====== Особенности выбора оборудования и компонентов систем охлаждения ЦОД ======

Системы охлаждения ЦОД работают круглосуточно, поддерживая стабильную температуру, влажность и давление воздуха при высокой плотности тепловыделений.  
Их ключевое отличие от стандартных систем вентиляции и кондиционирования — **постоянный тепловой поток**, «плоская» суточная кривая нагрузки и строгие требования к надежности и предсказуемости работы.

При выборе оборудования используются типовые элементы инженерных систем, но к ним добавляются особые требования, связанные с эксплуатацией дата-центров.

===== 1. Общие критерии выбора компонентов ======

<WRAP info>
  * **Непрерывная работа 24/7** в режимах частичных нагрузок (обычная ситуация для ЦОД).  
  * **Минимальная вероятность отказа**, поддержка «холодного» и «горячего» резервирования.  
  * **Простота технического обслуживания без остановки ИТ-нагрузки**.  
  * **Энергоэффективность при 30–60% мощности**, а не только в точке номинала.  
  * Приспособленность к российскому климату — длительное окно свободного охлаждения (free-cooling).  
</WRAP>

Оборудование должно обеспечивать поддержание условий, заданных для IT-оборудования (ASHRAE, класс A1–A4), но с учётом эксплуатационных рисков: загрязнений воздуха, перепадов температуры наружного воздуха, ограничений на влажность, стабильного давления в залах.

===== 2. Внутризальные охладители (CRAC/CRAH) ======

CRAC — охладитель с прямым охлаждением и компрессором (DX).  
CRAH — воздухообработчик, охлаждающий воздух через холодную воду от чиллера.

Несмотря на простоту конструкции, выбор CRAC/CRAH — ключевой элемент надежности.

==== 2.1. Требования к CRAC/CRAH в ЦОД ====

<WRAP info>
  * Повышенный расход воздуха (гораздо выше офисных систем).  
  * Работа с высокой тепловой плотностью рядов и зон.  
  * Стабильность при частичных нагрузках — подавляющее время охладители работают не на 100%, а на 30–70%.  
  * Поддержка точных алгоритмов управления воздухом: давление под фальшполом, температура на входе стоек.  
</WRAP>

==== 2.2. Особенности эксплуатации ====

  * В ЦОД **переохлаждение** встречается чаще, чем перегрев → важна корректная настройка уставок.  
  * Увлажнители CRAC — **один из наиболее аварийных узлов** (утечки, высокая стоимость обслуживания).  
  * Новые стандарты ASHRAE допускают **широкие диапазоны влажности**, что снижает нужду в активном увлажнении.  
  * Предпочтительно применение вентиляторов с частотным регулированием (EC).  


===== 3. Холодильные машины (чиллеры) ======

Чиллеры обеспечивают холодную воду для CRAH, ИБП-комнат, телеком-залов и технологических помещений.

==== 3.1. Особенности выбора чиллеров для ЦОД ====

<WRAP info>
  * Приоритетное значение имеет **эффективность в режимах частичных нагрузок**, а не COP в точке максимума.  
  * Наличие **свободного охлаждения (free-cooling)** — ключевой фактор экономии.  
  * Готовность к **низкотемпературному запуску** — чиллер должен стабильно стартовать, даже если сухие охладители уже выдают холодную воду.  
  * Возможность работы в **высокотемпературных режимах** (21–24 °C) для максимизации free-cooling.  
</WRAP>

==== 3.2. Российский климат ====
Для городов средней полосы free-cooling возможен **до 300 дней в году**, что делает чиллеры с сухими охладителями наиболее рентабельным решением.


===== 4. Экономайзеры ======

Экономайзер — система, которая позволяет использовать холод наружного воздуха без включения компрессоров.

Существуют два основных типа: **воздушные (air-side)** и **водяные (water-side)**.


====== 4.1. Воздушный экономайзер (air-side) ======

Система подмешивает наружный воздух, если он холоднее требуемой температуры в зале.

==== Преимущества ====

<WRAP info>
  * Значительное снижение энергопотребления — до 40–50%.  
  * Уменьшение времени работы компрессоров, вентиляторов и насосов.  
  * Возможность «пассивного» охлаждения зимой.  
</WRAP>

==== Ограничения и риски ====

<WRAP important>
  * Внос загрязнений → требуется **фильтрация высокого класса**, увеличиваются эксплуатационные расходы.  
  * Сложности управления влажностью: зимой воздух слишком сухой, летом слишком влажный.  
  * Риск отказа автоматики (заслонок, датчиков) → может вызвать перегрев ИТ-зала.  
</WRAP>

==== Особенности РФ ====
Air-side экономайзер оправдан в чистых регионах (например, Сибирь, Карелия).  
В промышленных городах — менее применим из-за загрязнений.


