Кондиционеры в серверные помещения. Кондиционеры для серверных

Помещения, приспособленные для размещения мощной вычислительной техникой, в обязательном порядке должны быть обеспечены климатическим оборудованием.

Эффективная работа серверов зависит от оптимальных температурных, влажностных и иных режимов. Кондиционеры для серверных помещений должны обладать определёнными функциональными параметрами, чтобы эффективно решать поставленные задачи.

Для серверной комнаты выбираются особые кондиционеры, которые смогут обеспечить стабильную работу

При выборе оборудования нужно учитывать ряд обязательных требований. Обычный кондиционер может не справиться с поддержанием оптимального режима в серверной комнате. Какие же требования предъявляются к кондиционерам и на что нужно обращать внимание при выборе таких систем?

Зачем нужно кондиционирование в серверных помещениях

В условиях повсеместной компьютеризации подавляющее большинство предприятий и компаний не смогут выполнять свои производственные функции и качественно предоставлять услуги без отлаженной работы интернета, локальных корпоративных компьютерных сетей, программ автоматизации и CRM. Всё это требует постоянного функционирования компьютеров и серверов.

Последние играют особенно важную роль, они обеспечивают доступность рабочих программ и операций, сохранённых корпоративных данных для всех сотрудников со своих рабочих компьютеров.

В таких условиях очень важно обеспечить благоприятные условия для работы серверов. Для этого оборудуются отдельные помещения. Под размещение серверов приспосабливают внутренние небольшие кабинеты и помещения, не имеющие окон.

Часто такие серверные не имеют общедомовой вентиляции, там отсутствует постоянный доступ свежего воздуха. По этой причине в помещениях для серверов всегда душно, пыльно и жарко. А такой микроклимат вреден не только человеку, но и компьютерной технике.

Повышенная температура и пыль увеличивают аварийную опасность при работе серверов, а выход их из строя может не только остановить работу всей компании, но и привести к потере очень важных данных.

К серверным комнатам предъявляются особые требования:

1. Температура воздуха не должна превышать 25 градусов. Оптимальным уровнем является диапазон между 15 и 22 градусами выше нуля.
2. Влажность: летом – не выше 65%, зимой 75%.
3. Скорость воздушных потоков не должна превышать 0,3 м/с и не должна быть ниже 0,5 м/с.
4. Уровень пыли должен быть минимальным.
5. Уровень шума не выше 65 дБ.

Чтобы избежать возможных негативных последствий, в серверных помещениях устанавливаются кондиционеры. Они эффективно решают следующие задачи:

1. Поддерживают оптимальный температурный режим.
2. Способствуют очищению воздуха от пыли.
3. Контролируют влажностный режим.

Так как кондиционер в серверную комнату выполняет специфические функции, к нему предъявляются особые требования. Это вызвано тем, что работа такого оборудования не направлена на поддержание благоприятного микроклимата для человека.

Требования к кондиционерам в серверные помещения:

1. Важно рассчитать оптимальную производительность. Такие расчёты произведут специалисты в центрах продажи климатического оборудования. При определении оптимальной производительности учитывается площадь помещения, наличие вентиляции, количество серверов, уровень «тепловыделения» каждого сервера, обычный уровень температуры в помещении без серверов. За основу производительности оборудования берётся показатель мощности.
2. Модели с низкой мощностью, без функционала регулирования влажности и температуры не подойдут для обслуживания серверной комнаты.
3. Необходимо наличие эффективных фильтров, способных удалять всю пыль.
4. Наличие осушителей воздуха, которые позволяют поддерживать необходимый режим влажности в помещении.
5. Учитывая особенности нашего климата, когда зимой температуры могут длительное время держаться на уровне минус 30 градусов, кондиционер обязательно оборудовать «зимним комплектом». Он позволит поддерживать определённый температурный режим в помещении независимо от погоды на улице.

Кондиционер для серверной комнаты, как и любое другое оборудование, имеет определённый срок эксплуатации и может неожиданно выйти из строя. Поэтому, чтобы обезопасить данные и программное обеспечение от таких форс-мажорных ситуаций рекомендуется обеспечивать ротацию и резервирование кондиционеров.

