Кондиционирование и вентиляция серверных помещений (ЦОД)

Развитие информационных технологий привело к тому, что нормальную работу большинства предприятий трудно представить без качественно налаженной электронной инфраструктуры. Сердцем такой инфраструктура являются серверные, в которых сосредоточены хранилища данных, установлено дорогостоящее оборудование, выход из строя, которого, приводит к параличу работы большинства служб на предприятиях. 

Кондиционирование серверных помещений относится скорее к промышленным технологиям, хотя в подавляющем большинстве случаев большие мощности тут не нужны. Но, учитывая важность оборудования, предъявляются требования к круглогодичному охлаждению и отказоустойчивости системы кондиционирования. Таким образом, для кондиционирования серверных помещений необходимо обеспечить резервирование системы охлаждения.

Решить проблему кондиционирования серверных можно двумя способами:

1. С помощью сплит-систем.
2. С помощью прецизионных кондиционеров.

Каждый из способов имеет свои преимущества и недостатки. Основные требования к данным системам:

• Оборудование должно обеспечивать поддержание климатических параметров помещения 24 часа в сутки, 7 дней в неделю и так круглый год.
• Возможность эксплуатации в зимний период, при температуре окружающей среды до -40 градусов.
• Высокая надежность, а соответственно резервирование системы.
• Возможность поддержания влажности.

 

Разберем данные способы кондиционирования по отдельности. Начнем с менее дорогого, а соответственно более распространенного варианта – использование бытовых и полупромышленных сплит-систем.

Кондиционирование серверных помещений с помощью сплит-систем

Данный способ используется для кондиционирования небольших серверных помещений (до 10 кВт). Получил свое распространение благодаря относительно невысокой цене. Давайте разберем основные достоинства и недостатки.

Как уже было сказано выше, главное достоинство – это относительно невысокая цена по сравнению с прецизионными кондиционерами. Вторым немаловажным качеством являются малые габариты внутренних блоков сплит-систем вследствие чего их можно установить в любое помещение (габариты внутреннего блока не превышают 110 см в ширину и 30 см. в высоту). Исходя из требования круглогодичной работы кондиционеры должны иметь возможность работать при пониженных температурах наружного воздуха. В таких условиях резко падает давление конденсации, в результате жидкий хладагент может попадать в картер компрессора. Также из картера в систему может выбрасываться масло. Все это ведет к обмерзанию внутреннего блока кондиционера, снижению его производительности и быстрому выходу компрессора из строя. Кроме того, если дренажная система выходит на улицу, при отрицательных температурах возможно замерзание дренажной трубки, а следовательно проблемы с отводом конденсата из системы кондиционирования. Этот недостаток решается установкой дополнительного оборудования — зимнего комплекта.

В состав зимнего комплекта входят:

• Регулятор давления конденсации.
• Нагреватель картера компрессора.
• Нагреватель дренажной трубки.

Давление конденсации регулируется путем уменьшения потока воздуха через теплообменник, то есть замедлением работы вентилятора внешнего блока. Контроль над давлением осуществляется с помощью датчика температуры, установленного на теплообменнике внешнего блока. В соответствии с его показателями регулятор увеличивает или уменьшает скорость вращения вентилятора.

При низких температурах фреон скапливается в самой холодной точке системы, а это картер компрессора. В картере он перемешивается с маслом и во время пуска кондиционера масло вместе с фреоном уходит в систему, после чего компрессор остается сухой и быстро выходит из строя. Нагреватель картера компрессора решает эту проблему. Хотя большинство кондиционеров с завода оснащаются нагревателями картера компрессора мы настоятельно рекомендуем заменять их на более мощные т.к. стандартные обычно рассчитаны на температуры до -10 — -15 градусов.

Подогрев дренажа обеспечивает беспрепятственное выведение конденсата на улицу при любой температуре воздуха.

Нагреватели картера и нагреватели дренажа сделаны на основе саморегулирующегося кабеля. Чем меньше температура окружающей среды, тем выше значение тока проходит через кабель, а соответственно выше мощность нагрева.

Большим минусом кондиционирования серверных помещения с помощью сплит-систем является невозможность поддержания влажности.

