Холодный расчет, или
как не тратить на охлаждении ЦОД

ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха, с 2004 году два раза повышало рекомендуемую температуру воздуха для охлаждения серверных с +22 ⁰C до +27 ⁰C градусов. В 2011 году были внесены поправки в стандарт, стратифицирующие два новых класса оборудования для серверных A3 и A4, где температурный диапазон был увеличен до +40 ⁰C и +45 ⁰C градусов. Производители серверов уже выпускают такие модели. Тем не менее, необходимость охлаждения воздуха в серверных ещё очень долго будет оставаться актуальной задачей.

«Кондиционирование воздуха» (лат. condicio - требование)

Это создание и поддержание в закрытых помещениях состояния воздушной среды с рекомендуемыми значениями температуры и влажности. В помещении для офисов рекомендуемый диапазон находится в пределах 20 - 22 °С в зимний период и 22 - 26 °С в летний период. Скорость воздуха в рабочей зоне рекомендуется в пределах 0,13 – 0,25 м/с. При меньшей скорости становится душно, при большей скорости возникает сквозняк. Оптимальная комфортная для человека относительная влажность воздуха находится в пределах 30 – 60 % (СНиП 2,04,05-91* «Отопление, вентиляция и кондиционирование»).

Центры обработки данных функционируют круглосуточно и предъявляют более высокие требования к точности поддержания температуры. Поэтому для кондиционеров в серверных помещениях ЦОД характерно использование больших объёмов воздуха для достижения более высокой точности охлаждения, по сравнению с бытовыми кондиционерами. Скорость воздуха в рабочей зоне доходит до одного метра в секунду. Поскольку в серверном помещении центра обработки данных не предполагается постоянное присутствие людей, требования к скорости воздуха, уровню шума и градиентам температуры для них намного мягче, чем для помещений, где присутствуют люди.

«Прецизионный» (англ, precision - точный)

Функционирование прецизионного кондиционера состоит в точном поддержании устанавливаемых параметрах среды — воздуха или воды. Кратность воздухообмена прецизионных систем на испарителе в три раза превышает воздухообмен бытовых систем кондиционирования. Нужно отметить, что сопоставимая холодопроизводительность бытовых систем достигается за счет увеличения разности температуры, а именно, за счет занижения исходящей температуры воздуха из испарителя.

В настоящее время технические решения по кондиционированию воздуха можно условно разделить на три группы: фреоновая компрессорная холодильная установка, фрикулинг - непрямой (косвенный) и фрикулинг - прямой.

«Фреоновая компрессорная холодильная установка»

Для работы фреоновой компрессорной холодильной установки в зимний период времени необходимо создать рабочие условия для системы. Первым способом снижения рабочего диапазона до –20 °C является использование плавного вращения вентилятора наружного воздуха — вентилятора конденсатора. Второй способ, наиболее распространенный в России, заключается в использовании комплекта перепускных клапанов KVR и KVD для работы фреоновой холодильной установки при температуре –20…–45 °С.

«Фрикулинг» (англ. free-cooling — свободное охлаждение)

Наиболее простой способ заключается в подаче внешнего холода в помещение серверной при помощи естественного теплоносителя, в роли которого выступает воздух.

На улице (+13°C и выше)   На улице (от +13°C...-20°C)   На улице (-21°C и ниже)

«Фрикулинг - косвенный»

Косвенный фрикулинг - это процесс с использованием холода окружающей среды, при котором наружный воздух не поступает напрямую в помещение серверной, а передача холода осуществляется через специальные теплообменные аппараты. В данном случае теплообменный аппарат охладителя воздуха отводит тепло от промежуточного теплоносителя (гликолевая смесь или фреон) на улицу (окружающую среду).

Установка косвенного фрикулинга - В составе вентиляции используются: вентиляторы внутреннего контура, система фильтрации внутреннего контура, испаритель на внутреннем контуре, пластинчатый теплообменник «гликоль – вода», вентиляторы внешнего контура, система фильтрации внешнего контура, насос теплоносителя (гликоль), насос теплоносителя (вода) и байпас теплообменника на внешнем контуре.

Косвенный фрикулинг менее эффективен, нежели прямой.

Когда температура наружного воздуха опускается ниже +15 °C, перепускные клапаны косвенного фрикулинга переключают путь охлажденной жидкости от пластинчатого теплообменника с улицы на второй воздушный теплообменник испарителя воздухоохладителя (воздухоохладитель).

