ЧАСТЬ 1
ВОЗДУШНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ ЧИСТОГО ПРОСТРАНСТВА
Площадь, выделенная под информационно-технологическое оборудование в центрах обработки данных, называется «чистым пространством». Оно может оборудоваться фальшполом и вмещает все серверы, хранилища, сетевое оборудование, стойки, системы распределения электроэнергии и возможно установки кондиционирования воздуха.
Системы охлаждения необходимы в чистом пространстве или рядом, для отвода тепла, выделяемого информационно-технологическим оборудованием.
Двумя основными методами отвода тепла из центров обработки данных является воздушное и жидкостное охлаждение. В этом разделе мы сосредоточимся на воздушном охлаждении.
Жидкостное охлаждение будет рассмотрено во второй части K˚Focus
Системы кондиционирования / подготовки воздуха серверных помещений (CRAC/CRAH*)
При использовании воздуха для охлаждения чистого пространства тепло должно отводиться в атмосферу. Это достигается передачей тепловой энергии нагретого воздуха для последующего ее отвода либо другому воздушному потоку с помощью воздухо-воздушного теплообменника, либо жидкости с помощью воздушно-жидкостного теплообменника.
В обеих системах имеется возможность использования испарения воды для увеличения их охлаждающей способности или создания более благоприятных окружающих условий для эффективного теплообмена посредством испарения (данная опция известна как адиабатическое охлаждение). Существует два основных типа систем воздушного охлаждения: CRAC с использованием хладагентов и CRAH на холодной воде.
Установки CRAC часто комплектуются и поставляются вместе с компрессорами и расширительными клапанами и подключаются к внешнему (удаленному) конденсатору , в то время как установка CRAH обычно представляет собой автономный теплообменник с вентиляторами и использует холодильную машину (чиллер) и / или сухой охладитель / градирню для отвода тепла. Установки CRAC являются меньшими из двух систем и подходят для областей с низкой плотностью тепловой нагрузки в пределах чистого пространства или для центров обработки данных, которым условия окружающей среды, не позволяют использовать системы CRAH без чиллера.
Все чаще производители установок CRAC устанавливают дополнительный теплообменник естественного охлаждения, который позволяет комбинировать две эти системы. При низкой температуре окружающей среды, теплообменник естественного охлаждения заберет тепло из воздуха и отведет его через сухую градирню. В случае более высоких температур происходит охлаждение с помощью хладагента, при этом тепло передается через пластинчатый теплообменник в сухой охладитель для отвода в атмосферу, что становится возможным благодаря более высоким рабочим температурам систем на основе хладагента.
*CRAC – computer room air conditioning – системы кондиционирования серверных помещений
CRAH - computer room air handling – системы подготовки воздуха серверных помещений
CRAC
CRAH
ФОКУС: ПРОБЛЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ УСТАНОВОК CRAH
В настоящее время все больше и больше центров обработки данных используют установки подготовки воздуха помещений серверной (CRAH) вместо традиционных систем кондиционирования (CRAC). Установки CRAH работают больше в качестве систем охлаждения, используемых в высотных зданиях, и включают в себя вентиляторы, охлаждающие трубные пучки и системы охлаждения воды для управления технологическим теплом вместо механической холодильной установки.
В нашей аналитической технической статье мы фокусируемся на проблемах проектирования установок CRAH, таких как операционные и капитальные затраты при увеличении резервирования, компоновка горячих и холодных коридоров, оптимизация занимаемого пространства, ширина коридоров, температурные профили, а также на том, как это связано с отводом тепла. В этой статье мы хотели бы подчеркнуть, что тепловое проектирование начинается с установки CRAH и заканчивается отводом тепла.
ЧИТАТЬ ДАЛЕЕ и СКАЧАТЬ НАШУ БРОШЮРУ
ГОРЯЧИЙ И ХОЛОДНЫЙ КОРИДОРЫ
Используемый ранее метод разделения горячего и холодного воздуха, известный как горячий/холодный коридор, подразумевал обращение друг к другу холодных и горячих сторон серверных стоек. Это позволяет создать конвекционную систему, в которой холодный воздух подается снизу на серверные стойки, а горячий воздух направляется вверх. Таким образом, шкафы охлаждаются сами по себе. Однако этот метод оказался недостаточно эффективным, поэтому многие центры обработки данных движутся в сторону инновационных технологий.
В результате масштабно применяемой нормой стал принцип изолирования коридоров. Выполняется разделение потоков горячего и холодного воздуха, что повышает тепловую эффективность и позволяет более точно контролировать и обрабатывать рабочий воздух. Как правило, это делается одним из двух способов: изолирование горячего или холодного коридора.
CRAC
CRAH
ИЗОЛИРОВАНИЕ ГОРЯЧЕГО КОРИДОРА
В системе с изолированным горячим коридором горячий отработанный воздух собирается и подается на охлаждающий теплообменник. Это может быть сделано с помощью нескольких холодильных установок, размещенных в верхней части изолированного объема (роль верхней границы обычно играет потолок коридора) или с помощью установок, размещенных в другом месте, подача воздуха в которые происходит через фальшпотолок и связанные с ним воздуховоды, которые направляют горячий воздух к установкам.
После охлаждения воздух снова поступает в серверный зал, либо напрямую, либо через фальшпол и воздуховоды для последующего прохода через стойки.
CRAC
CRAH
ИЗОЛИРОВАНИЕ ХОЛОДНОГО КОРИДОРА
В системе с изолированным холодным коридором горячий воздух от серверов свободно движется по серверному залу. Затем этот воздух проходит через охлаждающую установку, которая размещается непосредственно над изолированным коридором или в другом месте помещения.
