====== Метрики эффективности воздушного обмена ======

<WRAP box round>
Раздел описывает формальные метрики оценки эффективности воздушного обмена в машинном зале ЦОД. Метрики основаны на измерении четырёх характеристических температур и позволяют количественно оценивать: байпасный поток, рециркуляцию, доступность холодного воздуха, эффективность разделения потоков и соответствие температур входа IT-оборудования рекомендуемым значениям.
</WRAP>

===== Характеристические температуры ======

Метрики рассчитываются по четырём температурам:
  * \(T_{ci}\) — температура воздуха на входе охлаждающего агрегата (CRAH/CRAC);
  * \(T_{co}\) — температура воздуха на выходе охлаждающего агрегата;
  * \(T_{ii}\) — температура воздуха на входе IT-оборудования;
  * \(T_{io}\) — температура воздуха на выходе IT-оборудования.

<WRAP info>
Для российских ЦОД замеры обычно выполняются на уровне фронта и хвоста стоек, а также на входе/выходе CRAH. Достаточно средних значений (не обязательно взвешенных).
</WRAP>

Определяются три температурные разницы:

<WRAP center>
$$\Delta T_{\max} = T_{io} - T_{co}$$  
$$\Delta T_c = T_{ci} - T_{co}$$  
$$\Delta T_i = T_{io} - T_{ii}$$
</WRAP>

где:  
- \(\Delta T_{\max}\) — максимальная доступная разница температур системы;  
- \(\Delta T_c\) — дельта температуры охлаждающего агрегата;  
- \(\Delta T_i\) — дельта IT-оборудования.

===== Байпасный поток (BP) ======

Байпас — доля охлаждённого воздуха, которая минует IT-оборудование и сразу возвращается в охлаждающий агрегат.

<WRAP center>
$$BP = \frac{T_{io} - T_{ci}}{\Delta T_{\max}} = \frac{T_{io} - T_{ci}}{T_{io} - T_{co}}$$
</WRAP>

Идеальный случай:  
  * **BP = 0** — отсутствует байпас;  
  * **BP → 1** — почти весь воздух уходит в байпас (критически плохо).

===== Производительность подачи (Supply Performance) ======

Доля охлаждённого воздуха, которая фактически поступает в IT-оборудование:

<WRAP center>
$$\eta_{supply} = 1 - BP = \frac{m_t}{m_c} = \frac{\Delta T_c}{\Delta T_{\max}} = \frac{T_{ci} - T_{co}}{T_{io} - T_{co}}$$
</WRAP>

где:  
- \(m_c\) — массовый расход воздуха охлаждающего агрегата;  
- \(m_t\) — массовый расход холодного воздуха, реально дошедшего до IT.

<WRAP info>
Идеальное значение: \(\eta_{supply} = 1\).  
В российских ЦОД значениями 0.7–0.85 достигаются залы с базовым контейнментом.  
</WRAP>

===== Рециркуляция (R) ======

Рециркуляция — доля горячего воздуха, возвращающегося на вход IT-оборудования.

<WRAP center>
$$R = \frac{T_{ii} - T_{co}}{\Delta T_{\max}} = \frac{T_{ii} - T_{co}}{T_{io} - T_{co}}$$
</WRAP>

Идеальное значение:
  * **R = 0** — отсутствует рециркуляция.

===== Производительность по спросу (Demand Performance) ======

Доля воздушного потока IT-оборудования, которая **не является рециркулированной**:

<WRAP center>
$$\eta_{demand} = 1 - R = \frac{m_t}{m_i} = \frac{\Delta T_i}{\Delta T_{\max}} = \frac{T_{io} - T_{ii}}{T_{io} - T_{co}}$$
</WRAP>

где \(m_i\) — массовый расход воздуха, потребляемого IT-оборудованием.

===== Доступность воздуха (Air Availability, \(A_f\)) ======

Показывает, достаточно ли воздуха подается для удовлетворения спроса IT-оборудования:

<WRAP center>
$$A_f = \frac{m_c}{m_i} = \frac{\Delta T_i}{\Delta T_c} = 
\frac{T_{io} - T_{ii}}{T_{ci} - T_{co}} \cdot 
\frac{\eta_{demand}}{\eta_{supply}}$$
</WRAP>

Интерпретация:
  * **A_f > 1** — воздух подается с избытком (обычно при положительном статическом давлении).  
  * **A_f = 1** — подача соответствует потребности IT.  
  * **A_f < 1** — недоподача воздуха, риск перегрева.