«Фрикулинг - прямой»

Прямой фрикулинг - это процесс с использованием холода окружающей среды, при котором наружный холодный воздух поступает напрямую в помещение серверной.

Установка прямого фрикулинга - В составе вентиляции используются: вентилятор внутреннего контура, вентилятор внешнего контура, вентилятор вытяжной внутреннего контура, система фильтрации внутреннего контура, дифференциальные датчики давления, которые позволяют контролировать загрязнения внутреннего и внешнего фильтров, рециркуляционные клапаны воздуховода с электроприводом, электрический нагреватель, система фильтрации внешнего контура, изолированные воздуховоды и распределительные решетки.

Схема прямого фрикулинга реализуется по принципу приточно-вытяжной установки, которая может быть как отдельной подсистемой, так и встроенной в существующую схему кондиционирования, и применяется для небольших серверных и мобильных ЦОД. По сути, воздух забирается из внешней среды, фильтруется и подается в серверное помещение.

Регулировка прямого фрикулинга осуществляется работой двух прямо-пропорциональных клапанов воздуховода. Прямо-пропорциональные клапаны воздуховода установлены с плавной регулировкой электропривода, которые позволяют задавать любое положение для смешения теплого воздуха в помещении серверной и холодного приточного уличного воздуха.

Для экономии в ряде случаев, удается обойтись без системы вытяжной вентиляции. Тогда выход воздуха из технического помещения будет осуществлен через переточные решетки в коридор или соседние помещения. Можно удалять воздух через решетку в стене.

- В жаркий период, когда температура воздуха на улице поднимается выше +15°С работает фреоновая холодильная установка (кондиционер).

- Когда температура наружного воздуха на улице опускается ниже +15 °С, то фреоновая холодильная установка выключается, открывается заслонка с улицы на воздуховоде и охлаждение серверной осуществляется наружным воздухом, который нагнетается вентилятором испарителя (тем же вентилятором, который работал во время работы фреоновой холодильной установки).

- В сильные морозы, когда температура наружного воздуха на улице понижается ниже -25 °С, то включается электрический нагреватель (калорифер) с плавным регулированием мощности, который подогревает поступающий воздух до необходимой температуры, этот воздух затем смешивается с внутренним воздухом помещения серверной для поддержания заданной температуры.

«Фильтры очистки воздуха»

К функциям агрегата, поставляющего свежий наружный воздух в помещение, непременно относится его предварительная очистка от пыли, поэтому любая приточная установка содержит в своем составе секцию фильтрации.

Воздушные фильтры в составе установок систем кондиционирования и вентиляции предназначены для уменьшения содержания пыли в воздухе, подаваемом в обслуживаемое помещение серверной.

По эффективности действия (фильтрующей способности) воздушные фильтры подразделяются на классы очистки:

(класс очистки EU по классификации DIN 24185 – Германия)
(класс очистки G по классификации ГОСТ 51251-99 – Россия)

Грубая очистка (улавливают частицы размером более 10 мкм).
Предварительная очистка воздуха в системах кондиционирования и вентиляции.
G1 – G2 – G3 – G4
EU1 – EU2 – EU3 – EU4 - (60 – 70 – 80 – 90 – Степень очистки в % )

Тонкая очистка (диаметр улавливаемых частиц более 1 мкм).
Фильтры тонкой очистки воздуха в системах кондиционирования и вентиляции.
G5 – G6 – G7 – G8 – G9
EU5 – EU6 – EU7 – EU8 – EU9 - (65 – 75 – 85 – 95 – Степень очистки в % )

Высокоэффективная очистка НЕРА – фильтры.

Сверхвысокая очистка ULPA – фильтры.

Воздух входящий с улицы предварительно фильтруется на фильтре класса G-3 и доочищается фильтром класса G-5 .

Для подачи холодного воздуха с улицы служит тот же вентилятор испарителя, что и при фреоновом компрессорном охлаждении. Кондиционеры этого типа разрабатывались на базе прецизионных кондиционеров, в них применяются вентиляторы с большой производительностью. Изменение скорости вращения электронно-коммутируемых вентиляторов, работающих от переменного напряжения 380 В, в диапазоне от 30 до 100 % позволяет реализовать логику управления энергосберегающего кондиционера, при которой отдается предпочтение режиму фрикулинга с минимально возможным для текущих условий расходом воздуха.