Такой подход подразумевает установку в серверной нескольких кондиционеров или целых групп, которые соединены в единую систему кондиционирования с помощью блока ротации кондиционеров. Такой блок позволяет обеспечивать бесперебойное кондиционирование серверных помещений. Один кондиционер работает пока второй «отдыхает» и наоборот.

А в случае поломки одного из кондиционеров, второй обеспечит сохранение благоприятного температурного режима. Попеременная работа кондиционеров позволяет без проблем проводить обслуживание и контролировать уровень нагрузок на каждый конкретный аппарат. Блок ротации может контролировать работу в ручном режиме или автоматическом, в зависимости от того, какое конкретно оборудование используется.

Блок ротации может контролировать работу в ручном режиме или автоматическом

Кондиционеры для серверной комнаты могут оборудоваться специальными автоматическими системами, при которых сеть кондиционирования интегрирована с компьютером. Такие возможности позволяют отображать температурный режим и состояние оборудования на мониторе в режиме реального времени. Сотрудникам нет необходимости постоянно заглядывать в серверную комнату, все данные поступают оперативно на компьютер ответственного сотрудника.

Сплит-системы

Так как серверные комнаты часто обустраиваются во внутренних помещениях здания, установка сплит-систем может вызвать существенные сложности. Соединение внешнего блока, расположенного на уличной стене, и внутреннего, размещённого в серверной, потребует прокладки фреоновых труб и кабелей питания большой протяжённости.

Многие производители и модели кондиционеров имеют трубы с максимальной длиной до 15 метров. На этот момент обязательно стоит обращать внимание при выборе сплит-системы.

Преимущества сплит-систем при оборудовании серверных помещений:

1. Широкий температурный диапазон применения системы: минус 30 — плюс 45 градусов.
2. Инверторный принцип функционирования, который позволяет работать системе в режимах тепло/холод.
3. Оптимальная мощность для обслуживания помещений площадью около 25-30 кв. м.
4. Высокая надёжность и долговечность.

При выборе сплит-системы рекомендуется отдавать предпочтение моделям с настенным внутренним блоком. Такой кондиционер позволит сэкономить место и будет размещён на стене, с удобным доступом при управлении и регулировке. Но настенные сплит-системы имеют два важных недостатка: низкую «холодопроизводительность» и небольшую длину фреоновых трубок.

Мощность таких систем обычно не превышает 10 кВт, а этого обычно недостаточно для качественного «охвата» всего помещения и оборудования. Стандартная длина фреоновых труб в таких системах – 15-25 метров. Такого размера может не хватить, если серверное помещение расположено в крупном офисном здании.

Сплит-система с подпотолочным расположением внутреннего блока подходит для серверной комнаты лучше. Такие модели обладают большей мощностью и производительностью. Кондиционирование серверной с такой системой производится равномерно, прохладный воздух за счёт направленной подачи струи распределяется по всей площади помещения. Подпотолочные системы позволяют «разнести» внутренний и внешний блоки на большое расстояние, до 50 м.

Прецизионными системами обозначаются кондиционеры высокой точности. Они позволяют обеспечить кондиционирование серверных комнат большой площади и с большим количеством установленного оборудования. Такая техника позволяет точно регулировать температурный режим с точностью до 0,5 градуса, а влажность до 5%.

Схема устройства прецизионных климатических систем

Прецизионные кондиционеры рассчитаны на бесперебойную работу в течение длительного периода времени, до 20 лет.

Преимущества прецизионных систем перед обычными системами кондиционирования:

1. Высокий уровень мощности, позволяет обеспечивать необходимый режим микроклимата в больших помещениях, со значительным количеством размещённого в нём оборудования.
2. Точное определение параметров подаваемой воздушной струи.
3. Длительный период работы в непрерывном режиме.
4. Высокая степень надёжности.
5. Сохраняет работоспособность при значительных перепадах температуры. Такие кондиционеры можно оборудовать в «холодных» помещениях.
6. Система снабжена блоком дистанционного управления и контроля.
7. Легко интегрируются в единую систему кондиционирования здания.
8. Небольшой уровень создаваемого шума.
9. Многие производители серверного оборудования предоставляют дополнительные гарантии при оборудовании в помещении прецизионных кондиционеров.