<WRAP important>
Для российских ЦОД \(A_f \approx 1.1\) часто считается нормой, так как легкое избыточное давление предотвращает переток воздуха между коридорами.
</WRAP>

===== Эффективность разделения потоков (Air Segregation Efficiency, ASE) ======

Показывает качество разделения холодного и горячего потоков:

<WRAP center>
$$ASE = \frac{(1 - BP)^2 + (1 - R)^2}{2}$$
</WRAP>

Интерпретация:
  * **ASE = 1** — идеальное разделение, нет байпаса и рециркуляции.  
  * **ASE < 0.5** — смешение потоков критическое.  

===== Индексы SHI / RHI (смешение потоков на стойке и CRAC) ======

Температурный индекс смешения:

<WRAP center>
$$SHI = \frac{\sum_{i} \sum_{j} \left(T^{r}_{in,i} - T^{C}_{sup}\right)}
{\sum_{i} \sum_{j} \left(T^{r}_{out,j} - T^{C}_{sup}\right)}$$

$$RHI = 1 - SHI$$
</WRAP>

где:  
- \(T^{r}_{in}\) — температура на вход стойки;  
- \(T^{r}_{out}\) — температура на выходе стойки;  
- \(T^{C}_{sup}\) — температура подачи из CRAC.

RHI = 1 — идеальное отсутствие рециркуляции.

===== Индекс RTI (Return Temperature Index) ======

Показывает баланс между воздухом, возвращаемым к охлаждению, и воздухом, проходящим через IT:

<WRAP center>
$$RTI = \frac{T^{C}_{ret} - T^{C}_{sup}}{T^{r}_{out} - T^{r}_{in}} \cdot 100\%$$
</WRAP>

Интерпретация:
  * **RTI = 100%** — весь воздух проходит через IT (идеал).  
  * **RTI < 100%** — байпас.  
  * **RTI > 100%** — рециркуляция.

===== Соответствие температур рекомендуемым значениям (RCI) ======

<WRAP center>
$$RCI_{Lo} = \left[1 - 
\frac{\sum_{i=1}^n (T_{Lo-rec} - T^r_{in,i})}
{n \cdot (T_{Lo-rec} - T_{Lo-allow})}\right] \cdot 100\%$$

$$RCI_{Hi} = \left[1 - 
\frac{\sum_{i=1}^n (T^r_{in,i} - T_{Hi-rec})}
{n \cdot (T_{Hi-allow} - T_{Hi-rec})}\right] \cdot 100\%$$
</WRAP>

где:  
  *  \(T_{Lo-rec}\), \(T_{Hi-rec}\) — рекомендованные пределы ASHRAE;  
  *  \(T_{Lo-allow}\), \(T_{Hi-allow}\) — допустимые границы;  
  *  \(T^r_{in,i}\) — измеренные температуры на входе стойки.

Интерпретация:
  * **RCI = 100%** — все температуры в норме.  
  * **RCI < 100%** — часть стоек в нарушении температурных требований.

===== Таблица интерпретации метрик ======

^ Метрика ^ Идеальное значение ^ Плохое значение ^ Комментарий ^
| BP | 0 | →1 | Байпас воздуха снижает эффективность |
| R | 0 | →1 | Рециркуляция приводит к перегревам |
| ηₛupply | 1 | <0.7 | Доля воздуха, дошедшая до IT |
| η_demand | 1 | <0.7 | Доля воздуха без рециркуляции |
| A_f | =1 | <0.9 / >1.3 | Недоподача или чрезмерный избыток |
| ASE | 1 | <0.5 | Качество разделения потоков |
| RTI | 100% | <80% или >120% | Баланс байпаса/рециркуляции |
| RCI | 100% | <90% | Соответствие температурам ASHRAE |

===== Использование CFD ======

<WRAP info>
CFD-моделирование позволяет определить распределение температур и потоков, а затем рассчитать все метрики по виртуальному прототипу.  
Для действующих ЦОД такие же выводы достигаются по измерениям четырёх температур, что существенно быстрее и дешевле.
</WRAP>

===== Ключевые идеи ======
<WRAP tip>
  * Четыре температуры позволяют количественно описать всю систему воздушного обмена ЦОД.  
  * Байпас и рециркуляция — ключевые источники энергетических потерь и перегревов.  
  * Метрики BP, R, A_f и ASE показывают эффективность разделения горячих и холодных потоков.  
  * RCI отражает соответствие температур IT рекомендациям ASHRAE — критично для надёжности.  
  * Значения A_f ≈ 1.05–1.15 оптимальны для российских условий с фальшполами 400–600 мм.  
  * Метрики позволяют управлять уставками CRAH/CRAC, скоростью вентиляторов и схемами контейнмента.  
</WRAP>