Если же в помещении серверной установлена система газового пожаротушения, то в этом случае необходимо установить и вытяжную вентиляцию. Нужно, кроме того, согласовать автоматику системы газового пожаротушения с электронным контроллером системы «Термокор». Когда срабатывают датчики газового пожаротушения, то должен отключатся кондиционер (если он в этот момент работает) и одновременно отключаются системы вентиляции (приточной и вытяжной). Одновременно воздуховоды блокируются клапанами с быстродействующими электроприводами. Когда пожар потушен, открываются клапана как приточной, так и вытяжной систем вентиляции и запускается вытяжной вентилятор. В вытяжной системе вентиляции обязательно нужно использовать специальные вентиляторы, которые рассчитанные на удаление дыма, сажи и иных продуктов горения.

Употребление слова «промышленный» связано с тем, что компоненты, применяемые при изготовлении данных систем, являются промышленными, а не бытовыми. Промышленные компоненты изначально имеют продолжительный рабочий ресурс эксплуатации, для каждого из них имеются заменяемые и ремонтопригодные части.

Плюсы и минусы кондиционера марки «Термокор»

У кондиционера марки «Термокор» есть свои плюсы:

1 - Прецизионный кондиционер «Термокор» - является полностью российским производством (все кроме компрессора и автоматики холодильной установки).

2 - Нормальная температура охлаждающего воздушного потока, подаваемого на серверы, составляет 22 - 25 0С. Теоретически три четверти года (9 месяцев) можно охлаждать ЦОД холодным воздухом с улицы.

3 – Необходимость работы фреонового холодильного компрессора составляет только одну треть года (3 месяца).

4 - В холодный сезон фрикулинг - прямой помогает свести к минимуму расходы электроэнергии и связанные с этим затраты. Тарифы на электроэнергию постоянно растут. Это заставляет организации искать энергосберегающие системы, чтобы сократить эту статью расходов. Энергопотребление вентиляторов в таком случае будет на порядок ниже по сравнению с традиционными фреоновыми компрессорными кондиционерами.

5 - Среди достоинств прямого естественного охлаждения стоит выделить эффективность по снижению износа основного компрессорного оборудования и увеличение срока его службы. Компрессор работает вечно - один на весь срок эксплуатации холодильной установки (около 15 – 20 лет). 6 - Также отметим, что полностью отсутствует необходимость в использовании дополнительного комплекта перепускных клапанов KVR и KVD для работы фреоновой холодильной установки в зимний период года при температуре окружающего воздуха –20…–45 °С.

7 - С помощью электронного процессора имеем возможность мониторинга температуры воздуха в помещении и на улице, влажности в помещении, аварий и графика работы оборудования. Для этого существуют устройства контроля и регулирования с помощью электронного процессора. Переключение с фрикулинга - прямого на фреоновую холодильную установку в связи с сезонными изменениями температуры наружного воздуха происходит автоматически.

8 - Возможность мониторинга и дистанционного управления параметрами процесса охлаждения помещения серверной через Ethernet – удаленно.

9 - Для монтажа прямого фрикулинга в помещении серверной необходимо только наличие окна - арендаторам помещения не нужно ломать стену.

10 - Вентилятор кондиционера монтируется отдельно от холодильного шкафа, что является положительным моментом при его замене в помещении серверной. Широко известные фирмы Stulz, Liebert и Hiref выпускают стойки с расположением вентилятора испарителя воздухоохладителя под фальшполом и над фальшполом. Это позволяет оптимизировать расположение элементов кондиционера и расширить теплообменный аппарат. При таком расположении вентилятора, несмотря на то, что производительность теплообменника будет расти, потери напора на теплообменнике значительно уменьшатся ввиду уменьшения скорости прохождения воздуха между ламелями.

11 - Обслуживание прямого фрикулинга сводится только к замене воздушных фильтров.

12 - При использовании прямого фрикулинга в зимний период года может возникнуть ситуация, когда необходимо будет нагреть холодный воздух. Для подачи подогретого воздуха в серверную приточный воздух нагревают до 10 °C, для чего необходимо затратить электроэнергию на нагреватель тэна. Тэн нагрева холодного воздуха автоматически регулируется по мощности нагрева от 0 – 100 %.

13 - Техническую поддержку и консультацию по обслуживанию или ремонту можно получить у производителя оборудования находящегося в России.

