Вентиляция серверной: требования и кратность

Вентиляция в серверной - одна из самых больших проблем в процессе проектирования ИТ-помещений. Центры обработки данных постоянно умощняются, что напрямую влияет на требования к используемым установкам как в техническом, так и в экономическом плане. Их соблюдение - непростая задача: важно сочетать соответствие нормативам с эффективностью и надежностью.

Серверная и ЦОД: общая информация

Вентиляция серверных помещений - проблема, с которой сталкивается каждая средняя и крупная компания, имеющая компьютерную сеть. В этом помещении должны поддерживаться соответствующие условия 365 дней в году, 24 часа в сутки. Серверными оснащаются все крупные технологические компании. Центр обработки данных - здание или отдельные помещения, предназначенные для размещения и защиты ИТ-инфраструктуры. Его основной частью является серверная, поэтому часто эти понятия трактуют как синонимы, что неверно. ЦОД - более крупный и масштабный объект.

Вентиляция ЦОДов и серверных и Data-центров очень важна: установленное в них оборудование выделяет значительные единицы тепла. Недостаточная вентиляция может привести к значительным затратам компании, связанным с повреждением оборудования и потерей корпоративных данных. Задача климат-систем в дата-центрах - поддерживать нужную температуру электронных устройств в постоянном режиме, без отклонения от заданных значений. Превышение максимально допустимой температуры - одна из самых частых причин серьезных сбоев, которую в некоторых бизнес-процессах допустить категорически нельзя.

Рисунок 1. Серверная, ЦОД

Основные типы климатического оборудования для серверных

Для охлаждения устройств в серверной комнате используются следующие решения:

• системы охлажденной воды - высокоэффективные чиллеры, использующие естественное охлаждение круглый год;
• адиабатические системы охлажденной воды - чиллеры со 100% естественным охлаждением;
• система прямого испарения - в ней используется холодильное оборудование, подключенное к внешним микроканальным конденсаторам. Оборудование может  работать при высокой температуре возвратного воздуха.

Сплит-кондиционеры устанавливаются в небольших помещениях с невысокой тепловой нагрузкой. Если генерируемое тепло превышает 750 Вт/м2, необходимо установить профессиональную систему охлаждения, которая представляет собой шкаф прецизионного кондиционирования воздуха. Одной из самых больших угроз, которые могут повредить оборудование, является загрязнение воздуха: пыль, влажность, слишком высокая или критично низкая температура. Набор оптимальных технических параметров внутренней среды серверной обычно строго определяется производителем оборудования.

Прецизионное кондиционирование - профессиональное решение для больших серверных

Наиболее распространены так называемые шкафные прецизионные кондиционеры, сердцем которых является чиллер. Оборудование характеризуются интеграцией всех электрических и гидравлических компонентов в одном корпусе. Возможна заводская установка системы, которая включает контуры естественного охлаждения, насосы, приводы с регулируемой скоростью и резервуары для воды. Встроенный автоматический выключатель цепи питания (гарантия подачи электроэнергии от двух источников) и подключение к дополнительному внешнему источнику бесперебойного питания снижают частоту отказов устройства. При использовании «классических» шкафов прецизионного кондиционирования с блоками охлажденной воды возможно применение двух технологических решений:

• кондиционер в ряду ИТ-оборудования;
• кондиционер с подачей воздуха под пол.

В первом случае шкафные кондиционеры располагаются в рядах с серверными шкафами, образуя холодные и теплые коридоры, которые должны быть четко разделены. Потоки воздуха в этом решении зависят от расположения шкафов - без технологического перерыва их настройки изменить нельзя. Эта конфигурация оборудования занимает больше места.

Рисунок 2. Схема прецизионного кондиционирования серверного помещения

В случае поддува под пол в каждую точку шкафа подается холодный воздух, при этом открытая горячая зона является своего рода буфером, забирающим тепло при возможном выходе из строя кондиционера. Это также влияет на более равномерное распределение тепла в самом серверном шкафу, чем в случае внутрирядного кондиционирования воздуха. Разница температур между передней и задней частью устройства гораздо меньше. Данный фактор увеличивает срок службы техники: электронные устройства плохо переносят колебания температуры.

