Содержание
Стратегии повышения эффективности воздухообмена
Раздел обобщает методы повышения качества воздушного обмена в машинном зале: снижение байпаса, уменьшение рециркуляции, стабилизация статического давления, улучшение распределения холодного воздуха и контроль теплового режима через корректировку уставок охлаждающего оборудования.
Основные направления оптимизации
Улучшение воздушного обмена основано на комплексе мероприятий, направленных на:
- снижение доли байпасного воздуха (BP);
- уменьшение рециркуляции горячего воздуха (R);
- повышение доступности воздуха (\(A_f\));
- стабильность температур на входе IT;
- сокращение энергопотребления CRAH/CRAC и повышение уставок охлаждения.
После измерений и моделирования оператор получает данные для целевого снижения потерь энергии и управления рисками.
Снижение байпаса (BP)
Типовые причины: решётки в горячем коридоре, высокие скорости потока, неплотности над стойками, отверстия в фальшполе.
Меры оптимизации:
- размещение решёток только в холодном коридоре;
- снижение скоростей подачи, если поток уходит над стойками;
- герметизация отверстий фальшпола (вводы, PDU, кабельные вырезы);
- исключение решёток в зонах смешения;
- оптимизация высоты фальшпола для равномерной подачи.
В российских ЦОД с фальшполами 300–450 мм снижение BP достигается установкой решёток в шахматном порядке и уменьшением их общего количества.
Уменьшение рециркуляции (R)
Рециркуляция возникает при недостатке холодного воздуха или наличии щелей между стойками.
Меры оптимизации:
- обеспечение достаточного объёма холодного воздуха;
- установка заглушек (blanking panels) в стойках;
- герметизация боковых проёмов и межстоечных промежутков;
- использование стоечных дверей с высокой степенью герметичности;
- недопущение смешения стоек с разными требованиями по воздушному потоку;
- исключение реверсивных потоков при высоких скоростях над стойками.
Для contained-систем (CAC/HAC) рекомендуется лёгкое положительное давление в холодном коридоре.
Снижение зон пониженного давления (NP)
NP возникает при слишком высоких скоростях подачи, что вытягивает воздух из-под фальшпола или вызывает подсос.
Меры оптимизации:
- контроль скорости воздуха в решётках (желательно < 2.5–3 м/с);
- устранение препятствий в фальшполе (кабельные массы, лотки);
- снижение скоростей в contained-системах для исключения реверсивных потоков;
- равномерное распределение нагрузки между решётками.
Герметизация и контроль утечек
Утечки ухудшают смешение потоков, особенно в системах CAC/HAC.
Применяемые меры:
- герметизация верха и низа стоек;
- устранение отверстий фальшпола;
- заделка щелей в потолке;
- использование изоляционных занавесов;
- замена выключенных серверов на заглушки.
Множество небольших отверстий может дать суммарную площадь утечки в сотни см², существенно влияя на ASE.
Работы с уставками охлаждающего оборудования
1. Переход с управления по обратной температуре на управление по подаче: стабилизирует входные температуры в IT. 2. Постепенное повышение уставки подачи на CRAH/CRAC (для РФ типично от 20–22 °C до 23–25 °C). 3. Повышение уставки холодоносителя:
- в РФ при водяных системах — с 6/12 °C до 7–10 / 14–17 °C;
- при наличии фрикулинга — дальнейшее повышение даёт значимый экономический эффект.
Повышение уставки подачи на 1 °C снижает энергопотребление холодильного контура на 2–4%.
Таблица влияния мер на ключевые метрики
| Меры | BP ↓ | R ↓ | Af ↑ | ASE ↑ | Комментарий |
|---|---|---|---|---|---|
| Решётки только в холодном коридоре | ●●● | ● | ● | ● | Один из самых эффективных шагов |
| Бланки и заглушки | ● | ●●● | ● | ●● | Уменьшает горячие утечки |
| Герметизация фальшпола | ●●● | ● | ●● | ● | Критично для напольных систем |
| Снижение скорости подачи | ● | ●● | ● | ● | Стабилизирует давление |
| CAC / HAC | ●●● | ●●● | ●● | ●●● | Лучшее улучшение ASE |
| Отделение разнонагруженных стоек | ● | ●● | ● | ● | Уменьшает локальные перегревы |
| Повышение уставки подачи | — | — | — | — | Снижает энергопотребление |
(● = низкий эффект, ●● = средний, ●●● = высокий)
Кейс-стади: практические результаты
Пример 1: Финансовый ЦОД (Великобритания)
До модернизации: — PUE = 2.3 — BP = 80%, R = 20% — A_f = 4.0 (значительный избыток) — Температуры входа: 15–27 °C
Реализованные меры:
- бланки в стойках;
- устранение утечек фальшпола;
- перераспределение решёток;
- локальный полуконтеймент (занавесы);
- переход на управление по температуре подачи;
- повышение уставок подачи и холодоносителя.
Результаты:
- ΔT входа снизилось на 4–5 К;
- BP снизился до 20%, R — до 25%;
- A_f уменьшилось до 1.12;
- ASE выросло до ~0.9;
- достигнут фрикулинг за счёт повышения уставок;
- экономия — десятки % на охлаждении.
Пример 2: Hyperscale-объект (Европа)
Проблемы: плохая герметизация CAC, высокая рециркуляция, завышенные скорости вентиляторов.
Меры:
- устранение крупных утечек между стойками;
- снижение скоростей CRAH;
- контроль статического давления в холодном коридоре.
Результаты:
- BP: 79% → 11%
- R: 11% → 4%
- ASE: 90% → 96%
- A_f: 4.3 → 1.1
- Экономия: более €1 млн/год.
Итоговые рекомендации
- Делайте решётки только в холодных коридорах.
- Минимизируйте скорость воздуха, удерживая давление стабильным.
- Герметизируйте всё: стойки, фальшпол, потолок, боковые панели.
- Используйте CAC/HAC при плотностях выше 10–12 кВт/стойка.
- Повышайте уставки охлаждения постепенно, одновременно улучшая распределение воздуха.
- Контролируйте метрики BP, R, Af, ASE — они должны стать базой эксплуатационной аналитики.