14 - Охлаждая серверное помещение непосредственно холодным уличным воздухом, мы его не пересушиваем. Во всяком случае не более, чем при использовании кондиционера с фреоновым холодильным компрессором.

У кондиционера марки «Термокор» есть свои минусы:

1 - Самой большой проблемой прямого фрикулинга является общая загрязненность воздуха в городах. Может случится так, что количество расходуемых фильтров и необходимая мощность вентиляторов для их продува может свести на нет всю экономию по электроэнергии. При использовании прямого фрикулинга надо сразу закладывать в статью расходов затраты на покупку и замену воздушных фильтров.

2 - Существует мнение (хотя оно и спорное), что прямая подача воздуха с улицы в серверное помещение способствует проникновению продуктов горения (в случае пожара), смога, активных окислителей, содержащихся в выбросах промышленных предприятий, и др. И якобы эти элементы, которые потенциально могут содержаться в уличном воздухе, со временем способны вывести из строя ИТ-оборудование.

3 - Система имеет недостаток: необходимость монтажа громоздких воздуховодов для подачи свежего воздуха и наличие больших отверстий в стенах для установки наружных решеток.

4 - Калорифер — это весьма энергозатратный элемент, резко снижающий выгоды от использования прямого фрикулинга (особенно если это мобильный ЦОД). Однако, хотелось бы заметить, что работа прямого фрикулинга осуществляется с постепенным увеличением мощности нагрева в соответствии с усилением морозов, когда температура воздуха падает ниже -25 ⁰С, что также приводит к более рациональному потреблению электроэнергии.

5 - Прямой фрикулинг — это повышенные вложения на первоначальное оснащение серверного помещения, необходимо предусмотреть затраты на увлажнитель воздуха для восполнения потери влаги при большом объеме вытяжки.

Прецизионный кондиционер Российского производства «Термокор»

Представляем вашему вниманию прецизионный кондиционер российского производства «Термокор», который обладает прекрасными техническими характеристиками и имеет большое количество особенностей и преимуществ перед зарубежными кондиционерами с подобными свойствами и характеристиками.
К преимуществам данного агрегата можно отнести следующее:

1. Относительно невысокую стоимость, в особенности, если проводить аналогию с подобными моделями только зарубежного производства;

2. Изготовлен из высококачественных материалов, а поэтому является достаточно надежным;

3. Обладает долгим эксплуатационным сроком. Однако здесь важно учитывать тот факт, что это становится актуальным исключительно в тех случаях, когда его использование происходит точно по инструкции;

4. Достаточно простой в процессе эксплуатации. Не требует никаких специальных знаний или же умений;

5. Легко можно подключить его и самостоятельно. Для этого необходимо использовать инструкцию, которая входит в стандартную комплектацию кондиционера.

Главные особенности кондиционера «Термокор»

К главным особенностям, а заодно и к преимуществам подобного рода прецизионных кондиционеров относят огромное множество самых разнообразных факторов. Однако к наиболее важным и тем, что заслуживают особого внимания можно отнести следующие:

1. Такого рода приборы, а в особенности кондиционер «Термокор» от российского производителя, могут контролировать температуру воздуха с точностью до градуса. Подобная особенность является достаточно важной, поскольку в некоторых помещениях очень важным является именно поддержание точной температуры;

2. Прецизионные кондиционеры предполагают небольшое отклонение влажности воздуха, но необходимо сразу отметить, что подобное отклонение вовсе несущественное и составляет всего 2%;

3. Также особо важным преимуществом является то, что подобное оборудование может исправно на протяжении суток работать при температуре воздуха от +52 градусов по Цельсию до -61 градуса по Цельсию.

Подводя итог, можно отметить три главных плюса прецизионного кондиционера «Термокор» - это поддержание оптимального уровня влажности, приемлемой температуры, а также чистоты и подвижности воздуха.

Где может быть использован кондиционер «Термокор»?

Данный кондиционер может быть использован в самых разнообразных помещениях, а также условиях. Но чаще всего он применяется в:

1. Комнатах, которые предназначены для проведения переговоров;

2. Библиотеках;

3. Поликлиниках;

4. Музеях;

5. Сервисных комнатах;

6. Складах.

Приобрести прецизионный кондиционер от российского производителя «Термокор» можно на нашем сайте. Мы предлагаем демократичную стоимость, быстрое и профессиональное обслуживание, а также доставку готового заказа по адресу или же на склад.

При необходимости вы можете задать интересующие вопросы нашему менеджеру-консультанту.