Система вентиляции в серверных и ЦОД

Массовое использование средств коммуникации и интернета требует особое внимание уделять объектам, обеспечивающим хранение, обработку и передачу информации. Это серверные комнаты и крупные центры обработки данных. Важное требование эффективной работы любого компьютерного оборудования — поддержание оптимального микроклимата. Поэтому вентиляция серверной должна обеспечивать необходимые условия для безопасной и продуктивной работы. Разберём этот вопрос детальнее.

Вентиляция — необходимое условие функционирования серверных

Серверная и ЦОД: общая информация

Для хранения, обработки и обмена больших объёмов информации сегодня используется специальное компьютерное оборудование — серверы. Такое оборудование размещается в специальных помещениях — серверных или центрах обработки данных.

Серверными комнатами оборудуются многие компании и производства для эффективного хранения и использования информации. Центр обработки данных — объект более функциональный и крупный. ЦОД используется коммуникационными компаниями для размещения серверного и сетевого оборудования, а также для автоматического подключения абонентов к интернету.

Серверные комнаты должны быть полностью приспособлены для использования в качестве мест размещения важного оборудования. Все параметры должны быть направлены на создание благоприятных условий бесперебойного и безопасного функционирования серверов. И здесь ключевую роль играет система вентиляции, так как работоспособность компьютерного оборудования во многом зависит от температуры в помещении, запылённости и поступления свежего воздуха.

Задачи вентиляции в серверных и ЦОД

Вентиляция ЦОД предназначена для решения следующих задач:

1. Поддержание оптимального уровня температуры — охлаждение или нагрев воздуха в помещении.
2. Контроль за влажностным режимом — увлажнение или выведение излишков влаги.
3. Подача свежего воздуха.
4. Выведение отработанных воздушных масс.
5. Очистка воздуха от пыли и других частиц, способных повлиять на работу оборудования в серверной.

Почему так важно организовать грамотную систему вентиляции в ЦОД? Значение вытекает из задач и заключается в следующем:

1. Для охлаждения рабочих деталей серверного оборудования используется воздух. В результате отработки воздушных масс они нагреваются. Если не охлаждать воздух, произойдёт перегрев приборов. Слишком низкие температуры также приведут к снижению работоспособности серверов. Поэтому так важно поддерживать оптимальную температуру.
2. Не менее опасна для оборудования влажность. Повышенная концентрация влаги приводит к образованию конденсата, который неминуемо приведёт к поломке. Низкие показатели влажности воздуха способствуют накоплению статического электричества. Статическое электричество губительно для рабочих схем и элементов.
3. Пыль оказывает двойное негативное воздействие на компьютерное оборудование. Её скапливание на элементах может привести к механическим повреждениям рабочих деталей. Кроме того, пыль существенно снижает показатели охлаждения оборудования.

При монтаже системы вентиляции нужно учитывать ряд факторов:

• форма помещения;
• высота потолков в помещении — высокие потолки способствуют застаиванию горячего воздуха, низкие — затрудняют движение воздушных потоков;
• наличие фальшпола — поднятый пол, необходимый для размещения инженерных сетей и «скрытого» их подведения к оборудованию;
• расположение электрических узлов и кабелей;
• высота телекоммуникационных стоек и инвентаря, где будет установлено серверное оборудование;
• наличие окон — рекомендуется выбирать помещения, где таковые отсутствуют.

За помощью можно обратиться сюда: https://energiatrend.ru/obsluzhivanie-inzhenernyh-sistem-zdanij

Основные требования по обустройству серверных помещений изложены в специальных стандартах (AN-SI/EIA/TIA 568A, 569, 570, 606, 607). Требования к вентиляции серверных обговорены и в соответствующих СНиПах.

Ключевые требования, предъявляемые к вентиляции в ЦОД:

1. Наличие резервных мощностей.
2. Оборудование системы контроля за параметрами микроклимата в серверной.
3. Автоматическая система планового и аварийного переключения работы от основной линии вентиляции к дублирующей.
4. Наличие фильтрующего, температурного (охлаждающего) и влажностного оборудования в системе.

