Содержание
Воздушные потоки и стратегии изоляции
Системы кондиционирования в ЦОД обеспечивают холодный воздух для серверов, но сама эффективность охлаждения определяется не только мощностью чиллеров или CRAC-установок, а в первую очередь тем, насколько правильно организовано движение воздуха внутри машинных залов.
Если воздушные потоки не контролируются, возникает рециркуляция горячего воздуха, образование «горячих точек» и значительный перерасход энергии на охлаждение. По оценкам Uptime Institute, до 30% энергии HVAC может теряться именно из-за неправильной организации воздушных потоков.
Основные проблемы без управления
- Смешивание потоков. Горячий воздух от серверов попадает в холодные коридоры, что снижает эффективность охлаждения и вынуждает подавать воздух с избыточно низкой температурой.
- Неравномерность распределения. При неправильном расположении плит фальшпола холодный воздух концентрируется в отдельных зонах, оставляя другие стойки без должного охлаждения.
- Утечки через неплотности. Открытые кабельные вводы, пустые юниты в стойках, зазоры между плитами приводят к тому, что до 20–25% холодного воздуха теряется без пользы.
- Локальные перегревы. В стойках высокой плотности (>15–20 кВт) при отсутствии containment образуются зоны, где температура превышает допустимый уровень, что снижает срок службы оборудования.
Без containment и герметизации невозможно эффективно эксплуатировать ЦОД высокой плотности: энергопотребление систем охлаждения растёт экспоненциально, а надёжность серверов падает.
Основные стратегии изоляции
1. Холодный и горячий коридоры
- Базовый уровень организации: стойки устанавливаются рядами так, чтобы фронтальные стороны формировали холодный коридор, а тыльные — горячий.
- Позволяет стабилизировать температурное поле, но без физической изоляции перемешивание всё равно остаётся.
2. Containment (изоляция коридоров)
- Изоляция холодного коридора: применяется чаще, так как проще в реализации. Холодный воздух полностью изолирован от горячего с помощью дверей и потолочных панелей.
- Изоляция горячего коридора: горячий воздух герметично собирается и направляется в систему возврата. Эта стратегия эффективнее для высокоплотных стоек, но требует интеграции с системой пожаротушения.
3. Герметизация стоек и фальшпола
- Использование заглушек для пустых юнитов.
- Кабельные вводы закрываются гибкими манжетами или панелями.
- Перфорированные плиты размещаются строго напротив стоек, а не «вразброс».
- Ненужные отверстия в фальшполе блокируются.
4. Адресное охлаждение
- Применяется для зон с экстремально высокой плотностью (20–30 кВт/стойка и выше).
- Используются in-row кондиционеры, задние дверные теплообменники или шкафы с жидкостным охлаждением.
Эффекты внедрения
- Энергосбережение. Полный переход к containment позволяет повысить температуру подачи воздуха до 26–27 °C, что снижает энергопотребление компрессоров на 30–40%.
- Снижение PUE. Разница между обычным залом с «открытой» схемой (PUE 1.7–1.8) и залом с containment (PUE 1.3–1.4) подтверждается многими кейсами.
- Надёжность. При правильной изоляции исключаются локальные «горячие точки», уменьшается риск аварийных перегревов и продлевается срок службы оборудования.
- Оптимизация вентиляции. Скорость вентиляторов можно снизить на 10–20% без ущерба для качества охлаждения, что дополнительно экономит энергию.
Даже частичная реализация (герметизация кабельных вводов, установка заглушек, правильная расстановка плит фальшпола) снижает энергопотребление HVAC на 10–15% и окупается за 1–2 года.
Практические вызовы
- Интеграция с пожарной безопасностью. Изоляция не должна мешать системам пожаротушения — перегородки и панели должны быть съёмными или оснащены сбросными элементами.
- Балансировка давления. Избыточное давление в холодном коридоре или нехватка воздуха может привести к сбоям работы серверов.
- Необходимость постоянного мониторинга. Даже при containment нужно использовать датчики температуры и влажности в каждой стойке, чтобы корректировать работу системы.
Ключевые наблюдения
* Смешивание потоков — главный враг энергоэффективности ЦОД. * Containment повышает энергоэффективность на десятки процентов и позволяет безопасно эксплуатировать оборудование при температурах до 26–27 °C. * Герметизация кабельных вводов и установка заглушек — дешёвые меры с высоким эффектом. * Для высокоплотных зон (>20 кВт/стойка) простого containment недостаточно: требуется адресное охлаждение. * Любое решение должно быть согласовано с системами пожарной безопасности и поддерживаться эксплуатационным мониторингом.
