20.06.2024
Наиболее распространённая ошибка при проектировании системы охлаждения машинного зала состоит в том, что задача сводится к обеспечению холодопроизводительности, равной суммарному тепловыделению. Такой расчёт необходим, но недостаточен: система с корректной суммарной производительностью может не обеспечивать требуемую температуру на входе конкретного оборудования.
Причина в том, что охлаждение — задача не столько энергетическая, сколько задача организации воздушного потока. Тепло, отведённое от одной стойки, и тепло, отведённое от зала в целом, — разные величины, если воздух распределён неравномерно.
Опорный параметр: ASHRAE
Отраслевым ориентиром служат рекомендации технического комитета ASHRAE TC 9.9, определяющие рекомендуемый диапазон температуры на входе в ИТ-оборудование — 18–27 °C. Существенно, что нормируется температура именно на воздухозаборнике оборудования, а не средняя температура в помещении. Эти величины совпадают только при организованном воздушном потоке.
Плотность как определяющий параметр
Схема охлаждения выбирается по мощности на стойку, а не по мощности зала.
До 5 кВт на стойку периметральная схема с подачей под фальшпол работает предсказуемо. Путь воздуха от кондиционера до оборудования составляет метры, часть потока смешивается, но запаса по расходу достаточно.
От 5 до 20 кВт на стойку периметральная схема становится ненадёжной. Перепад давления под фальшполом распределяется неравномерно, стойки в конце ряда получают меньше воздуха, чем стойки у кондиционера. Требуется внутрирядное охлаждение: кондиционер устанавливается непосредственно в ряду, забирает горячий воздух из горячего коридора и подаёт охлаждённый в холодный. Путь воздуха сокращается до долей метра.
Свыше 20–30 кВт на стойку воздушное охлаждение приближается к своим физическим границам: требуемый расход воздуха становится настолько велик, что затраты на его перемещение и скорости в проходах выходят за разумные пределы. Применяются решения с приближением теплоносителя к оборудованию — тыльные теплообменники и жидкостное охлаждение.
Изоляция коридора как условие, а не опция
Внутрирядное охлаждение работает только вместе с изоляцией коридора. Без физического барьера кондиционер, стоящий в ряду, частично забирает собственный охлаждённый воздух в обход нагрузки: энергия тратится, тепло не отводится.
Целостность контура изоляции при этом определяется деталями, которые обычно относят к второстепенным. Незакрытый юнит в 19-дюймовой раме представляет собой сквозной проём, через который горячий воздух возвращается в холодную зону. Кабельный ввод без щёточного уплотнения работает так же. Изоляция, выполненная на уровне ряда, обесценивается разрывами внутри шкафов — поэтому панели-заглушки и заглушки со щёточными вводами являются обязательными элементами теплового контура, а не аксессуарами.
Влияние конструктива
Параметры шкафа входят в тепловой расчёт напрямую.
Процент живого сечения перфорированных дверей определяет сопротивление воздушному потоку. Вентиляторы серверов рассчитаны на определённое противодавление; дверь с недостаточной перфорацией работает как дроссель, повышая обороты вентиляторов, их энергопотребление и шум. Разброс на рынке значителен — от 60 до 86 %. Линейка RCS производства MIROTEK имеет перфорацию 86 % при сохранении класса защиты IP20.
Кабельная масса в задней части шкафа создаёт дополнительное сопротивление, поэтому организация кабеля также входит в тепловую задачу.
Экономическое следствие
Корректно организованный воздушный поток позволяет поднять температуру подачи в пределах рекомендованного диапазона. Каждый градус повышения увеличивает долю времени работы холодильной машины в режиме свободного охлаждения — эффект, особенно значимый в российском климате, где значительную часть года наружная температура позволяет обходиться без работы компрессоров.
Обратное тоже верно: при неорганизованном потоке приходится понижать уставку подачи, чтобы компенсировать смешение, и энергоэффективность падает независимо от качества самой холодильной машины.
Вывод для проектирования
Тепловой расчёт и электрический расчёт машинного зала должны выполняться совместно, а конструктив, аксессуары и система холода — выбираться как единый комплекс. Именно поэтому в реализованных MIROTEK комплексных проектах — внутрирядное охлаждение и изоляция коридоров закладывались вместе с конструктивом и системой питания.