Виды систем воздухообмена

Системы вентилирования серверных комнат и ЦОД классифицируются в зависимости от применяемого в них оборудования. В системах воздухообмена используются:

• настенные сплит-системы;
• подпотолочные сплит-системы;
• шкафные (прецизионные) кондиционеры.

Настенное оборудование подойдёт для серверных комнат небольшой площади. Такие кондиционеры не занимают много места. Минусами настенных сплит-систем являются ограниченность длины фреоновой трассы и ограниченные возможности хладовыделения. Максимальная производительность не превышает 10 кВт.

Подпотолочные сплит-системы позволяют существенно повысить объёмы хладовыделения. Расположение в потолочном пространстве позволяет обеспечить равномерное распределение воздушных потоков во все стороны. Технические возможности таких систем дают возможность разнести внешний и внутренний блоки на большое расстояние (до 50 метров).

Шкафные системы оптимально подходят для обустройства серверных. Они точно контролируют и изменяют до заданных величин ключевые параметры микроклимата, обеспечивают высокий уровень фильтрации проходящих воздушных масс. Главный минус прецизионных кондиционеров — высокая стоимость.

Прецизионные кондиционеры обладают несколькими преимуществами по сравнению с аналогами:

1. Надёжность.
2. Безопасность.
3. Длительный срок эксплуатации даже при постоянной загруженности (до 20 лет).
4. Поддержание заданных параметров с точностью до 0,5 градуса температуры и 5% влажности.
5. Устойчивость работы в условиях резких температурных перепадов.
6. Удобная система автоматического, дистанционного управления, контроля и мониторинга.

*ИНТЕРЕСНЫЙ ФАКТ: Некоторые производители электроники отказывают в гарантийном обслуживании своего оборудования, если его эксплуатируют в помещении с отсутствием прецизионного оборудования.

Ведущие производители прецизионных кондиционеров:

1. STULZ.
2. UNIFLAIR.
3. CLIMAVENETA.

Устройство и принцип работы систем

Используются две основные схемы оборудования вентиляции серверной:

• «сверху — вверх»;,
• «снизу — вверх».

Схема «сверху — вверх» рекомендуется для применения в помещениях с небольшим тепловыделением. Схема «снизу — вверх» или комбинированная оптимальна для помещений, где тепловыделение существенное. При такой системе воздух удаляется в следующих пропорциях:

• 30—40% в нижней части пространства серверной;
• 60—70% из верхних участков помещения.

Помещение серверной обустраивается контуром приточно-вытяжной вентиляции. Каналы вытяжки монтируются над (рядом) с объектами наибольшего теплового выделения. Таким образом, максимально быстро отводятся наиболее нагретые воздушные массы.

Принцип работы вентиляции в серверной с установленным прецизионным кондиционером и фальшполом:

1. Серверное оборудование устанавливается на специальных стойках рядами.
2. В местах выхода нагретых масс из серверов в потолке оборудуются вытяжные каналы.
3. Вытяжные каналы по потолку идут к прецизионным системам.
4. Прецизионная система осуществляет очистку, увлажнение/обезвоживание, охлаждение воздушных масс до параметров, установленных в настройках системы управления.
5. Воздух с нужными параметрами выводится под фальшпол и направляется к местам расположения серверов.
6. Через специальные решётки в полу воздух поднимается к серверам.
7. Получается циклическая система, которая может дополняться линиями приточно-вытяжной вентиляции.

Серверная оборудуется приточно-вытяжной вентиляцией

Расчёт параметров вентиляции в серверной

При расчёте параметров вентиляции ЦОДов необходимо рассматривать мощности не только имеющегося оборудования, но и мощности, которые могут потребоваться для размещения информации через несколько лет (не менее 5). Обычно характеристики, количество каналов и вентилируемого оборудования автоматически удваиваются исходя из имеющихся расчётных данных.