Так как оборудование кондиционерами серверных комнат имеет большое значение, при выборе и подборе оптимальных моделей стоит обратиться за квалифицированной помощью к специалисту. Только профессионал поможет произвести все расчёты, позволит избежать ошибок и гарантирует установку надёжного, эффективного и долговечного оборудования с минимальными финансовыми затратами.

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.

Требования к климатическим условиям в серверных помещениях определяются санитарными нормами СН 512-78 и СП 60.13330.2012.

Хоть эти нормы и считают устаревшими, тем ни менее, в соответствии с ними:

1. Температура. Температура воздуха в данных помещениях не может быть ниже 18 градусов и выше 22 градусов по Цельсию
2. Влажность. Влажность может колебаться в промежутке от 20% до 70%. При этом, идеальным показателем влажности считается 52%
3. Скорость движения воздушных потоков в теплое время года может достигать 0,5 м/с, а в холодное - не более 0,3 м/с. Оптимальный показатель скорости движения воздуха - 0,2 м/с
4. Содержание пыли - ее количество не должно превышать 0,75 мг на кубометр воздуха

Основные требования к кондиционированию серверных помещений

Система, которая будет охлаждать Вашу серверную должна удовлетворять следующим условиям:

• Работать без перерывов и простоев 24 часа в сутки круглый год
• Жестко поддерживать заданные параметры температуры
• Давать возможность контролировать влажность
• Функционировать при низких наружных температурах и даже при -40 градусах снаружи здания
• Иметь резервные мощности

В обозначенных выше условиях наиболее тесно связаны первое и последнее требования.

Резервные мощности

На больших предприятиях, где компьютеры необходимы для поддержания технологических процессов, или в дата-центрах, обычно, устанавливают дублирующую климатическую систему, которая обеспечивает 100% резервной мощности.

На предприятиях поменьше, но хранящих на серверах важные данные, схему кондиционирования серверной комнаты выполняют с резервированием мощности в 50%. То есть устанавливают, например, три кондиционера, которые отключаются и подключаются так, что в любой момент времени пара из них работает.

В небольших же компаниях зачастую используют один дополнительный кондиционер. Такой способ называется резервированием N+1.

Резервные кондиционирующие устройства обязательно должны регулярно включаться, иначе в аварийной ситуации возникает риск, что резервные кондиционеры не работают.

Для того чтобы не зависеть от добросовестности системного администратора, мы рекомендуем доукомплектовать систему модулем автоматического переключения мощностей.

Зимний комплект

Большая часть климатических систем создается для работы в теплое время года. Однако, система, устанавливаемая в серверной, должна работать в зимний период времени в том числе.

Некоторые виды кондиционеров, используемых в данных целях, могут работать при низких минусовых температурах в силу конструктивных особенностей. Как правило - это мощные промышленные системы, устанавливаемые в помещениях большой площади.

Кондиционирование серверной небольшой площади осуществляется на базе бытового или полупромышленного оборудования, которое не предназначено для работы в зимний период времени. Для реализации рассматриваемой задачи на данных кондиционерах, их дополнительно оснащают так называемым зимним комплектом.

В полной комплектации зимний комплект включает в себя:

• Устройство, позволяющее замедлять работу вентилятора во внешнем блоке
• Устройство для поддержания температуры масла в компрессоре
• Устройство, обеспечивающее подогрев дренажной системы. Необходимо отметить, что если жидкость из дренажа сливается в канализацию, то установка подогрева дренажа не обязательна

Кондиционеры для серверной и их типы

Кондиционирование любой серверной, как правило, осуществляется с использованием климатического оборудования двух видов - сплит-систем и прецизионных кондиционеров, относящихся к шкафному типу.

Бытовые сплит-системы не предназначены для круглосуточной и круглогодичной эксплуатации. Поэтому при эксплуатации для решения рассматриваемых задач они быстро вырабатывает свой ресурс, и их приходится заменять.

