Инструменты пользователя

Инструменты сайта


topics:03:airflow

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

  1. Базовый уровень организации: стойки устанавливаются рядами так, чтобы фронтальные стороны формировали холодный коридор, а тыльные — горячий.
  2. Позволяет стабилизировать температурное поле, но без физической изоляции перемешивание всё равно остаётся.

2. Containment (изоляция коридоров)

  1. Изоляция холодного коридора: применяется чаще, так как проще в реализации. Холодный воздух полностью изолирован от горячего с помощью дверей и потолочных панелей.
  2. 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

  1. Использование заглушек для пустых юнитов.
  2. Кабельные вводы закрываются гибкими манжетами или панелями.
  3. Перфорированные плиты размещаются строго напротив стоек, а не «вразброс».
  4. Ненужные отверстия в фальшполе блокируются.

4. Адресное охлаждение

  1. Применяется для зон с экстремально высокой плотностью (20–30 кВт/стойка и выше).
  2. 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.

topics/03/airflow.txt · Последнее изменение: admin