В таком случае он поступит в холодильную установку через фальшпотолок или проемы . Горячий воздух охлаждается холодильной установкой и подается в контейнеризированное пространство, откуда он постпает к стойкам, для охлаждения компьютерного оборудования.
CRAC
CRAH
ВОЗДУХО-ВОЗДУШНЫЕ
СИСТЕМЫ ОХЛАЖДЕНИЯ
ОХЛАЖДЕНИЕ СВЕЖИМ ПРИТОЧНЫМ ВОЗДУХОМ
ВОЗДУШНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ С ЗАМКНУТЫМ КОНТУРОМ
Свободное охлаждение (Freecooling) свежим приточным воздухом является привлекательным вариантом для центров обработки данных, желающих использовать меньшее количество энергии, поскольку это сводит к минимуму потребность в машинном охлаждении. Когда температура окружающей среды слишком высока для эффективного теплообмена, для снижения температуры воздушного потока может использоваться машинное охлаждение. Однако, в этом случае существует опасность попадания в серверный зал внешних загрязнений. Кроме того, необходимо предусмотреть установку воздухоувлажнителей для обеспечения достаточной влажности приточного воздуха.
Разделение внутренних и внешних воздушных потоков позволяет снизить угрозу загрязнения и упростить контроль влажности. Это достигается с помощью воздухо-воздушного теплообменника. Внешний воздух проходит по одной стороне теплообменника, в то время как воздух из серверного зала проходит по другой стороне. Часть тепла воздуха серверного зала передается внешнему воздушному потоку, при этом воздух серверного зала остается сухим и не требует увлажнения. Как и при охлаждении свежим приточным воздухом, в случае высокой температуры окружающей среды могут быть использованы механические и адиабатические системы.
ПРЯМОЕ ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
КОСВЕННОЕ ИСПАРИТЕЛЬНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
Адиабатическое охлаждение - это испарение воды в уличный воздух (распыление или смачивание) для снижения его температуры с одновременным повышением влажности. Применяется, когда температура окружающего воздуха слишком высока. При прямом охлаждении уличным воздухом влажность внутри может стать слишком высокой.
В данном методе используется тот же принцип, что и при прямом испарительном охлаждении, за исключением того, что вода распыляется во внешний воздушный поток, а затем проходит через воздухо-воздушный теплообменник. Данный метод обладает теми же преимуществами, что и непосредственное испарение, но с дополнительными преимуществами воздушного охлаждения с замкнутым контуром.
СИСТЕМЫ ВОЗДУШНО-ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
В то время как воздухо-воздушные системы обеспечивают большой потенциал в части свободного охлаждения и простоты конструкции, жидкостные системы, как правило, обладают большей способностью удерживать тепло. Они также подразумевают меньший объемный расход по сравнению с воздушными системами, что делает передачу тепла более эффективной. Это может иметь ряд преимуществ, например, более низкие эксплуатационные расходы, менее жесткие требования к пространству и более эффективная конструкция.
ПРЯМОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ КОРИДОРА (DAC)
Изолированные системы обычно имеют охлаждающий теплообменник, расположенный в верхней части изолированного горячего коридора. Такая система стремится к перекрыванию пространства по длине и ширине коридора, включая в себя ряд блоков для резервирования и может включать перегородки или аналогичные элементы для изолирования объема воздуха под ними.
Такое решение обеспечивает максимальную разницу температур между жидким теплоносителем и горячим воздухом, что облегчает передачу тепла и повышает эффективность системы.. Охлажденный воздух возвращается в серверный зал, теплоноситель охлаждается на улице, возможно с помощью чиллера и процесс повторяется.
ГОРЯЧИЙ КОРИДОР
ХОЛОДНЫЙ КОРИДОР
ОХЛАЖДЕНИЕ ВОЗВРАТНОГО ВОЗДУХА (RAC)
Там, где размещение холодильных установок в верхней части коридора нецелесообразно, можно использовать систему возврата воздуха. Она обычно состоит из воздуховодов и фальш-потолка или коллектора, который позволяет потокам горячего воздуха объединяться перед проходом через холодильную установку. Такая схема позволяет холодильным установкам располагаться на удалении от серверного зала, что обеспечивает большую универсальность и вариативность конструкции.
НАШЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ…
Компания Кельвион, как изготовитель оборудования, имеет большой опыт в поставке теплообменников по индивидуальному заказу для установок CRAC и CRAH, применяя различные технологии производства трубных пучков для непосредственного охлаждения серверных стоек.
Мы знаем, как важно использовать правильный теплообменник для надежной и экономичной работы. Именно поэтому наша научно-исследовательская команда постоянно разрабатывает и совершенствует теплообменные технологии Кельвион, чтобы преодолеть технологические ограничения и достичь еще более высокой эффективности для поддержки наших заказчиков в настоящее время и в будущем.
Трубные пучки по индивидуальному заказу
… И ОТВОДА / РЕКУПЕРАЦИИ ТЕПЛА
Разборные пластинчатые теплообменники
Конденсаторы и Газоохладители
Адиабатические охладители
Градирни
Градирни замкнутого контура
Наши решения для CRAH могут комбинироваться с необходимым методом отвода тепла. В зависимости от условий мы можем адаптировать наши сухие охладители, градирни или пластинчатые теплообменники, чтобы максимально увеличить эффективность, снизить затраты и обеспечить надежную работу установок. Подробнее познакомиться с нашими технологиями отвода тепла и их преимуществами Вы сможете в 3 части K˚Focus. Следите за нашими публикациями!
Сервис
Воздушное охлаждение
чистого пространства
Водяное охлаждение
чистого пространства
Отвод тепла
Системы ОВК
Технологическое
охлаждение