Так, в небольшом центре обработки данных с потреблением менее 5 кВт для вентиляции на противоположные от серверов стены монтируются кондиционеры. Если нужен один прибор, устанавливается два. Их работа настраивается попеременно: один день функционирует первый, следующий день — второй. Такой подход позволяет решить несколько задач:

• равноценный износ;
• резерв времени на ремонт одного из кондиционеров;
• эффективная работа в условиях резкого изменения характеристик (увеличение количества серверов, высокая температура на улице).

В центрах обработки данных с потреблением более 5 кВт необходимо устанавливать прецизионные кондиционеры. Прецизионный кондиционер — тип оборудования, который «умеет» не только нагревать или охлаждать, но и автоматически поддерживать микроклимат в помещении сразу по нескольким параметрам: температуре, влажности, подвижности воздушных масс.

Для нормальной работы серверов нужно соблюдать определённый температурный режим. Нормальной для работы считается температура в районе — 18—25 градусов, при условии изменения температуры не более чем на 2 градуса каждые 60 минут.

Влажность при этом должна варьироваться в рамках 45—60%. Учитывается показатель движения воздушных масс. Оптимальная скорость потока — 0,2 м/с. Такой режим позволяет избежать остановок в работе оборудования по причинам:

• переохлаждения;
• накопления конденсата из-за влажности;
• возникновения статического электричества;
• перегрева.

Обязательно рассчитывается резервная линия вентилирования. Она должна обладать потенциалом около 30% от производительных возможностей основных линий воздухообмена.

Важным параметром расчётов системы является кратность воздухообмена. Под кратностью понимается единица измерения, показывающая, сколько раз в помещении полностью сменились воздушные массы за установленную единицу времени.

Для ЦОД рекомендуется соблюдать следующие показатели кратности:

1. Приточный контур — 2,5.
2. Вытяжной — 2.

Показатели кратности могут изменяться в технических условиях оборудования серверной исходя из размерных параметров помещения, его конструктивных особенностей, используемого оборудования для вентилирования и кондиционирования.

Размеры серверной влияют на параметры вентиляции

Рекомендации по монтажу

В России основным документом, регламентирующим технические параметры, является СНиП. При проектировании систем вентиляции серверных используется СНиП 41—01—2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», а также ещё один нормативный документ — СН 512—78 «Технические требования к зданиям и помещениям для установки средств вычислительной техники».

В этих документах изложена общая информация и требования к вентиляции помещений с установленным в нём компьютерным оборудованием. На практике обобщенность документов вызывает много вопросов у специалистов. Так, оптимальный для ЦОД прецизионный кондиционер будет слишком дорогостоящим удовольствием для небольшой серверной.

Во время эксплуатации возникают вопросы и по размерам необходимого резервного дублирования. Так, если хранящаяся на серверах информация имеет жизненно важное значение для работы предприятия, и без доступа к ней остановится производство, то необходимо обеспечивать максимальное дублирование с системой автоматического переключения на резервные мощности и отключения серверов в критических условиях.

Ресурс дополнительной вентиляции не должен быть меньше 50%, а многие практикующие специалисты рекомендуют монтировать дополнительные 100% мощностей.

Если временное — несколько часов, дней — отключение серверов не приведёт к критическим последствиям (характерно для серверных комнат небольших компаний), резервное оборудование может обеспечивать 30—50% от основных мощностей вентиляции. В случае возникновения проблем с вентиляцией запас времени позволит провести ремонт или заменить оборудование.

В нормативной документации ключевыми требованиями по вентиляции в серверных и ЦОД являются: температура, влажность, запылённость и скорость движения воздушных масс. Нет указаний на необходимость постоянного притока свежего воздуха (основное требование для помещений, где находятся люди). По этой причине у многих специалистов возникает вопрос о необходимости организации дополнительной приточной линии с поступлением воздуха с улицы, если в помещении стоит эффективное оборудование, способное контролировать температуру, влажность и чистоту воздуха. Прямой необходимости в таких приточных каналах нет.