Требования к вентиляционным и климатических системам в data-центрах

Функционал систем вентиляции и кондиционирования в серверной:

1. Быстро и точно адаптировать внутренний микроклимат под нужные значения.
2. Поддерживать температурные параметры и влажность на уровне нормативных требований без минимальных отклонений.
3. Очищать воздушную среду от пылевых вкраплений.
4. Интегрироваться в работу других инженерных систем, включая противопожарную защиту.

Вентоборудование должно штатно и бесперебойно работать в любых условиях: при отключении энергообеспечения здания, резком понижении температуры за окном.

Надежность оборудования

Устройства вентиляции и кондиционирования воздуха для ЦОДов и серверных помещений быть надежными и эффективными. Быстрорастущий объем обрабатываемых данных требует большей вычислительной мощности устройств. Новые технологии (например, блейд-серверы) позволяют «упаковать» больше вычислительной мощности в меньшее пространство. Это выливается в увеличение удельной мощности серверных стоек и в огромные теплопритоки.

Стремительное развитие ЦОД ставит две огромные задачи: эффективный и надежный отвод высоких теплопритоков и экономическая эффективность обслуживания помещения. Новые решения для охлаждения ЦОД нацелены не только на работу с высокой удельной мощностью, но и на энергосбережение. В дата-центре около 35% мощности подается на систему кондиционирования воздуха. Многие факторы способствуют повышению энергоэффективности серверных. Поставщики оборудования с каждым годом увеличивают допустимые рабочие параметры. Еще 20 лет назад температура приточного воздуха должна была быть около 12°С. Сейчас она составляет 18–27°С при влажности до 30–70%.

Расположение оборудования

Часто проблемным вопросом при приспособлении существующего помещения под серверную является размещение наружных блоков кондиционирования воздуха, которые в зависимости от технологии и мощности могут иметь значительные размеры. Обычно лучшим решением является размещение их на крыше или на земле непосредственно рядом со зданием. Прецизионное кондиционирование также позволяет использовать фальшпол, подвесной потолок или зоны между шкафами для распределения охлаждения.

В серверной реализуют 3 основные модели охлаждения:

• InRoom — охлаждение всего помещения шкафами прецизионного кондиционирования воздуха;
• InRow — охлаждение рядными кондиционерами;
• InRack — охлаждение одиночных или двойных ИТ-стоек в закрытой системе.

В последние годы все чаще используется практичное решение закрытия холодной или теплой зоны между шкафами, расположенными впереди или сзади в ряду. Это значительно повышает эффективность использования холода в серверной и снижает потребление электроэнергии кондиционерами.

Нормы температуры и влажности в серверном помещении

Микроклиматические параметры в ЦОДах должны соответствовать следующих нормам:

1. Температура: 20-25 °С.
2. Влажность: 40-55%.
3. Количество пыли: максимум - 0,001 г/м³.
4. Параметры давления в атмосфере: 85-105 кПа.
5. Кратность вентиляции серверной: 1,5-2.

Вентсистема должна создавать избыточное давление в комнате. Приточный воздух должен на 20% превышать вытяжной.

Нормативные документы

Перечень регламентных требований закреплен в нескольких документах. Строительные нормы вентиляции серверной 512-78 содержат положения по проектированию помещений для ИТ-оборудования. В руководящем нормативном документе вентиляции серверных РД 45.120-2000 закреплены нормы конфигурации вентсетей для серверных. В СНиП 41-01-2003 указаны требования по разработке и монтажу системы.

Кратность воздухообмена

Оптимальное значение - полуторакратный или двукратный воздухообмен. Норму кратности вентиляции в серверной нельзя превышать. Слишком частая циркуляция воздушных масс будут препятствовать точному кондиционированию воздуха для обеспечения заданных параметров. Вследствие этого оборудование будет работать на более высоких оборотах и ​​потреблять больше электроэнергии.

Схемы организации воздухообмена в серверной комнате

В data-центрах и серверных используют 2 основных схемы циркуляции воздуха:

1. «Сверху вниз» - востребована при объеме теплопритоков от оборудования не больше 400 Вт/м² площади пола.
2. «Снизу вверх» - распределенное удаление избытков тепла в пропорции «35-45% снизу»/«65-55% сверху».

