычислительная техника требует соблюдения определенных параметров воздушного пространства:

• Температура воздуха – 18-22⁰ С.
• Скорость движения воздухопотока для теплого времени года до 0,5м/с, холодного – до 0,3 м/с.
• Относительная влажность – 20-70%.
• Наличие пыли – 0,75 мг/м³, размер частиц не более 3мкм (для помещений обработки данных – 2мг/м³).

Часто серверная находится далеко от наружных стен здания, что вызывает трудности с прокладыванием фреоновой трассы климатического оборудования. При установке сплит-систем понадобится прокладывание дополнительных коммуникаций для отведения конденсата.

Избыточная влажность, как и слишком сухой воздух, отрицательно сказываются на работе сервера, которая должна производиться круглосуточно, стабильно, без перебоев. Нормализовать микроклимат помогают установки кондиционирования.

Кондиционеры для серверной

Промышленные, полупромышленные климат-системы, используемые для серверных помещений должны обладать рядом параметров:

• высокая производительная мощность;
• функционирование продолжительное время;
• высокая надежность;
• способность беспрерывно работать при низких наружных температурах;
• работоспособность в постоянном температурном диапазоне 18⁰ С;
• достаточная протяженность фреоновых коммуникаций.

Функции климат-техники для сервер-помещений:

• Постоянное охлаждение комнаты. Работающее компьютерное оборудование выделяет большое количество тепла, которое постоянно необходимо отводить. Для этого предназначена система вентиляции. Но часто на не может наладить эффективный воздухообмен. Поэтому применяются климатические установки, охлаждающие, увлажняющие воздух.
• При охлаждении серверов важна бесперебойная работа. Для этого часто используется резервирование мощности кондиционеров. При стопроцентном резервировании устанавливается два устройства, при пятидесятипроцентном – три. Резервный кондиционер обеспечивает бесперебойное функционирование охлаждающей системы.
• Нормализация уровня влажности. Необходимо точно соблюдать данный показатель для качественной работы сервера. Для каждого помещения он определяется индивидуально. Прохладный воздух всегда более сухой, поэтому предпочтение отдается оборудованию, способному увлажнять подаваемый воздухопоток.

Сплит-системы

Стандартные бытовые кондиционеры можно устанавливать только в маленьких серверных (один серверный шкаф с кондиционером), потому что их мощности не хватит на охлаждение средних площадей. При этом следует выбирать модели, которые разработаны производителем специально для работы в зимний период при температуре -30 – 40⁰ С (например, Daikin). В крайнем случае, сплит-систему необходимо сразу оборудовать зимним комплектом.

Следует отдавать предпочтение устройствам, которые комплектуются длинными фреоновыми коммуникациями, что также очень важно для удаленного размещения серверов.

Приобретаемый кондиционер также должен очищать воздух от пыли, которая вредит компьютерной технике, оседая на чувствительных микроэлементах.

Минус сплит-системы – локальные очаги застоявшегося горячего воздуха, до которых не может добраться активное оборудование и низкая влажность воздухопотока.

Прецизионные кондиционерные системы

Позволяют точно, детально выставить оптимальные параметры влажности, температуры воздуха. Это дорогостоящие установки, которые зачастую разрабатываются под определенное помещение с заранее заданными параметрами микроклимата.

Отличаются большими габаритами, требуют подведения воды. Подают холодный воздух по вентаканалам, размещенным под полом или над потолком. Энергоэффективны благодаря четкой регулировке температурно-влажностного уровня, мониторингу всех показателей.

Прецизионное охлаждение предполагает размещение компьютерного оборудования рядами, где стойки образуют горячие и холодные воздушные коридоры. Через напольные проемы холодные потоки поступают к стойкам оборудования. Далее отработанный нагретый воздух поступает в горячий коридор, откуда удаляется вытяжной вентиляцией.

Чтобы увеличить эффективность прецизионной системы, снизить энергозатраты, были сооружены герметичные горячие/холодные коридоры, воздухопотоки которых не смешиваются.

Система чиллер и фанкойл

Предполагает использование в качестве хладагента жидкость, воду центрального отопления. Обладает преимуществами перед фреоновой системой:

• большая производительность;
• универсальность;
• возможно использование как дополнительное охлаждение фреонового оборудования;
• более дешевая эксплуатация.

Принцип работы такой же, как и у фреоновых установок: охлажденный воздух подается в стоечный ряд, отработанный горячий – забирается принудительной системой вентилирования.

Эффективность снижется за счет сложного устройства охладительного оборудования: теплый хладагент снижает температуру внутри фанкойла, затем попадает в теплообменник чиллера, где непосредственно происходит охлаждение воздуха.

Фанкойлы могут быть двух видов:

• используют принцип обдува теплообменника воздухом;
• охлаждают хладагент мелкодисперсным разбрызгиванием воды и воздушным обдувом одновременно.

Фрикулинг

Free-cooling – система, использующая для охлаждения прямой забор уличного воздуха. Относится к энергоэффективным, экологичным установкам охлаждения. Зависит от температуры снаружи. Целесообразно устанавливать в северных районах, где круглогодичная температура невысокая.