Чтобы обеспечить бесперебойную работу кондиционеров, предусматривают их резервирование. Оно может быть 50% или 100%. В первом случае устанавливают три кондиционера, которые работают на половину мощности. Два из них основные, а третий резервный. При 100% резервировании устанавливают два кондиционера – основной и резервный. Для равномерного износа оборудования агрегаты нужно включать поочередно.

Резервирование применяется как в случае кондиционирования сплит-системами, так и в случае установки прецизионных кондиционеров. Для серверных с большим количеством оборудования желательно применять 100% резервирование.

Для резервирования системы используют разную автоматику. Разберем три наиболее распространенных устройства.

СРК-М – Согласователь работы кондиционеров DAIKIN.

УРК-2Т – Устройство ротации кондиционеров. Универсальное устройство. Регулирование подачи питания.

CCM-033 – Автоматическое устройство управления кондиционерами. Универсальное устройство. Регулирования через ИК-приемник.

 

Для небольших серверных мы рекомендуем использовать оборудование фирм DAIKIN (Япония) и Mitsubishi Electric (Япония), как наиболее надежное и хорошо зарекомендовавшее себя. К примеру только DAIKIN самостоятельно дорабатывает свое оборудование зимними комплектами и официально гарантирует работу до -30 (комплект «Иней») и -40 (комплект «Айсберг»).

СРК-М Согласователь работы кондиционеров микропроцессорный

Согласователь работы кондиционеров микропроцессорный предназначен для управления системами кондиционирования, имеющими в своем составе до трех кондиционеров фирмы DAIKIN.

СРК-М управляет работой кондиционеров, подключенных к нему через адаптеры. Адаптеры поставляются для указанных типов кондиционеров фирмой-производителем опционально.

Основные функции

• СРК-М осуществляет попеременное включение двух из трех (одного из двух) кондиционеров с целью обеспечить равномерную выработку их ресурса и максимальную надежность системы, а также поддерживает температуру воздуха в заданных пределах.
• подсчитывает суммарное время работы каждого кондиционера;
• производит автоматический перезапуск кондиционеров при пропадании и восстановлении электропитания;
• в зависимости от превышения установленных порогов температуры воздуха в помещении включает или выключает все кондиционеры системы;
• при отказе одного из кондиционеров, включает остальные в работу системы постоянно;
• выдает сообщения при нештатной ситуации (аварии, пожаре, пропадании, появлении напряжения питания, изменении уставок и параметров системы с клавиатуры и т.п.) на удаленный терминал системы мониторинга и внешний модуль индикации;
• Собирает, сохраняет и анализирует данные о состоянии кондиционеров системы, температуры в помещении, регистрирует аварийные ситуации и обеспечивает светодиодную и символьную индикацию состояния кондиционеров
• осуществляет запись и хранение (не менее 1 года) в энергонезависимом ОЗУ всех установленных параметров системы и истории основных событий с указанием даты и времени;
• предоставляет возможность считывания «журнала событий» с помощью собственного ЖК дисплея или компьютера;
• позволяет проводить удаленный мониторинг технологической системы кондиционирования по сети RS-232/RS-485 или ETHERNET, используя промышленный протокол MODBUS;
• обеспечивает возможность ввода с клавиатуры и контроля на ЖК дисплее уставок и параметров системы;
• защищает систему с помощью пароля от несанкционированного доступа с клавиатуры или компьютера.
• исключает несанкционированные действия по управлению кондиционерами с дистанционного ИК пульта.

УРК-2Т – Устройство ротации кондиционеров

Блок ротации кондиционеров УРК-2 предназначен для обеспечения режима чередования работы двух кондиционеров с заданным периодом времени и обеспечения нормального температурного режима помещения в различных климатических условиях.

При использовании УРК-2 производится интеграция системы кондиционирования помещения, включающей в себя два кондиционера, с системой охранной или пожарной сигнализации, а также с системой электропитания.

УРК-2Т — универсальный вариант для работы с любыми типами кондиционеров. Для диагностики работы кондиционеров используются три датчика температуры, два из которых, устанавливаются на испарителях внутренних блоков кондиционеров, а третий датчик контролирует температуру в помещении.

