Прецизионные кондиционеры в серверной: виды и обоснованность их выбора

Подбор кондиционера для серверной по способу охлаждения помещения

прецизионный кондиционер с наружным блоком

Какой установить кондиционер в серверную и по каким параметрам его подбирают?

В зависимости от площади серверной, количества электроники и ее тепловыделений специалисты предусматривают 3 варианта охлаждения:

• всей площади в общем;
• каждого ряда серверов отдельно;
• каждого серверного шкафа или стойки индивидуально.

Общее охлаждение серверной

Первый способ представляется достаточно эффективным – серверное помещение может кондиционироваться любым прецизионным устройством или даже полупромышленным сплитом. Воздух выбрасывается либо просто в помещение, либо посредством напольной фальшконструкции прямиком к серверному оборудованию.

Зональное охлаждение серверных шкафов кондиционером

межрядный кондиционер CLIMAVENETA

Более разумным считается кондиционирование серверных шкафов по рядам, то есть обработка происходит зонально. Каждый блок отвечает за охлаждение определенного участка с серверами. Это может происходить как с помощью специального встраиваемого охладителя в стойку, так и посредством серверного шкафа с кондиционером в комплекте. Плюс в том, что здесь не нужны отдельные вентиляторы, а энергоэффективность совершенно не снижается.

Речь идет о контроле над климатом в серверных и ЦОД при помощи межрядовых или внутрирядных кондиционеров, которые могут быть установлены в уже существующую СКВ. Они подают воздух непосредственно к серверам. В отличие от шкафных устройств выдув потока происходит на решетки серверных установок или в холодный коридор.

Более продуктивно кондиционирование ряда серверных шкафов и стоек происходит при изоляции горячего и холодного коридоров воздуха друг от друга. Также для достижения максимального эффекта серверный шкаф с кондиционером должен быть полностью герметизирован – нельзя допускать даже малейших потерь холода.

Индивидуальное кондиционирование шкафов и стоек

Какой кондиционер нужен для отдельной серверной стойки или шкафа? Как правило, для индивидуального охлаждения каждой серверной установки используют модульные системы или моноблочные установки высокой мощности. Они легко монтируются на двери серверного шкафа или на стене. Существуют модели для монтажа на стеллаже стойки или на верхней крышке шкафа. Нагретый и охлажденный воздух двигаются в отдельном пространстве внутри, не выходя наружу.

КПД и энергоэффективность прецизионного кондиционера для серверной стойки очень высоки, а мощностной потенциал используется без потерь, поэтому именно такой вид кондиционирования серверных шкафов считается наиболее рациональным.

Минус – цена такого типа оборудования гораздо больше, чем у остальных вышеописанных холодильных агрегатов. Но необходимость устанавливать модульный кондиционер в стойку возникает достаточно редко и только в крупных помещениях с мощнейшим оборудованием, выделяющим огромное количество тепла.

Назначение кондиционирования в серверных комнатах

Схема компоновки оборудования в серверном помещении

Серверная – это помещение, отведенное под телекоммуникационное оборудование. Комната оборудуется резервным электропитанием, датчиками температуры и влажности. Помещение не имеет окон. Работающее оборудование выделяет огромное количество тепла, его отведением занимается система кондиционирования. Она должна обеспечить благоприятные условия для работы серверов. Высокая температура и пыль в воздухе могут привести к поломке чувствительной техники. Привести показатели к нормативным – задача климатического устройства.

Особенности серверных помещений

Выбирая кондиционер для серверных комнат, учитывают специфику помещений и основные требования к ним:

• Климатическая техника должна работать непрерывно, круглые сутки, 365 дней в году.
• Оптимальная температура 18-25°C.
• Показатель влажности воздуха в пределах от 20% до 80%. В зимнее время допускается 75-80%, летом – не выше 65%.
• Количество пыли до 0,75 мг/м3, размер частиц не больше 3 мкм.
• Оптимальная скорость воздушных потоков 0,2 м/с, допускаются колебания в диапазоне до 0,5 м/с.
• Уровень шума не выше 65 дБ.

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.

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.

Классификация прецизионных кондиционеров

В зависимости от конструкции внутренних блоков, прецизионные кондиционеры классифицируются на следующие типы:

• потолочные;
• шкафные прецизионные типы кондиционеров;
• межрядные.

В зависимости от способа охлаждения конденсаторов они бывают воздушными и жидкостными. Взяв в основу классификации используемый теплоноситель – воду или этиленгликоль.

Каждая из перечисленных выше категорий имеет свои особенности, преимущества и недостатки, которые обязательно нужно учесть в ходе осуществления выбора системы контроля температурного и влажностного режима помещения.

