Кондиционирование серверной (комнаты, помещения, ЦОД): полное руководство

Кондиционирование серверной (или серверное кондиционирование) – это процесс поддержания оптимальных условий микроклимата в помещении, где установлены сервера и другое компьютерное оборудование. Целью кондиционирования серверной является обеспечение стабильной работы оборудования, предотвращение перегрева, управление влажностью и создание оптимальных условий для эффективной работы серверов.

Оптимальные параметры микроклимата в серверном помещении

Оптимальные параметры микроклимата в серверном помещении играют важную роль в обеспечении надежной и эффективной работы оборудования. Ключевых параметры:

1. Рекомендуемая температура обычно находится в диапазоне от 18°C до 27°C.Высокие температуры могут привести к перегреву оборудования, а слишком низкие могут вызвать конденсацию.
2. Оптимальная влажность обычно находится в пределах 40-60%.Слишком высокая влажность может способствовать образованию конденсата и коррозии, а слишком низкая может привести к статическому электричеству и повреждению оборудования.
3. Эффективная система вентиляции помогает поддерживать оптимальную температуру и влажность. Обеспечьте достаточное количество обмена воздуха, чтобы предотвратить перегрев оборудования.
4. Используйте системы фильтрации воздуха для предотвращения попадания пыли и частиц в серверное оборудование.
5. Контролируйте уровень шума в серверной, так как высокий уровень шума может влиять на комфорт работников и, возможно, повлиять на оборудование.
6. Установите системы мониторинга для контроля параметров микроклимата, чтобы оперативно реагировать на любые изменения.

Нормативная документация

• ГОСТ 31945-2012 "Здания и сооружения. Правила эксплуатации. Системы вентиляции и кондиционирования воздуха".
• СП 118.13330.2012 "Общественные здания и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003".
• СНиП 41-01-2003 "Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха".
• РД 45.120-2000 "Руководящий документ. Определение показателей микроклимата и воздухообмена в помещениях с электронно-вычислительной техникой".
• СанПиН 2.2.4.3359-16 "Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы. Санитарно-эпидемиологические требования к физическим факторам на рабочих местах".

В этих документах содержатся следующие требования к воздухообмену в серверном помещении:

• температура: 20-25 °C;
• влажность: 40-55%;
• скорость воздуха: 0,1-0,5 м/с;
• кратность воздухообмена: 1,5-2;
• допустимая концентрация пыли: 0,001 г/м³;
• система вентиляции должна обеспечивать приток свежего воздуха и удаление отработанного;
• система кондиционирования должна поддерживать заданные параметры температуры и влажности;
• контроль параметров: необходимо регулярно контролировать температуру, влажность, скорость воздуха и концентрацию пыли.

Типы систем кондиционирования для серверного помещения

Существует несколько типов систем кондиционирования, которые могут использоваться для обеспечения оптимальных условий микроклимата в серверных помещениях. Каждый из них имеет свои преимущества и подходит для различных сценариев.

1. Системы воздушного кондиционирования используются для охлаждения серверных помещений. Они поставляют холодный воздух непосредственно в помещение, где находятся сервера. Кондиционеры часто управляются с использованием термостатов и могут обеспечивать точное управление температурой и влажностью.
2. Системы жидкостного охлаждения используют жидкость (часто воду) для передачи тепла от серверов к системе охлаждения. Жидкость циркулирует через трубы или каналы, охлаждая серверы более эффективно, чем воздушные системы.
3. Индивидуальные системы охлаждения для стоек устанавливаются между рядами серверных стоек и предоставляют точное охлаждение в пределах каждой стойки. Они обеспечивают близкое распределение холода к серверам и более эффективное использование энергии.
4. Системы свободного охлаждения (Free Cooling). В условиях низких температур окружающего воздуха эти системы могут использовать его для охлаждения серверной без необходимости запуска компрессоров. Это экономичный и энергосберегающий метод.
5. Системы жаропонижения (Liquid Immersion Cooling). В этом методе серверы полностью погружаются в специальную жидкость, что обеспечивает более эффективное охлаждение и уменьшает потребление энергии.

Пример расчета мощности кондиционера

Расчет мощности кондиционера для серверного помещения является сложной задачей, так как он зависит от различных факторов, таких как тепловыделение серверов, размер помещения, уровень изоляции и т.д.

Допустим, суммарная мощность серверов в помещении составляет 20 кВт (Qсерверы). Электропитание, освещение и другое оборудование могут добавить дополнительные 30% к тепловой нагрузке (Qдоп).

Общая тепловая нагрузка (Qобщ):

• Qобщ = Qсерверы + Qдоп;
• Qобщ = 20 кВт + (30% от 20 кВт) = 26 кВт.

Допустим, КПД кондиционера составляет 0.8.

Рассчитаем мощность кондиционера (Pконд):

• Pконд = Qобщ / КПДPконд = 26 кВт / 0.8 = 32.5 кВт.

Таким образом, для данного примера необходим кондиционер мощностью примерно 32.5 кВт.

Резервирование кондиционеров в серверных комнатах

Резервирование кондиционеров в серверных помещениях играет важную роль в обеспечении непрерывной работы оборудования. Отказ кондиционера или сбой системы охлаждения может привести к перегреву оборудования, что в свою очередь может привести к потере данных и повреждению серверов.