Точность поддержания температуры большинства сплит-систем колеблется около 5 градусов, что небезопасно для масштабных дата центров, где важны даже десятые доли градуса.

Кроме того, вентилятор внутреннего блока работает таким образом, что в помещении остаются зоны застойного теплого воздуха.

Все оборудование данного типа нуждается в дополнительной установке зимнего комплекта, поскольку уже при -10 масло в компрессоре загустевает и аппарат может начать работать не корректно.

Прецизионные кондиционеры для серверной, в силу своей конструкции, намного более надежны и могут поддерживать температуру с точностью до градуса в течение всего срока своей работы.

Способы кондиционирования серверной

На сегодняшний день охлаждение серверных помещений может осуществляться по трем вариантам:

Охлаждение зала

Охлаждение в масштабе всего помещения для серверов, или, как говорят специалисты, на уровне зала, выглядит следующим образом.

В зале просто устанавливают климатическое оборудование, которое охлаждает воздух. Сам же воздух может выбрасываться в пространство комнаты, или при помощи фальшпола попадать прямо к стойкам. Это довольно эффективный и удобный способ, поскольку при использовании фальшпола можно также смонтировать вентиляторы для отдельных шкафов.

Главный недостаток такого варианта - неравномерное распределение воздушных потоков, из-за чего температура возле стоек получается разной. Кроме того, в этой системе нагревшийся и охлажденный воздух смешиваются, а значит, для охлаждения стоек потребуется больше энергии. Часть мощности пропадает еще и потому, что определенная доля воздуха возвращается в охладитель в обход компьютерного оборудования.

Эти недостатки необходимо учесть еще на стадии разработки и, по возможности, обойти за счет использования различных профессиональных хитростей.

Охлаждение отдельных рядов

При охлаждении отдельных рядов воздушные потоки движутся более предсказуемо, да и пути их движения короче. Каждый блок кондиционера «отвечает» за поддержание температуры на небольшом пространстве, что позволяет обойтись без мощных вентиляторов и снизить, таким образом, расходы на электроэнергию.

Особенно эффективно данная система кондиционирования масштабных серверных и дата-центров, когда коридоры для горячего и холодного воздуха изолированы. Для максимального эффекта можно оборудовать каждый ряд специальными установками, которые будут всасывать нагретый воздух, остужать его и выбрасывать в холодный коридор.

Кондиционирование отдельных серверных стоек

При охлаждении отдельных стоек каждый шкаф фактически имеет собственный кондиционер. При этом внутри шкафа есть изолированные пространства для движения нагретого и охлажденного воздуха.

Благодаря этому воздух, циркулирующий внутри шкафов, не попадает в помещение, в котором он располагается. Это значит, что кондиционер установлен правильно, работает с высоким КПД и его мощность используется полностью.

Подобный способ охлаждения будет стоить дороже перечисленных выше других способов. Он целесообразен к применению в тех случаях, когда предполагается охлаждение помещений с мощным компьютерным оборудованием, которое подразумевает наличие в зале мест с высоким выделением тепла.

Подбор оборудования

Подобрать кондиционер для помещения, в котором располагается незначительное количество компьютерного оборудования не так сложно. Как правило, данные Объекты охлаждаются бытовыми системами, а расчет требуемой мощности не сложный и производится достаточно быстро.

Но, несмотря на всю кажущуюся простоту и наглядность не рекомендуем Вам производить данные работы своими силами или с привлечением неквалифицированных специалистов.

В данной работе достаточно нюансов, а допущенные ошибки могут в дальнейшем обернуться серьезными финансовыми потерями.

Если говорить про масштабные помещения с большим количеством компьютерных установок, требующих точного поддержания температуры и влажности, то в этих случаях, как правило, использование бытового оборудования смерти подобно. Такие задачи решаются промышленным прецизионным оборудованием.

Обращайтесь, и мы выполним для Вас разработку оптимального решения кондиционирования серверных помещений!

Наши гарантии – это не пустые обещания. Они четко прописаны в Договоре, который мы заключаем с каждым Заказчиком!

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.