Фреоновые прецизионные кондиционеры

Для объектов телекоммуникаций предусмотрены фреоновые моноблоки и системы климат-контроля прецизионного типа.

Для стационарных объектов покрупнее используются шкафные внутренние блоки и межрядные кондиционеры.

Классическим и самым экономичным в плане капитальных затрат решением для серверных признаются шкафные кондиционеры, оснащенные испарителем непосредственного кипения, они же фреоновые.

Вот так выглядят фреоновые прецизионные кондиционеры в разрезе. На схеме изображено одно и то же устройство, только с разных сторон

Возможны различные варианты их исполнения: с наружным конденсатором с охлаждением воздушного типа, с конденсатором жидкостного охлаждения встроенного типа, а также укомплектованные сухой градирней.

Похожими разновидностями конденсаторов отличаются и межрядные кондиционеры с прямым испарением (категория шифруется как DX).

Жидкостные прецизионные устройства

Шкафные прецизионные кондиционеры, оснащенные жидкостным теплообменником, применяются в охладительной чиллерной схеме как доводчики.

В данном случае, надежность эксплуатации и температурный режим охлаждения определяются  принятой принципиальной схемой холодоснабжения объекта – схема включает в себя наличие чиллеров и насосных групп.

Стартовые капитальные затраты превышают на 30-40% затраты, связанные с фреоновыми кондиционерами. Нельзя не отметить, что проведение  оптимизации схемы холодоснабжения становится возможным снижение эксплуатационных расходов.

Прецизионный кондиционер с фрикулингом

Механизм функционирования этого типа кондиционера базируется на использовании сниженных наружных температур.

Свободное охлаждение (по-английски – фрикулинг) легко и просто реализуется во фреоновом прецизионном кондиционере шкафного типа с конденсатором (жидкостным) и сухой градирней.

Прецизионный кондиционер, оснащенный фрикулингом – схема устройства с 2-мя контурами (красным обозначен жидкостной теплообменник, синим – содержащий этиленгликоль)

Понадобится 2-й теплообменник (жидкостной) и этиленгликоль, который заполняет контур сухой градирни. При падении температуры окружающей среды на расчетный уровень охлаждение будет происходить за счет функционирования 2-го контура – теплообменника и градирни.

Несмотря на увеличение изначальных вложений на закупку дополнительного оборудования, срок окупаемости этих агрегатов будет менее 2-х лет , а более точный расчет можно осуществить, зная размер местных тарифов.

Особенности систем резервирования

Прецизионные кондиционеры для возможности реализации резервирования функции охлаждения оснащены дополнительными теплообменниками – жидкостными и фреоновыми.

Основной принцип функционирования данной системы состоит не просто в банальном дублировании охладительных систем, а в применении систем охлаждения с отличными друг от друга принципами работы.

Система резервирования позволяет существенно повысить функциональные характеристики системы кондиционирования, а значит можно будет установить ее практически в любом помещении

Иначе говоря, в одном устройстве комбинируются агрегаты, оснащенные различными источниками охлаждения.

Необходимость в резервировании и его степень устанавливается нормативными требованиями в соответствии с классом отказоустойчивости объекта – определяется по TIER.

4 Прецизионные устройства

Приборы этого типа обладают высокой точностью показателей. Погрешность показателей влажности в таких кондиционерах составляет не более 5%, а температуры — 0,5 градусов. Устройства имеют долгий срок службы, могут работать без перерыва до 20 лет. Но и стоимость такой продукции довольно высокая.

Прецизионные системы хорошо справляются с повышенной запыленностью помещения, в котором расположена электроника. Они идеально подходят для использования в серверных комнатах. У этих приборов есть ряд преимуществ:

1. 1. Точное определение и поддержание параметров воздушных масс.
2. 2. Длительная и непрерывная работа без необходимости обслуживания.
3. 3. Высокая надежность и долговечность.
4. 4. Возможность работы при резких скачках температуры.
5. 5. Хорошее взаимодействие с дистанционными устройствами для управления и контроля.

Как подобрать охладительную систему

Необходимо ознакомиться с рядом требований, которым в обязательном порядке должен соответствовать кондиционер в серверную:

Выбирая оборудование из линейки известных торговых марок, покупатель может сразу установить «зимний комплект» на сплит-систему. Некоторые потребители решают купить кондиционер, а затем провести его модернизацию на базе сервисного центра. В этом случае необходимо предварительно выяснить, как это отразится на условиях гарантийного обслуживания. Определенные бренды снимают с гарантии технику, если на нее был установлен «зимний комплект». Другие компании более лояльно относятся к этому вопросу, но все же сокращают срок гарантийного обслуживания. Чтобы избежать подобных проблем, выбирайте кондиционер в серверную из ассортимента самых влиятельных марок, которые оставляют гарантию неизменной.