Свежий воздух подается через технический пол с перфорацией или напольные воздухораспределители вытяжной вентсистемы. Для точного контроля параметров вентиляция помещения серверной комнаты (даже не больших 9, 10 квадратных метров) оборудуется регуляторами расхода воздуха.

Рисунок 3. Схема вентиляции в серверной комнате

Обустройство и обслуживание

Для правильного функционирования необходимы регулярные проверки всех  элементов и узлов оборудования: герметичности труб охлаждения или износа фильтров. Эту работу стоит доверять квалифицированным специалистам. Важно содержать комнату в чистоте и настроить удаленное автоуправление. Рекомендуемая частота осмотра и техобслуживания системы вентиляции серверной - 1 раз в год.

Требования к фильтрации воздуха

Вентиляция для серверной комнаты оборудуется двухступенчатой системой фильтрации. Выполняется предварительная очистка воздуха фильтрами EU4—EU5 и тонкая — картриджами EU9—EU10. Запрещено использовать масляные фильтры. Участок трубопровода между фильтром и серверной должен быть абсолютно герметичным. Обязательны смотровые люки для быстрого и беспрепятственного обслуживания.

Расчет производительности и стоимости вентсистемы

Размер ИТ-комнат также влияет на выбор устройств. В небольших серверных, где тепловая мощность, вырабатываемая серверами, составляет до 180 Вт/м2, допустимо использование сплит-кондиционеров. Эти виды устройств охлаждают всю комнату и не способны поддерживать точные температурные показатели в помещении, где есть чувствительные электронные компоненты. В Data-центрах важно разделить зоны холодного и горячего воздуха и не допустить смешивания воздуха разной температуры. С этой задачей хорошо справляется прецизионное кондиционирование. Подбор оборудования и расчет вентиляции в серверной необходимо доверять профессиональной узкоспециализированной компании.

Проектирование

Первый шаг при разработке проектного решения - анализ помещения, в котором будет располагаться серверная. Этот этап позволит проектировщикам учесть такие параметры, как объем помещения, его расположение, доступ к окну и механическая вентиляция серверного шкафа, обеспечивающая приток свежего воздуха. Еще одним важным фактором, влияющим на выбор климатической техники для серверных помещений, является тепловая мощность, генерируемая электрическими устройствами, такими как серверы или ИБП.

Инженеры, проектирующие серверные помещения, повышают эффективность кондиционирования воздуха, изолируя холодные проходы, чтобы теплый воздух не смешивался с холодным. Наиболее важным с точки зрения проектной концепции является выбор подходящей температуры на входе и разработка соответствующей системы управления с учетом фильтрации, регулирования влажности и работы в случае слишком низкой температуры.

Монтаж

При установке вентиляции серверной комнаты важно учитывать ряд факторов:

• конфигурация комнаты;
• высота потолков;
• наличие фальшпола;
• расположение электроузлов и кабелей;
• зимний комплект;
• высота коммуникационных стоек и ИТ-инвентаря.

Главное требование при проведении монтажных работ — точное соответствие проектной документации.

Рисунок 4. Проектирование и монтаж вентиляции в серверном помещении

Этапы работы

Оборудование серверной или ЦОДа системой вентиляции и кондиционирования проходит в несколько этапов.

1. Процесс начинается с визита инженера-проектировщика и сбора данных для разработки проекта.
2. Оценивается объем и площадь помещения, его удаленность от рабочих помещений, количество техники, мощность ИТ-оборудования, объем теплопритоков.
3. Разрабатывается эскизный и рабочий проекты на основании предложенного решения.
4. На объект поставляется оборудование и комплектующие, выполняется монтаж.
5. На финальной стадии специалисты осуществляют пуско-наладку и нагрузочное тестирование.

Таблица цен

Наши сертификаты

Инженерная компания Qwent имеет ряд сертификатов и лицензий, позволяющих проводить необходимые монтажные, демонтажные а так же работы по подключению. Наши сертификаты:

Рисунок 5. Лицензия - допуск монтаж (страница 1)

Рисунок 6. Лицензия - допуск монтаж (страница 2)

На отдельной странице нашего сайта представлены все лицензии и сертификаты.