В наших широтах использовать фрикулинг круглый год не представляется возможным, скорее как вспомогательный вариант в холодное время года.

Кроме того, необходимо учитывать степень чистоты входящего воздухопотока. При достаточной загрязненности придется много времени, сил, финансов тратить на очистку воздушных фильтров, установку продувных вентиляторов. Выходом может стать использование отдельных воздушных контуров с установленной рекуперацией тепла.

Прямой фрикулинг забирает уличный воздух напрямую, исключая проблему пересушенности прохладного воздухопотока. При этом не всегда атмосферная влажность может соответствовать требуемой для серверных стоечных установок.

Ротация и резервирование

Для обеспечения непрерывного охлаждения сервер-помещений рекомендуется устанавливать ротацию и резервные кондиционеры. Ротационный блок регулирует очередность работы основной охладительной установки и резервной. Термодатчики определяют температуру внутри помещения, непосредственно возле самих внутренних модулей охлаждения.

Функции ротации:

• попеременное включение в работу климатического оборудование, что увеличивает их срок службы в 1,5-2 раза;
• подключение резервного устройства в случае выхода из строя основного, подача сигнала по локальной сети;
• контроль за температурно-влажностными показателями;
• отключение оборудования при аварии.

Как подобрать охладительную систему

При выборе руководствуются многими критериями, требованиями, санитарными нормами: количество теплоприотоков, мощность компьютерной техники, месторасположение, географические, атмосферные показатели, структура здания и т.д. Лучше всего это доверить специалисту, особенно когда рассчитывается охлаждение больших площадей.

Подбор мощности системы кондиционирования можно произвести на сайте фирмы, специализирующейся в данной области. Предоставляемый калькулятор поможет рассчитать необходимую производительность, нужно лишь указать параметры: площадь комнаты, высота потолка, количество техники, персонала. Кратность воздухообмена и т.д.

Охладительное оборудование устанавливается во всех сервер-помещениях. Структурные особенности комнаты, месторасположение, количество компьютерной техники и т.д. – все это обоснование выбора определенной модели, вида охлаждающего устройства или их совокупности.

Друзья! Еще интересные материалы:

Алюминиевая труба для кондиционера — альтернатива медной

Выбрать кондиционер для серверной комнаты - занятие очень сложное и ответственное. Выбор кондиционера для серверной должен учитывать множество факторов, основными их которых являются надежность оборудования и его бесперебойная работа при низких температурах (до -30°С, а в некоторых случаях и до -40°С). Кондиционеры для серверных комнат, как и обычные кондиционеры могут быть разных видов: настенные, кассетные, канальные, консольные). Выбор типа кондиционера зависит от возможности установки того или иного типа, в Вашем помещении. Наиболее распространенные кондиционеры для серверной комнаты - настенного или кассетного типа. Обязательным условием для сплит-систем используемых в серверных помещениях является возможность работы при экстремально низких температурах. Эта возможность достигается путем установки на кондиционер зимнего комплекта, состоящего из регулятора давления конденсации, подогрева картера компрессора и подогрева дренажа. Также особое внимание стоит уделить правильно подобранной мощности сплит-системы, стоит учесть не только размеры помещения и наличие внешних источников тепла (окна, двери, витражи, освещение и т.п.), но и мощность установленного оборудования. Кроме того, необходимо предусмотреть возможность расширения и увеличения количества охлаждаемого оборудования). Зачастую в серверной используется системы ротации кондиционеров со 100% резервированием, а в некоторых случаях и до 200%. Это необходимо для бесперебойной работы оборудования, в том случае если кондиционер вышел из строя. Ведь его ремонт может занять определенное время (вызов специалиста обслуживающей организации, определение неисправности, заказ запасных частей и ремонт).

Резервирование кондиционеров в серверных комнатах позволяет также увеличить срок службы кондиционеров нескольких кондиционеров. Современные блоки ротации позволяют настраивать алгоритм работы двух и более кондиционеров: попеременная работа с определенным интервалом времени, одновременная работа, кроме того в случае выхода из строя одного кондиционера из строя, резервный начинает работать в постоянном режиме принудительно. Также имеется возможность вывода сигнала о неисправности на панель управления и его индикация.
Наиболее популярными кондиционерами для серверных помещений пользуются настенные модели мощностью охлаждения от 5 кВт и выше, со 100% резервированием и возможностью работы при температуре уличного воздуха до -30°С.

В некоторых случаях используются прецизионные кондиционеры. Как правило они предназначены для больших центров обработки данных, где необходмыми условиями является не только температура в помещении, но и необходимая влажность.

У нас вы можете купить кондиционер для серверной комнаты , который обеспечит бесперебойную работу Вашего оборудования в течение долгих лет. Квалифицированный монтаж оборудования, также является одним из условий бесперебойной работы.

В нашем магазине Вы сможете подобрать необходимую модель и заказать ее установку. Широкий модельный ряд позволяет решить любую, даже самую сложную задачу.

