Охлаждение центров обработки данных с помощью подпольного воздушного потока: когда это работает, а когда — нет

Что такое система охлаждения центров обработки данных с подпольным воздушным потоком?

Циркуляция воздуха под полом охлаждение центров обработки данных использует пространство под фальшполом в качестве воздухозаборного канала. Очищенный воздух подается в это пространство с помощью установок CRAC или CRAH, а затем выходит через перфорированные панели, установленные перед стойками. Такая схема является стандартной уже на протяжении десятилетий, и многие существующие помещения по-прежнему работают именно так. Однако это не всегда лучший выбор, особенно если вы устанавливаете стойки высокой плотности или стремитесь сократить энергопотребление.

Сравнение системы подачи воздуха под полом с вариантами верхней и рядной подачи

При верхнем воздухораспределении над проходом устанавливаются диффузоры с воздуховодами или без них. При охлаждении по рядам агрегаты размещаются непосредственно рядом со стойками, зачастую с системой локализации. Каждый из этих подходов характеризуется собственной динамикой воздушного потока, поэтому правильный выбор зависит от геометрии помещения, плотности размещения стоек, а также от того, идет ли речь о строительстве нового объекта или о модернизации существующего.

Для быстрого сравнения обратите внимание на следующие моменты:

• Подача воздуха через пол: подходит для низкой и средней плотности размещения оборудования (до примерно 5–8 кВт на стойку), если пленум чистый и хорошо герметизирован. Такая система обеспечивает гибкость при укладке плитки, но чувствительна к утечкам и засорам.
• Потолочная система подачи воздуха: её часто проще герметизировать, поскольку воздуховоды находятся на виду. Расположение диффузоров можно регулировать, но для этого требуется достаточная высота потолка и тщательно продуманные схемы распределения воздуха, чтобы избежать «короткого замыкания».
• Охлаждение по рядам: оптимальный вариант для систем высокой плотности (10 кВт и выше). Оно сокращает путь прохождения воздуха и хорошо сочетается с системой разделения «горячих» и «холодных» проходов, однако занимает площадь и увеличивает затраты.

На практике во многих существующих помещениях продолжают использовать подогрев пола, поскольку там уже уложен фальшпол. Главное — добиться от него максимально высокой эффективности или понимать, когда следует перейти на другую систему.

Распространенные проблемы, связанные с циркуляцией воздуха под полом

Подытоповые камеры редко бывают в идеальном состоянии. Со временем в них скапливаются кабели, трубы и мусор. Плитка на полу смещается или повреждается. Уплотнители вокруг прорезей для кабелей изнашиваются. Все это влияет на то, куда на самом деле поступает воздух.

Вот типичные причины:

• Утечка воздуха через незагерметизированные кабельные отверстия и зазоры между панелями, что приводит к потере давления и снижению расхода воздуха на перфорированных панелях.
• Препятствия в виде кабелей под полом, которые могут перекрывать пути воздушных потоков и приводить к неравномерному статическому давлению.
• Перфорированные плитки, установленные не на тех местах, что часто происходит из-за перемещения стеллажей без повторной балансировки.
• Каналы обратного воздухоотвода, расположенные слишком близко к приточным решеткам, что приводит к «короткому замыканию» воздушного потока до того, как воздух достигнет ИТ-оборудования.

Каждый из этих факторов может привести к повышению показателя PUE и образованию «горячих точек». Хорошая новость заключается в том, что большинство из них можно устранить, проявив немного детективной смекалки.

Практические меры по проверке существующих помещений с фальшполом

Если в вашем центре обработки данных используется система охлаждения с подпольным воздушным потоком, начните с визуального осмотра. Поднимите несколько плиток и посмотрите, что находится под ними. Кабели аккуратно связаны в пучки или лежат кучами? Есть ли открытые кабельные лотки, через которые уходит воздух? Загерметизируйте все заметные зазоры огнестойкой замазкой или прокладками.

Затем измерьте статическое давление в распределительной камере в нескольких точках. Для этого можно использовать простой манометр. Значительные различия между одним концом помещения и другим означают, что воздух распределяется неравномерно. Это часто указывает на наличие препятствий или на то, что высота пленума слишком мала — в идеале требуется как минимум 300 мм (около 12 дюймов) свободной высоты, хотя для более длинных трасс лучше использовать 450 мм.

Сравните расположение решеток с фактической нагрузкой на стойки. Если стойка потребляет 10 кВт, но решетка перед ней полностью закрыта, в проходе будет скапливаться тепло. Замените её на перфорированную решетку с подходящей площадью открытых отверстий, но не переусердствуйте — слишком много перфорированных решеток может лишить необходимого давления те, которым оно требуется.

Когда стоит рассмотреть возможность отказа от системы подогрева пола с подачей тепла снизу

При увеличении плотности размещения стоек система подачи воздуха под полом начинает давать сбои. Если вы регулярно фиксируете «горячие точки» с мощностью свыше 8–10 кВт на стойку или если ваши кондиционеры CRAC работают на полной мощности, но передняя часть стоек по-прежнему остаётся тёплой, стоит рассмотреть альтернативные варианты.

Еще одним признаком является установка герметизирующих конструкций. Герметизация «горячего» прохода хорошо сочетается с подпольной подачей воздуха, но герметизация «холодного» прохода представляет собой более сложную задачу, поскольку необходимо обеспечить равномерную подачу воздуха из пленума на каждую плитку. В таких случаях зачастую целесообразнее использовать верхнее или рядовое охлаждение.

Модернизация не всегда предполагает полную замену оборудования. Иногда можно установить рядные охладители в зонах с высокой плотностью размещения оборудования, а в остальных зонах оставить подпольное охлаждение. Такой подход широко применяется в помещениях со смешанной плотностью размещения оборудования.

Советы по мониторингу и балансировке

После устранения явных утечек и засоров необходимо сбалансировать воздушный поток. Для этого нужно отрегулировать заслонки на блоках CRAC и, возможно, изменить площадь открытых участков решеток. Используйте датчики температуры в нижней, средней и верхней частях каждой стойки, чтобы своевременно выявлять зоны перегрева.

Простая проверка: пройдитесь по холодному проходу с инфракрасным термометром. Если температура у плитки составляет, скажем, 18 °C (64 °F), а на входе в стойку — 24 °C (75 °F), значит, где-то происходит утечка холодного воздуха. Это означает короткое замыкание или проблему со смешиванием воздуха.

В случае с большими помещениями перед внесением существенных изменений рекомендуется провести CFD-анализ. Это не дешево, но гораздо лучше, чем действовать наугад при перемещении панелей. В одном из проектов по модернизации, с которым мы сталкивались, благодаря грамотному балансированию удалось снизить скорость вращения вентилятора CRAC на 15% и при этом улучшить температуру на входе — это стоит проверить, прежде чем приобретать новые агрегаты.

Заключительные соображения об охлаждении центров обработки данных с помощью подпольного воздушного потока

Система охлаждения центров обработки данных с подпольным воздушным потоком не утратила актуальности. Она по-прежнему остается эффективным решением для многих существующих помещений, особенно при низкой плотности размещения оборудования. Главное — рассматривать пленум как прецизионный компонент, а не просто как пустое пространство под полом. Необходимо обеспечить его герметичность, очищать, балансировать и контролировать его состояние. Если вы будете так поступать, то зачастую сможете продлить срок службы вашей текущей системы без значительных капиталовложений.

Если плотность посадки превышает возможности напольной системы, не бойтесь добавлять установки с рядовым расположением или переходить на верхнюю систему подачи. Оптимальное решение зависит от конкретного помещения, бюджета и планов по расширению.