Пример реализации: две независимые системы кондиционирования, работающие параллельно. В случае сбоя одной из систем, другая может поддерживать нормальную работу. Это обеспечивает резервирование и снижает риск простоя оборудования.

Еще один пример реализации: подключение кондиционеров к системам бесперебойного питания (UPS), чтобы обеспечить энергией в случае временного отключения электропитания. Такой подход позволяет поддерживать нормальную работу кондиционеров даже в случае кратковременных сбоев в электроснабжении.

Лучшая практика по кондиционированию серверных помещений

Предположим, у вас есть средний по размеру серверный центр, где размещено несколько стоек с серверами и другое оборудование. Давайте рассмотрим пример использования кондиционеров в таком контексте.

1. Перед развертыванием систем кондиционирования проведен расчет тепловой нагрузки серверного оборудования. Общая мощность серверов и других устройств составляет 30 кВт.
2. На основе расчетов и требований по мощности выбрана двойная система кондиционирования, состоящая из двух независимых CRAC-устройств. Каждое устройство имеет мощность 20 кВт, что обеспечивает резервирование и возможность обслуживания.
3. Прецизионные кондиционеры размещены между рядами стоек с серверами, чтобы обеспечить равномерное распределение холодного воздуха по всему помещению.
4. Установлена система мониторинга, которая следит за температурой и влажностью в реальном времени. Автоматические системы управления настроены для регулировки работы кондиционеров в зависимости от изменяющихся условий.
5. Кондиционеры подключены к системе бесперебойного питания (UPS), чтобы обеспечить непрерывное электропитание даже при кратковременных сбоях в энергоснабжении.
6. Установлены датчики для мониторинга расхода энергии кондиционеров. Это позволяет оптимизировать работу систем для максимальной эффективности.

Дополнительные функции прецизионных кондиционеров

Прецизионные кондиционеры, предназначенные для использования в серверных помещениях, обычно обладают рядом дополнительных функций, которые позволяют им более точно и эффективно регулировать микроклимат. Например:

• точное управление температурой и влажностью;
• интеллектуальные системы мониторинга;
• адаптивные режимы работы;
• использование экологических хладагентов;
• системы бесперебойного питания (UPS).

Мощность прецизионных кондиционеров для серверных помещений может варьироваться от нескольких кВт до десятков и более кВт. Например, для небольшой серверной комнаты мощностью 10-20 кВт могут быть достаточными, в то время как крупные центры обработки данных (ЦОД) могут требовать систем суммарной мощности в сотни кВт.

Отличие кондиционирования серверной от охлаждения серверной

Термины "кондиционирование серверной" и "охлаждение серверной" часто используются как взаимозаменяемые, но между ними есть различия, которые могут зависеть от контекста. Оба термина относятся к обеспечению оптимальных условий микроклимата в помещениях с серверами, но акцент может быть сделан на различных аспектах. Рассмотрим эти термины более подробно.

Кондиционирование серверной (дата-центра)

Термин "кондиционирование" включает в себя не только охлаждение воздуха, но и управление влажностью и очистку воздуха. Кондиционирование серверной подразумевает создание и поддержание оптимальных условий в помещении для работы серверов, включая контроль температуры, влажности и чистоты воздуха. Системы кондиционирования серверных помещений часто включают в себя технологии, такие как фильтрация воздуха и регулирование влажности, помимо охлаждения.

Охлаждение серверной (дата-центра)

Термин "охлаждение" более узко фокусируется на процессе снижения температуры в серверной. Основная задача – предотвратить перегрев серверов и обеспечить оптимальные температурные условия для их работы. В этом контексте, охлаждение серверной означает применение систем кондиционирования воздуха, жидкостного индивидуального охлаждения для стоек, направленная на снижение температуры оборудования.

Таким образом, кондиционирование серверной обычно включает в себя охлаждение, но также заботится о других аспектах микроклимата. В то время как охлаждение серверной может быть более ограниченным и фокусироваться в основном на задаче снижения температуры воздуха. — Алексей Папченко, руководитель технического отдела проектно-монтажной компании Qwent – (https://ceds.ru/blog/proektno-montazhnaya-organizatsiya/), эксперт в области проектирования, монтажа и обслуживания систем вентиляции, кондиционирования и дымоудаления.

Использование этих терминов может варьироваться в зависимости от контекста и конкретных потребностей серверного помещения.

Вывод

Кондиционирование серверных помещений включает в себя создание и поддержание оптимальных условий микроклимата для эффективной работы серверного оборудования. Это включает в себя охлаждение воздуха, контроль влажности и чистоты воздуха. Выбор и правильная настройка систем кондиционирования критически важны для предотвращения перегрева, обеспечения надежной работы оборудования и снижения рисков системных отказов.

Литература

1. Ульянов А. В., Коваленко А. А., Шибеко Р. В. Система контроля микроклимата в серверном помещении //Молодежь и наука: Актуальные проблемы фундаментальных и прикладных исследований. – 2019. – С. 325-328.
2. Коляда И. М. и др. Система кондиционирования и распределения воздушных потоков в серверных шкафах. – 2015.
3. Мальцева М. С. Кондиционирование серверных помещений //Современные проблемы и перспективные направления. – 2022. – С. 29.