Наши специалисты помогут Вам в выборе необходимой модели.

Что мы знаем о серверных

Вы бывали в серверных? Это замкнутые небольшие помещения, часто без окон, заполненные постоянно работающим оборудованием. А ведь для корректной и эффективной работы серверного оборудования важно постоянно поддерживать в помещении определенные температуру и влажность. Ни один обычный не способен работать 365 дней в году, 24 часа в сутки, да еще и с высокой точностью соблюдая заданные параметры. Поэтому в таких помещениях устанавливают .

При выборе прецизионного кондиционера следует принять во внимание следующие факторы:

• количество тепла, которое выделяется техникой;
• площадь помещения;
• количество рабочих мест в помещении;
• количество источников искусственного освещения;
• наличие или отсутствие отопительных приборов;
• наличие или отсутствие окон;
• скорость потока приточно-вытяжной вентиляции.

Мнение эксперта

Сергей Иванов, Руководитель отдела технического сопровождения продаж компании :

«Каждый проект серверной требует индивидуального подхода. Одна из самых частых проблем серверных и ЦОДов в России — недозагрузка активным оборудованием. Заказчик может ориентироваться на максимальные цифры по серверному оборудованию и в итоге загрузить ЦОД только наполовину, а поставщик узнает об этом слишком поздно. Как следствие, система кондиционирования будет работать нестабильно, так как нарушается точность поддержания температуры и влажности, повышается износ компрессора и т. д. Потому всю лишнюю теплоту желательно убирать из охлаждаемых помещений еще на стадии проектирования»

Порядок расчета

1. Аппаратура

Основной источник тепла в помещении — это оборудование. Количество тепла, которое при работе выделяет «железо», указывают в техническом паспорте. Но эту информацию можно узнать самостоятельно, замерив электрическими щипцами силу тока от питающего кабеля.
Если сила тока равна 35А, то умножив на силу тока в сети 380, получаем 13300 кВа. Суммарный теплоприток от оборудования составляет 13,3 кВт.

5. Персонал

В такой большой серверной заложено место для периодического присутствия двух человек. Известно, что каждый человек приблизительно выделяет 175 Вт, если находится в движении. Два человека выделяют 350 Вт. Переведем в кВт, получим 0,35 кВт теплоприток от двух сотрудников серверной.

7. Вентиляция

Скорость потока приточно-вытяжной вентиляции обычно указывается в технической документации, так же как и сечение воздуховода. Важно также учесть температуру воздуха, попадающего в серверную. Предположим, наружная температура составляет 25˚С. Заданная в помещении 18˚С. 25˚-18˚=7˚С.
Скорость потока воздуха в вентиляции 2 м/с, сечение 0,05 м, рассчитаем 2 м/с * 0,05 м = 1 м 3 /с.
Считаем теплоприток от вентиляции: 0,1 м 3 /с * 7˚С * 1200 (коэффициент теплоемкости) = 0,84кВт.

2. Помещение

Теперь рассчитаем площадь помещения. Допустим, у нас большая серверная — 30 м 2 . Итого: 30 м 2 пола + 30 м 2 потолка + стены 2 * 5 м 2 + 2 * 4 м 2 = 78 м 2 . Распределяется тепло примерно 0,01 кВт на 1 м². Умножаем площадь помещения на теплоприток: 0,01 кВт*78м2 = 0,78 кВт.

3. Окна

Окон в нашем помещении нет.

4. Освещение

В большой серверной нет окон, зато много ламп — источников искусственного освещения. Несмотря на то, что лампы высокотехнологичные, они выделяют некое количество тепла. Эту информацию можно узнать у производителей ламп, а можно рассчитать самостоятельно. Допустим, у нас восемь светильников по 4 лампы. Мощность каждой — 40 Вт. Считаем: 8*4*40*0,7 = 0,896 кВт (теплоприток от ламп). В нашей формуле введена величина 0,7, это коэффициент использования электрической энергии на освещение.

6. Отопление

С отоплением все несколько сложнее. Оптимально иметь возможность отключать отопление в серверной зимой и осенью (летом оно не работает по умолчанию). Для упрощения по считаем теплоприток от системы центрального отопления 100 Вт/м 2 или 0,1 кВт/м 2 . Итого: 30 м 2 * 0,1 кВт = 3 кВт теплоприток от системы центрального отопления.

Сводная таблица и выводы

Сведем для удобства все данные вместе и рассчитаем суммарное тепловыделение серверной:

Параметр	Расчет	Итого
Оборудование	35А*380V=13300 кВа	13,3кВт
Помещение	0,01 кВт*78м2 = 0,78кВт	0,78 кВт
Сотрудники	175 Вт*2 = 350 Вт	0,35 кВт
Освещение	8*4*40*0,7 = 0,896 кВт	0,896 кВт
Отопление	30 м2*0,1 кВт/м2 = 3 кВт	3 кВт
Окна	0	0
Приточно-вытяжная вентиляция	0,1 м3/с*t7˚С*1200=0,84 кВт	0,84кВт
Итого		19,1 кВт

Другие публикации сайт по теме