Проектирование системы кондиционирования серверной

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.

Мы - профессиональная инжиниринговая проектно-монтажная компания. На нашем сайте Вы можете получить коммерческое предложение и найти необходимую информацию.

Получить коммерческое предложение

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

Опишите кратко суть задачи: