Серверный шкаф и сплит система. Охлаждение серверных шкафов

Декабрь 2018

Зачем в серверную кондиционер?

Простой вопрос, на который каждый IT`специалист даст ответ.

Сервера греются: вся электрическая энергия преобразовывается в тепловую. Перегрев чреват снижением производительности и выходом из строя.

Выбор кондиционера для серверной

Итак, кондиционер в серверную - это необходимость. Осталось понять, какой кондиционер вам нужен: сначала по мощности, далее - по типу, здесь всё просто.

Системный блок выделяет в форме тепловой энергии 100% от потребления. Данные по потреблению можно получить из паспорта, при этом закладывается коэффициент неполной загрузки оборудования: 0,9-0,8. В среднем на 10,0 кВт. номинальной мощности энергопотребления на выходе - 8,5 кВт. тепла. Без его отведения (комплекс мероприятий по охлаждению с помощью вытяжной вентиляции и отводу тепла с помощью кондиционера), то помещение прогреется, вентилятор будет гонять тёплый воздух, теплоотдача которого существенно ниже. Результат - перегрев оборудования.

При организации кондиционирования серверной комнаты климатические компании сталкиваются с тремя основными проблемами:

1. Необходимость круглогодичного охлаждения.

Кондиционер должен работать вне зависимости от температуры внешнего воздуха. Это не всем под силу. Только лучшие модели могут отработать 24 часа в сутки всю зиму при минусовых температурах . Замерзает масло, содержащееся во фреоне, снижается КПД, повышается износ. Это необходимо предусмотреть.

2. Необходимость бесперебойного охлаждения.

Сбой в работе системы кондиционирования - это возможный перегрев и отключение оборудования. Страшный сон системного администратора!

Согласно действующим СНиП 41-01-2003 п.7.2.3 "Системы общеобменной вентиляции для производственных, административно-бытовых и общественных помещений с постоянным пребыванием людей без естественного проветривания следует предусматривать не менее чем с двумя приточными и двумя вытяжными вентиляторами каждый с расходом не менее 50 % требуемого воздухообмена. Допускается предусматривать одну приточную и одну вытяжную системы с резервными вентиляторами или с резервными электродвигателями для административно-бытовых и общественных помещений".

Реализация подобной схемы вещь дорогостоящая. В небольших серверных комнатах обходятся простым бытовым кондиционером с зимним комплектом, который имеет 75-100% запас по мощности охлаждения. Т.е. на серверный шкаф с тепловыделением 3 кВт. устанавливают кондиционер 5.0-6.0 кВт. Вариант подороже, но более адекватный с точки зрения безопасности и долговечности оборудования - это установка 2-х кондиционеров с блоком контроля их попеременной работы .

3. Необходимость поддержания заданных параметров влажности.

Как правило обеспечивается сложными, полупромышленными системами - прецизионными кондиционерами, призванными не только охладить помещение, но и поддержать заданные параметры влажности воздуха! Но описание подобных столь сложных систем не входит в задачи данной поверхностной статьи.

Из "готовых" решений можно лишь подобрать варианты для небольших серверных комнат с выделением тепла до 10 кВт. Здесь вполне можно обойтись обычными сплит-системами, доработанными .

Мы крайне рекомендуем, опираясь на свой многолетний опыт и наработанную статистику по отказам оборудования, устанавливать оборудование таких производителей, как Mitsubishi Electric, Fujitsu, Daikin, Toshiba. Нагревать помещение вряд ли потребуется (её и так греют сервера), то устанавливать лучше и дешевле блоки, работающие только на холод, правда, некоторые производители "по умолчанию" производят модели, работающие и на холод, и на тепло.

Обратитесь к менеджерам: мы поможем в подборе требуемой модели как по техническим, так и по стоимостным характеристикам. Для вас - это одна из задач. Для нас - повседневная работа! Поверьте, мы сделаем хорошее коммерческое предложение. Да и сделаем всё на отлично!

В качестве примера, для оценки размера затрат далее представлено несколько моделей лучших японски производителей: Daikin и Mitsubishi Electric.

Если бюджет не выдерживает японские бренды, мы предложим неплохой заводской Китай. Всё больше серверных работают на китайских линейках. И... неплохо работают. Да, без фантастической эффективности. Но и стоят они на порядок меньше.

Бесперебойность работы системы охлаждения серверной комнаты обеспечивается за счёт резервирования и/или запаса мощности.

• Во-первых, если поступления тепла составляют, к примеру, 7 кВт., то желательно установить сплит-системы, минимум 2 блока, на 9 кВт. Чтобы ни одна система не выходила на предельные режимы работы для сохранения ресурса;
• Во-вторых, установка резервного блока, который сможет охлаждать помещение при поломке одного единственного или одного из двух основных кондиционеров;
• В-третьих, автоматизация управления охлаждения. Самая простая схема - это включение/выключение оборудования с применением блока попеременной работы на 2 независимых кондиционера. Чередование парной и одиночной работы на охлаждение.

Кассетные кондиционеры в серверной

Канальный кондиционер в серверной

Оснащение кондиционера для серверной зимним комплектом

Зимний комплект для кондиционера состоит из 3-х составляющих:

• регулятор скорости вращения электродвигателя вентилятора компрессорно-конденсаторного блока кондиционера. Это одна из основных, самых сложных технически выполненных частей зимнего комплекта. Основное назначение - замедление вентилятора. Он не должен допустить обдув испарителя воздухом с температурой +30 градусов и -20 с одинаковой интенсивностью;
• нагреватель картера компрессора. Цель - подогреть масло, находящееся во фреоне для обеспечения смазки трущихся деталей компрессора. В противном случае металлическая стружка неизбежна. А это увеличение зазора деталей, нарушение центровки, увеличение амплитуды колебаний с дальнейшим полным выходом компрессора из строя;
• обогрев слива дренажа. Образование конденсата во внутреннем блоке - побочный эффект кондиционирования. А теперь представьте, что влага, выходящая на улицу по дренажной трубке, попадает на мороз.

Для больших серверных, а также для охлаждения майнинг-ферм часто применяют канальное кондиционирование, обеспечивающее адресную раздачу воздуха к стойкам

Дабы не охлаждать всё помещение целиком холодный воздух подводят непосредственно к оборудованию, используя канальные кондиционеры. Внутренний блок канального кондиционера осуществляет забор воздуха по воздуховодам и, охлаждая его, подаёт обратно. При подобной схеме несколько снижаются затраты на охлаждение, сокращается загрязнение серверной, через шкаф проходит тот же самый объём воздуха, очищаемый фильтрами внутреннего блока сплит-системы с незначительным добавлением воздуха из вне.

Подведение воздуховодов от канальных кондиционеров к стойкам серверной

Эффективное распределение охлаждённого воздуха между стоек с оборудованием

Монтаж канальных кондиционеров для охлаждения оборудования

Система канального кондиционирования майнинг фермы на 210 кВт.

Более сложные объекты требуют выполнения детальных расчётов и подбора оборудования, поставляемого зачастую под заказ на определённый объект. В заключение ещё хочется отметить: да, прецизионные кондиционеры с контролем влажности, чистоты и температуры воздуха - это верх совершенства. Установка подобной системы позволяет полностью избавиться от риска выхода оборудования из строя за счёт внешних причин. Но стоимость установки и её монтажа весьма высоки и делают данный шаг рентабельным только в больших серверных с огромным объёмом информации, в серверных, где не просто потеря (большинство данных в принципе резервируются), а простая остановка оборудования вызывает колоссальные затраты.

В серверных комнатах средних компаний вполне обоснованно воспользоваться сплит-системой бытового назначения (настенной, кассетной, канальной и т.д.), доработанной зимними комплектами и при необходимости - блоком управления попеременной работы при установке двух и более кондиционеров.

Ну а в крошечных серверных комнатах небольших провайдеров или небольших компаний с собственными серверными (на 2-3 мощных ПК) зачастую устанавливаются обычные мобильные кондиционеры: дёшево и сердито. Опять же: любой вариант имеет право на реализацию, при выборе ориентируются на бюджет.

В любом случае мы с радостью поможем в решении проблемы охлаждения серверной комнаты. Кондиционер в серверной - это, как уже говорили, необходимость для любой компании. Ценность данных, цена простоя целого офиса из-за срабатывания защиты от перегрева - несоизмеримы со стоимостью оборудования и его монтажа.

Обслуживание сплит-систем

И ещё хотелось бы отметить: у кого бы вы не заказали кондиционер - не забудьте проводить регулярное сервисное обслуживание! Ведь кондиционер в серверной работает постоянно , пропуская каждый час через себя сотни кубических метров воздуха, что приводит к засорению теплообменника и испарителя. А это чревато перегревом и выходом компрессора из строя. Периодическое сервисное обслуживание (два раза в год) существенно продлит срок службы сплит-системы.

Обратите внимание на степень загрязнения. Грязный блок - резкое снижение КПД!

Честно: мы грязь не накидывали. Это реальное состояние многих сплит-систем.

Кассетный кондиционер. Пока не потекло из поддона - нас не вызвали. Зря.

Поверьте, это дешевле, чем каждый год устанавливать новый кондиционер для охлаждения серверов! Помимо этого мы оказываем услуги по установке новых взамен вышедших из строя старых систем (иногда восстановление обходится в сумму, сопоставимую с покупкой нового кондиционера) на имеющуюся трассу с и без промывки магистрали (некоторые серии).

Безотказная работа электротехнического и электронного оборудования зависит от многих технических решений, в том числе и от эффективной защиты от воздействия внешних климатических факторов. Для предупреждения образования конденсата и регулировки температуры внутри шкафа применяется приборы климат-контроля. Выделим три основные проблемы:

1. При нагреве приборов происходит повышение температуры внутри электротехнического шкафа, что приводит к перегреву и выходу оборудования из строя.
2. Многие приборы не рассчитаны на работу при низких температурах – как минимум, уменьшается эффективность их работы, но зачастую такие неблагоприятные внешние условия приводят к поломке.
3. Как уже отмечалось выше, внутри шкафа оборудование нагревается и повышается температура. В случае, если шкаф установлен в неотапливаемом помещении, при таких перепадах температур образовывается конденсат , который приводит к короткому замыканию.

Обогрев шкафа автоматики с помощью нагревателей FHL

Для обогрева электротехнических и телекоммуникационных шкафов применяются . Такие изделия выпускает , который предлагает два типа устройств серии FLH: конвекционный нагреватели и нагреватели со встроенным вентилятором. Последние имеют большую мощность нагрева и обеспечивают более эффективное распределение теплового потока внутри шкафов с электротехнической и электронной начинкой. Нагреватели FLH удобны в монтаже и просты в эксплуатации.

Нагреватели FLH

Контроль температуры и влажности с помощью термостатов и гигростатов FLZ

В дополнение с нагревателями в качестве элементов управления необходимо устанавливать и серии FLZ. Гигростаты Pfannenberg предназначено для контроля относительной влажности воздуха с диапазоном установки от 40% до 90%. При превышении установленного значения гигростат запускает вентилятор с фильтром или нагреватель. А для поддержания постоянной температуры внутри шкафа применяются термостаты.

Зачастую за выполнение данных функций отвечают комбинированные устройства гигростат/термостат . Например, приборы FLZ 610, установка которых позволяет существенно сэкономить место в шкафу.

Комбинированное устройство гигростат/термостат FLZ 610

Охлаждение шкафа с помощью вентиляторов PF или кондиционеров серий DTI, DTS, DTT, RTM

Если в помещении, где установлен электротехнический шкаф температура окружающего воздуха ниже, чем максимально допустимая температура внутри шкафа на 10 °С, то смогут обеспечить оптимальные климатические условия внутри электрошкафа. Забор охлаждающего воздуха происходит через фильтр благодаря вентилятору. Удаление нагретого в шкафу воздуха происходит через выпускной фильтр.

Охлаждение принудительной вентиляцией

Степень защиты фильтров (впускного и выпускного) от воздействий окружающей среды – IP54 или IP55. Корпуса фильтров и вентиляторов версии IP55 устойчивы к ультрафиолетовому излучению.

Монтаж вентиляторов и фильтров предельно прост – оборудование фиксируется в заранее подготовленных прямоугольных отверстиях собственными защелками. Для исключения возникновения зон локального перегрева рекомендовано разнести на максимально возможные расстояния вентилятор и выпускной фильтр, при чем, вентиляторы следует размещать в нижней части шкафов, а выпускные фильтры в верхней. Замена фильтрующих элементов не составляет особого труда и займет не более пары минут.

Если наружный воздух не может быть использован для охлаждения , то следует применять (кондиционеры) следующих серий: DTI, DTS, DTT, RTM.

При подборе охлаждающего устройства следует учитывать необходимую мощность охлаждения Qo [Вт] и способ установки:

• DTS – кондиционеры для навесного монтажа или монтажа на двери. Для тех случаев, когда внутри шкафа управления нет свободного места для кондиционера.
• DTI – кондиционеры для частично утопленного монтажа на боковой поверхности или двери.
• DTT – кондиционеры со 100% защитой от конденсата для экономящей место установки на крыше шкафа управления.
• PTM – кондиционеры для применения в небольших шкафах управления.

Варианты монтажа: DTI, DTS и DTT

Настенные шкафы используются при монтаже кабельных систем с распределением небольшого количества кабелей. В нашем магазине вы можете купить настенные шкафы высотой , и , глубиной 450, 600 мм. Также на витрине представлены телекоммуникационные шкафы с дополнительной секцией, в таких шкафах, доступ к оборудованию, устанавливаемому в шкафу, может осуществляться с четырёх сторон.Напольные 19-ти дюймовые шкафы устанавливаются в северных коммерческих офисов и в центрах обработки данных. На объектах чаще всего используются шкафы высотой 42U. Мы предлагаем вам шкафы высотой 22U, 27U, 32U, 35U, 37U, 42U, 48U.В магазине представлено два типа напольных шкафовДля тех кто хочет сэкономить и приобрести отличный вариант телекоммуникационного шкафа мы предлагаем модели TFC. Шкаф имеет привлекательный дизайн и может быть установлен в помещениях как офисного, так и промышленного типа. Допустимая распределенная нагрузка - 500 кг.Для ЦОД мы предлагаем вам телекоммуникационные шкафы Metal Box. Шкафы Metal Box разработаны с учетом всех требований современных центров обработки данных. Универсальная конструкция шкафов позволяет использовать их при организации изолированного коридора. Шкафы Metal Box легко трансформируется из односекционного шкафа в четырехсекционный или двухсекционный с помощью дополнительных разделительных полок и дверей (приобретаются отдельно). Каждая секция оснащена индивидуальной дверью с замком. Разделение на секции удобно при независимом размещении серверов в коммерческих ЦОД. Усиленная конструкция позволяет устанавливать оборудование общим весом до 1200 кг.Не мало важным при выборе телекоммуникационного шкафа является ее глубина. Глубины шкафа должно хватить для установки оборудования и прокладки кабелей. Глубина шкафа должна быть на 150 мм больше глубины монтируемого оборудования - это отмечено в стандарте TIA/EIA-942 . При проектировании необходимо учитывать тот факт, что монтажные рельсы не вплотную примыкают к двери, а монтируются на определенном расстоянии.Представленные в магазине шкафы имеют глубину 600, 800, 1000, 1200 мм. Также у нас вы можете найти телекоммуникационные шкафы шириной 800 мм. В этих шкафах предусмотрены вертикальные направляющие для укладки шнуров, кабеля и т.д.Для открытого размещения сетевого и телекоммуникационного кроссового, пассивного и активного стандартного 19"" оборудования вы можете купить монтажные стойки.

Одним из видов промышленного помещения является серверная комната, в которой располагаются важные технические объекты, отвечающие за связь компании с внешним миром и ее информационную базу. К ним относятся компьютеры, сервера, телекоммуникационное оборудование и другая электроника. Все эти приборы выделяют большое количество тепла, которое, если его не удалять, будет создавать условия, пагубные для нормальной функциональности всей аппаратуры.

Помимо этого, независимо от своего размера, серверная комната требует соблюдения строгих регламентов относительно определенных параметров воздуха (влажность, запыленность). Если они не будут поддерживаться круглогодично, то дорогостоящее электронное оборудование выйдет из строя. Поэтому правильно спроектированное кондиционирование серверных помещений – это одна из первых задач, стоящая при их обустройстве.

Можно ли использовать сплит-систему кондиционирования в серверной

Какие климатические системы применяют для этих целей, и от чего зависит этот выбор?

В небольших помещениях с ограниченным количеством компьютерной техники чаще всего ставят бытовые и полупромышленные сплит-системы большей мощности: настенные, канальные и колонные (иногда потолочные). Дополнительно предусматривают дублирующую климатическую систему на случай поломки основной в виде 50% или 100% замещения. К этому приходится добавлять низкотемпературные комплекты для охлаждения в зимний период и внедрять еще много элементов, которые увеличивают вероятность поломки всей системы.

Основные недостатки

Еще несколько недостатков в кондиционировании серверных помещений сплит-системами – это:

• неточность поддержания температуры;
• излишнее осушение воздуха, от которого происходит ненужная наэлектризованность;
• появление лишней пыли (это очень опасно для серверов) из-за слабого вентилятора и неэффективной системы фильтрации;
• понижение КПД в связи с расходом энергии на конденсацию выделяемой влаги;
• быстрая выработка ресурса при круглосуточной и круглогодичной работе.

В сплит-системе обычно не предусматривается возможность функционирования с такой нагрузкой, поэтому лимит работоспособности исчерпывает себя через год при 50% резервировании и через два при 100%.

Преимущества прецизионных кондиционеров для серверных комнат

Более дорогим, но в то же время более надежным вариантом считается установка в серверных комнатах прецизионных кондиционеров, относящихся к профессиональному климатическому оборудованию. Они являются одним из видов шкафных блоков и идеально подходят для помещений, где важно не только держать заданную температуру с максимальной точностью, но и придавать воздуху определенный процент влажности.

Основная часть прецизионных кондиционеров для серверных отличается такими преимуществами по сравнению со сплитами полупромышленного назначения, как:

• точный температурный контроль (+1°C) и контроль увлажненности (+2°C);
• круглогодичная бесперебойная работа;
• эксплуатация при предельных жаре и морозе;
• совмещение с системами диспетчерского контроля и управления.

Некоторые прецизионные кондиционеры для серверных способны работать при значениях термометра снаружи здания от +60°C до -60°C.

Классификация прецизионников очень разнообразна и зависит от многих аспектов. Существуют модели с моноблочной конструкцией и по типу сплит-системы. Если брать во внимание способ охлаждения, то выделяют системы с испарением фреона и системы с водяным и воздушным охлаждением конденсатора, с воздушным охлаждением и гликолевым контуром, с двойной системой охлаждения и другие.

У известной компании есть прецизионный шкаф с энергосберегающим режимом работы, который может потреблять электричества в половину меньше других за счет использования естественного охлаждения без холодильного цикла и включения компрессоров.

Стандартный прецизионник состоит из каркаса с автоматикой, теплообменниками, фильтрами, вентиляторами, элементами холодильного контура и силовой электрикой. Сверху он закрыт панелями, которые защищают его от внешних воздействий. Если наличие наружного блока предусмотрено, то он может быть исполнен в виде компрессорно-конденсаторного блока или выносного конденсатора с воздушным охлаждением.

Принцип работы установок подобного типа не очень сложный:

• воздух забирается прибором либо из помещения, либо снаружи;
• внутри охлаждается;
• ему придается требуемый процент увлажненности;
• затем он выпускается наружу в помещение.

Забор воздуха может идти снизу или сверху.

Подбор кондиционера для серверной по способу охлаждения помещения

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.

Но при таком раскладе есть и множество минусов, основным из которых является неравномерность расхождения охлажденного воздуха. Из-за смешивания теплого и холодного потоков происходит понижение КПД и увеличение расхода электричества для нормализации требуемой температуры. Только небольшие помещения могут охлаждаться методом общего охлаждения.

Зональное охлаждение серверных шкафов кондиционером

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.

Если принимается решение использовать встраиваемый охладитель, то в дополнение к нему понадобится компрессорно-конденсаторный блок наружной установки.

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.

В серверных – это всегда очень ответственные этапы проектировочных и монтажных работ. Сделать все без ошибок и материальных потерь смогут только опытные специалисты, так как описываемый вид услуг требует сложных инженерных решений.