Ротация происходит путем регулирования подачи напряжения на кондиционер. Для использования этого устройства у кондиционера необходима функция авторестарта.

CCM-033 – Автоматическое устройство управления кондиционерами

Устройство представляет собой средство автоматизации процесса управления двумя кондиционерами по схеме «основной» — «резервный» и позволяет управлять любыми типами кондиционеров оборудованных инфракрасным пультом управления, исключение составляют кондиционеры инверторного типа.. Для подключения устройства не требуется вскрытие кондиционеров.

Устройство комплектуется блоком управления (в исполнении для настенного монтажа), двумя инфракрасными излучателями и тремя датчиками температуры.

Устройство имеет модификации с портами RS232 и RS485, для связи с персональным компьютером. Настройка устройства и управление режимами работы осуществляется с помощью шестикнопочной клавиатуры. Информация о режиме работе и состоянии устройства отображается на ЖК-дисплее4х16 символов и шестью светодиодами. Устройство имеет два уровня предупредительной световой и звуковой сигнализации.

Анализ работоспособности кондиционеров осуществляется с помощью датчиков температуры, устанавливаемых в потоке выходного воздуха.

Неисправность кондиционеров индицируется с помощью светодиодов красного цвета и размыканием/замыканием (настраивается) контактов реле (120В 0,5А).

Кондиционирование серверных помещений прецизионными кондиционерами

Для чистых помещений и центров обработки данных, а также других помещений с повышенными требованиями к точности поддержания параметров воздуха активно применяются прецизионные кондиционеры. Они существенно отличаются от обычных бытовых и полупромышленных систем кондиционирования.

Название «прецизионный» (от англ. слова «precision» — точный) лучше всего характеризует кондиционер для специальных помещений, где малейшее отклонение параметров температуры и влажности может привести к необратимым последствиям — например, к безвременному выходу из строя дорогой или уникальной техники.

Прецизионные кондиционеры отличаются по своей конструкции, возможностям (прежде всего — на точное круглогодичное поддержание температуры воздуха в обслуживаемых помещениях), и, конечно, по цене. Используя прецизионные аппараты, можно организовать не только поддержание приемлемой температуры воздуха, как при бытовом кондиционировании. Профессиональное оборудование благодаря большей удельной производительности по воздуху позволяет обеспечить более равномерный температурный режим внутри помещения. Решение с использованием прецизионных кондиционеров предотвращает возникновение «мертвых зон» из-за неравномерного распределения воздуха в процессе кондиционирования. Наличие таких специфических зон способно вывести из строя имеющееся сложное и дорогостоящее технологическое оборудование центров обработки данных. Прецизионный кондиционер позволяет избежать подобную опасность при помощи организованной системы распределения воздуха. Также важным моментом является возможность прецизионных кондиционеров лучше очищать воздух от пыли и иных механических загрязнений по сравнения с традиционными системами кондиционирования воздуха.

Использование прецизионных кондиционеров имеет еще ряд преимуществ перед бытовыми и полупромышленными системами. С их помощью можно не только обеспечивать равномерное и точное поддержание температуры воздуха в обслуживаемом помещении, но и регулировать влажность воздуха. В отличие от сплит-систем, данный вид кондиционеров предназначен прежде всего для технологического кондиционирования — т.е. для поддержания точных параметров воздушной среды в производственных помещениях различного типа, прежде всего для центров обработки данных (ЦОД). Это несколько повышает цену на прецизионные кондиционеры. Обычное климатическое или вентиляционное оборудование способно только поддерживать температуру или производить подачу и вытяжку воздуха, что в абсолютном большинстве случаев высушивает помещение. Прецизионное кондиционирование позволяет обеспечить требуемый уровень и температуры и влажности воздуха для техники и для работающих с ней людей.

Другим фактором, влияющим на выбор прецизионного кондиционирования, является возможность работы 24 часа в сутки 365 дней в году в течении длительного времени. Такое оборудование способно к круглогодичному непрерывному функционированию, в отличие от бытовых или полупромышленных систем. Это также отличает прецизионные кондиционеры от обычного климатического оборудования.