Возможность установки резервного устройства.

Работу современного предприятия сложно представить без компьютеров. Если серверное оборудование выйдет из строя из-за перегрева, деятельность компании будет полностью парализована. Чтобы повысить надежность сплит-системы, целесообразно установить в серверном помещении не одну, а несколько климатических установок. При помощи специального устройства для ротации они объединены в общую сеть. Если из-за поломки выйдет из строя один кондиционер, то автоматически начнет свою работу резервное устройство, что позволит избежать перегрева.

Систему резервирования используют и при работе в штатном режиме. Согласно установленному графику, один кондиционер на время сможет останавливаться, а другой в этот период будет поддерживать нужный температурный режим. Переключение между устройствами происходит автоматически.

Возможность дистанционного наблюдения и управления кондиционированием.

В целом без системы дистанционного наблюдения можно обойтись, однако ее преимущества уже успели по достоинству оценить многие руководители компаний. Благодаря автоматике можно проводить мониторинг работы кондиционера при помощи компьютера. Показатели температуры и влажности будут отображаться на экране, а при возникновении неисправности оператор получит визуальный и звуковой сигнал. Это позволит оперативно отреагировать на ситуацию и принять нужные меры безопасности.

Размеры магистрали для подачи фреона.

При покупке сплит-системы в серверную размер магистрали для фреона является очень важным критерием. При монтаже климатической установки ее наружный блок будет устанавливаться на стене или крыше снаружи здания. В линейке большинства производителей климатического оборудования представлены модели кондиционеров, у которых длина магистрали варьируется в пределах 15 м, поэтому этот фактор обязательно следует учесть.

Какими характеристиками должен обладать кондиционер для серверной

В первую очередь важен не тип кондиционера, который выбран для помещения серверной, а продолжительность бесперебойной работы. Он должен работать круглый год в лютые холода и летнюю жару. Никаких отключений на перерыв или выходной быть не должно. Именно поэтому лучше сразу брать агрегат с зимним комплектом, потому что иначе он не сможет работать в холодный сезон.

Климатическое оборудование для серверной должно отвечать следующим требованиям:

Определенные требования есть к протяженности фреоновой магистрали. Если серверная расположена далеко от наружной стены постройки, то предельной длины трассы некоторых моделей может не хватить для соединения наружного и внутреннего блоков. На рынке есть не так много производителей климатической техники, которые имеют в своем ассортименте модели с длиной фреоновой трассы более 15 м. Поэтому при выборе по этому показателю нужно учитывать место расположения серверной внутри здания.

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.

3 Правила выбора

Настенные кондиционеры наиболее популярны для установки в серверных комнатах. Всего существует три вида сплит-систем, используемых для охлаждения оборудования:

1. 1.
   Настенные — компактные и относительно недорогие модели. У такой техники есть несколько недостатков: фиксированная длина магистрали и малая выработка холода. Мощность также ограничивается показателем в 10 кВт. Для крупного помещения такой производительности бывает недостаточно. Фреоновая магистраль может быть 15−25 м в длину.
2. 2. Потолочные — модели с высокой выработкой холода. Воздух направляется по поверхности потолка и сбалансировано распределяется внутри помещения. Плюсом является возможность размещения наружных и внутренних блоков на значительном расстоянии друг от друга (до 50 м).
3. 3. Шкафные сплит-системы — модель, часто устанавливаемая в серверных помещениях. Обычно внутренний блок дополнительно снабжается функцией осушения и специальными фильтрами для защиты комнаты от пыли и поддержания оптимальной влажности.

Сплит-система для серверной комнаты

Все, что написано выше подойдет скорее всего для крупных компаний. Стоят они недешево и для небольших компаний будут просто недоступны, да и сама серверная комната в большинстве случаев занимает площадь 1-4 м² по полу. Для охлаждения таких помещений используют обычные сплит-системы.

Предполагается, что такие кондиционеры будут работать круглые сутки и при любой температуре, поэтому к ним предъявляются очень большие требования:

• Надежность;
• Долгий ресурс работы;
• Желательно, чтобы была возможность удаленного управления.