====== 4.2. Водяной экономайзер (water-side) ======

Использует холод наружного воздуха через сухие охладители или градирни для охлаждения воды без компрессоров.

==== Преимущества ====

<WRAP info>
  * Высокая надежность — воздух не поступает внутрь здания.  
  * Энергоэффективность до 50% (окупаемость 1–3 года).  
  * Возможность круглогодичного free-cooling в большинстве регионов РФ.  
</WRAP>

==== Важные нюансы ====

  * Чиллер должен уметь **запускаться при холодной воде** в контуре — критично в переходные периоды.  
  * Внешние контуры должны иметь **защиту от замерзания** (электроподогрев, циркуляция, антифриз).  
  * Нужна коррекция параметров воды при переходе между режимами «компрессор → free-cooling».

==== Особенности РФ ====
Water-side экономайзер — **основной вариант для большинства российских ЦОД** благодаря длительному периоду отрицательных температур.


===== 5. Увлажнение ======

Увлажнение — наиболее рискованный компонент охлаждения ЦОД.

==== Основные проблемы ====

<WRAP important>
  * Возможность протечки высокого давления воды.  
  * Дорогостоящее обслуживание и частая калибровка датчиков.  
  * Значительные энергозатраты при паровом увлажнении.  
</WRAP>

==== Рекомендации ====

<WRAP info>
  * Максимально использовать «расширенные» диапазоны влажности ASHRAE, уменьшая потребность в активном увлажнении.  
  * При необходимости — применять **адиабатические увлажнители**, использующие тепло системы охлаждения.  
  * Ультразвуковые и форсуночные системы требуют фильтрации воды и регулярной очистки.  
</WRAP>


===== 6. Осушение ======

ЦОД подвержены риску **неконтролируемой конденсации**, если температура охлаждающей воды ниже точки росы.

==== Основные меры защиты ====

<WRAP info>
  * Температура ЧВ («холодной воды») должна быть **выше точки росы воздуха**.  
  * Осушение должно быть отдельным контуром, а не побочным эффектом работы DX-охладителей.  
  * Часто применяют дополнительный небольшой «сухой воздух» контур для стабилизации влажности.  
</WRAP>


===== 7. Вентиляторы ======

Частотное регулирование — основной источник экономии.

==== Важные особенности ====
  * Уменьшение скорости на 15% снижает энергопотребление на ~40%.  
  * Вентиляторы должны работать **согласованно** с холодоснабжением, иначе возможен конфликт температурных режимов.  
  * Предпочтительны EC-вентиляторы для плавного регулирования.


===== 8. Когенерация и утилизация тепла ======

Когенерация использует тепловую энергию, выделяемую генераторами и оборудованием ЦОД.

==== Преимущества ====

<WRAP info>
  * Повышение энергоэффективности объекта.  
  * Возможность работы в составе микросети.  
  * Уменьшение стоимости тепловой энергии.  
</WRAP>

==== Ограничения ====

<WRAP important>
  * Высокая сложность управления и интеграции.  
  * Чувствительность к стоимости топлива.  
  * Оправдано только для крупных объектов или регионов с высокой стоимостью электричества.  
</WRAP>


===== Схема выбора компонентов систем охлаждения ======

<WRAP center>
<mermaid>
flowchart TB
  classDef b font-size:14px,stroke-width:1.2px,padding:10px;

  %% Верхний ряд
  A["Тепловая нагрузка<br>и плотность размещения ИТ"]:::b
  B["Климат площадки<br>и возможности free-cooling"]:::b
  C["Требования по<br>надёжности и PUE"]:::b

  %% Центр
  D["Выбор общей стратегии охлаждения<br>(воздух / вода / гибрид,<br>экономайзер, схема распределения)"]:::b

  %% Нижний ряд
  E["Подбор ключевого оборудования<br>(чиллеры, охладители, внутризальные блоки)"]:::b
  F["Проектирование автоматики<br>и логики управления"]:::b
  G["Проверка решения<br>(расчёты, моделирование, N+1/2N)"]:::b

  %% Связи сверху в центр
  A --> D
  B --> D
  C --> D

  %% Связи из центра вниз
  D --> E
  D --> F
  E --> G
  F --> G
</mermaid>
</WRAP>





===== Ключевые идеи =====
<WRAP tip>
  * Основные режимы работы ЦОД — частичные нагрузки, а не номинал.  
  * Free-cooling — главный источник операционной экономии в российском климате.  
  * Увлажнители и air-side экономайзеры — источники повышенных рисков.  
  * Внутризальные охладители должны эффективно работать при 30–70% нагрузки.  
  * Водяной экономайзер наиболее подходит для России (длительное окно холода).  
  * Когенерация применима только на крупных площадках.  
</WRAP>