Всем этим требованиям удовлетворяют кондиционеры марки Mitsubishi Electric. Чтобы продлить ресурс их работы устанавливают не один кондиционер, а два. Они работают по очереди: сначала один работает час, затем отключается и следующий час работает второй. И так постоянно. Даже если один из них сломается, то пока его чинят, будет работать второй кондиционер. Сама компания при этом будет функционировать в прежнем режиме.

Поочередную работу кондиционеров обеспечивает устройство ротации (например, УРК-2Т).

За счет устройства ротации также продлевается срок службы кондиционера, ведь по сути он работает в 2 раза меньше.

Что касается цены на все оборудование для серверной комнаты, то получится примерно так:

• Цена на кондиционер 75 тыс. рублей за 1 шт. А за 2 — 150 тыс. рублей;
• Зимние комплекты для работы при минусовой температуре (2 шт.) — 7,5 тыс. рублей;
• Цена на устройство ротации — 12 тыс. рублей;
• Монтажные работы — 20 тыс. рублей.

Т.е. порядок цен — это примерно 200 тыс. рублей.

Прецизионные кондиционеры и расчет параметров серверной

Прецизионные системы обеспечивают охлаждение, прогрев и вентиляцию серверных с большой общей площадью и с мощным оборудованием в любом количестве и комплектации. Оборудование может работать в бесперебойном режиме до двадцати лет.

В чем отличие прецизионного оборудования от сплит-систем:

1. Оптимальный микроклимат на больших площадях обеспечивается высокой мощностью;
2. Длительный период работы в непрерывном режиме;
3. Стабильность работы при любых наружных температурах;
4. Наличие дистанционного управления, часто с визуальным контролем параметров;
5. Простая интеграция в общую систему вентиляции и климат-контроля;
6. Низкий уровень собственных шумов.

Оборудование является главной причиной повышенного выделения тепла, количество которого указывается в техпаспорте каждого сервера. Также этот параметр можно просчитать самостоятельно. Для этого необходимо измерить силу тока в кабеле питания (в сетевом кабеле). При силе тока 30 А и напряжении сети 380 В мощность оборудования будет равна 11400 Вт, а тепловая мощность – соответственно 11,4 кВт.

В серверной с большой площадью должно быть предусмотрено место для нахождения двух человек из обслуживающего персонала. Тепловыделение одного движущегося человека составляет в среднем 0,175 кВт, то есть, для двух работников параметр будет равен 0,35 кВт.

В серверной без окон будет монтироваться искусственное освещение, которое также выделяет тепло – даже современные экономичные светильники холодного света. Мощность лампы указывается в ее техпаспорте или рассчитать, если такой документации нет. Например, серверное помещение оборудовано 10 светильниками, каждый из которых имеет 4 лампы мощностью по 40 Вт. Расчет следующий: 10 х 4 х 40 х 0,7 = 1,12 кВт (приток тепла от светильников), где 0,7 — коэффициент затрат электроэнергии на осветительные приборы.

Как рассчитать тепловую мощность отопительной системы в серверной? Если отопление центральное, то летом оно не работает, но для любых систем отопления должна быть предусмотрена возможность их отключения в холодное время года. Тепловая мощность от централизованной системы отопления составляет приблизительно 110 Вт/м2 или 0,11 кВт/м2. Общий приток тепла от радиаторов будет равен: 40 м2 х 0,11 кВт = 4,4 кВт. Теперь можно свести все расчеты для определения общего тепловыделения в серверном помещении:

По результатам расчетов видно, что минимальная производительность прецизионного кондиционера должна быть ≥ 20,13 кВт. Также, исходя из полученных результатов, определяются параметры дублирующего климатического оборудования.

Требования к кондиционерам для серверной

— оборудование, применяемое для кондиционирования серверных помещений, должно обладать высокой надежностью;

— суммарная мощность кондиционеров (без учета резервных) должна быть достаточной для поддержания температур в диапазоне от 18 до 24 градусов, а также предусматривать резерв на наращивание телекоммуникационного оборудования (расчет мощности кондиционера для серверной см. ниже);

— для кондиционирования серверных помещений должно быть предусмотрено 50% или 100% резервирование по количеству независимых кондиционеров (резервирование кондиционеров для серверной см. ниже);

 — кондиционеры в серверных должны быть адаптированы для работы на охлаждение при отрицательных температурах наружного воздуха (низкотемпературные комплекты для кондиционирования серверных помещений см. ниже);

— с целью повышения безопасности телекоммуникационного и серверного оборудования, а также для равномерного износа кондиционеров, в наиболее важных серверных и дата-центрах рекомендуется применять блоки автоматики для управления работой кондиционеров (применение согласователя работы кондиционеров СРК-D см. ниже).