Специалистам по инженерным системам ЦОДа не надо долго объяснять пользу изоляции воздушных потоков в серверных залах. Она позволяет существенно повысить эффективность системы охлаждения в целом, оптимизировав температурные режимы и воздухообмен, улучшить надежность работы ИТ-оборудования, благодаря исключению зон локального перегрева, увеличить энергетическую плотность стоек, и т.д. Результат – более рациональное использование дорогостоящих ресурсов: полезной площади, электроэнергии, системы охлаждения, с вытекающей экономией средств. Последнее достигается за счет снижения энергопотребления, возможности уменьшения числа блоков охлаждения, продления времени использования режима естественного охлаждения (фрикулинга).

Однако даже опытные специалисты зачастую путаются в выборе методов и схем такой изоляции. Один из главных вопросов, что лучше изолировать: потоки охлажденного или отработанного (горячего) воздуха? И почему не имеет особого смысла изолировать и то и другое? Сразу скажем, что в большинстве случаев изоляция обоих потоков не дает существенных преимуществ – в качестве исключения можно привести пример размещения ИТ-шкафов в агрессивной среде (скажем, на производстве), когда востребована изоляция и холодных и горячих потоков. Но в большинстве ЦОДов достаточно изолировать только пространство распространения холодного или горячего воздуха.

Вопрос в том, что все-таки изолировать – холодный или горячий поток – и на каком уровне – отдельной стойки, целого ряда (коридора) или иного пространства? Выбор конкретного варианта зависит от многих факторов. Перечислим некоторые из них:

• Схема расстановки ИТ-оборудования. Обеспечено ли формирование горячих и холодных коридоров? Имеется ли оборудование нестандартных габаритных размеров?
• Тип системы охлаждения. Периметральные, рядные кондиционеры или внешняя система охлаждения?
• Высота потолка. Достаточна ли она для организации фальш-потолка и/или изоляции отработанного воздуха в фальшпотолочном пространстве?
• Наличие и высота фальшпола. При использовании фальшпола для подачи холодного воздуха обеспечит ли его высота подачу и распределение нужного объема?
• Расположение колонн. Опорные колонны могут значительно затруднить монтаж изолирующих панелей.
• Схема прокладки кабелей. Толстые пучки кабелей снизу, под фальшполом, могут препятствовать подаче холодного воздуха, а сверху, над стойками, – монтажу панелей или воздуховодов системы изоляции горячего коридора.
• Организация системы пожарной сигнализации и пожаротушения. Изоляция может привести к формированию более мощных воздушных потоков, дым в которых рассеивается очень быстро, что затрудняет обнаружение возгораний. Кроме того, системы изоляции могут стать препятствием для распространения агента тушения.

Понятно, что учесть все эти факторы можно только зная все детали объекта. Тем не менее, ниже мы попробуем разобрать несколько наиболее типовых ситуаций.

Периметральные системы охлаждения. Изоляция холодных коридоров

В системах периметрального охлаждения используются работающие на весь машинный зал кондиционеры, которые устанавливают по его периметру. При наличии фальшпола достаточной высоты холодный воздух подается под фальшполом и выводится к ИТ-оборудованию через перфорированные плитки. При установке ИТ-стоек с формированием холодных и горячих коридоров можно изолировать холодный коридор, превратив остальное помещение в огромный резервуар отработанного (горячего) воздуха.

Пример изоляции холодного коридора. Показана система контейнеризации воздуха Schneider Electric EcoAisle


Это высокоэффективное решение, которое, тем не менее, имеет ряд ограничений. Поскольку все помещение за пределами изолированных коридоров превращается в резервуар горячего воздуха, то могут возникнуть проблемы с охлаждением отдельно стоящих ИТ-устройств нестандартных габаритов (например, систем хранения данных). Эти проблемы, конечно, можно решить, например, установив дополнительные перфорированные плитки и индивидуальные системы изоляции для таких устройств, но это повысит стоимость проекта. Кроме того, из-за высокой температуры усложняется работа обслуживающего персонала длительное время.

Периметральные системы охлаждения. Изоляция горячих коридоров

Эта схема может быть использована как при наличии фальшпола, так и при его отсутствии. Но при этом необходима система воздуховодов или фальшпотолок, образующие пространство для отвода отработанного (горячего) воздуха обратно в кондиционеры. В этом случае большая часть помещения превращается в огромный резервуар кондиционированного (холодного) воздуха, что упрощает обеспечение необходимо температурного режима для отдельно стоящего негабаритного ИТ-оборудования.

Пример изоляции горячего коридора с воздуховодом, отводящим отработанный воздух в потолочное пространство. Показана система контейнеризации воздуха Schneider Electric EcoAisle


Изоляция при использовании рядных систем охлаждения

Рядные системы охлаждения, предусматривающие установку кондиционеров непосредственно в ряду стоек, становятся все более популярными благодаря высокой эффективности и возможности значительного увеличения энергетической плотности нагрузки. Это связано с тем, что источники охлажденного воздуха расположены в непосредственной близости к ИТ-оборудованию.

При использовании рядных систем охлаждения возможны оба варианта изоляции: холодных или горячих коридоров. Они схожи с рассмотренными выше схемами для периметральных систем. При изоляции коридоров формируются состоящие из двух рядов шкафов зоны, объединенных общей инфраструктурой охлаждения. Одна из возможных проблем для реализации таких схем – дефицит площади в местах установки ИТ-стоек, что может не позволить установить рядные кондиционеры между стойками.

Пример изоляции холодного коридора с рядными кондиционерами

Изоляция в пределах одной стойки


Этот вариант может оказаться востребованным при наличии отдельных стоек высокой энергетической плотности (более 6 кВт), невозможности группирования шкафов с ИТ-оборудованием с выделением холодных/горячих коридоров или при наличии препятствий (например, опорных колонн) для монтажа системы изоляции коридора.
В данном случае возможна изоляция отработанного воздуха: воздуховод монтируется на шкаф и отводит горячий воздух за фальшпотолок.

Пример применения индивидуальных стоечных воздуховодов отработанного воздуха. Показана система Schneider Electric Vertical Exhaust Duct

Если требования к энергетической плотности еще выше, то можно установить стойку с собственным блоком охлаждения, реализовав циркуляцию воздуха внутри герметизированного объема.

Пример изоляции воздушных потоков на уровне отдельной стойки

Решение HyperPOD

Одной из существенных проблем использования представленных на рынке систем изоляции горячих/холодных коридоров до недавнего времени было ограничение на размеры объединяемых ими шкафов. Часто требовалась установка однотипных шкафов одинаковой ширины и высоты. Летом 2017 года компания Schneider Electric вывела на рынок новое решение HyperPOD, снимающее большинство ограничений и позволяющее значительно сократить трудозатраты на монтаж и эксплуатацию инфраструктуры серверных залов ЦОД.

Модули HyperPOD легко интегрируются с различными типами систем распределения электропитания, пожаротушения и охлаждения. Их можно оснастить дополнительными ярусами лотков для кабелей, системами мониторинга, внутреннего освещения, видеонаблюдения и контроля доступа


Система HyperPOD основана на самонесущей модульной конструкции, которая легко монтируется и позволяет установить элементы инженерной инфраструктуры ещё до установки стоечного оборудования. Кроме того, это решение дает возможность легко устанавливать или перемещать шкафы в процессе эксплуатации. Конструкция HyperPOD не предъявляет особых требований к устанавливаемому оборудованию и совместима со шкафами произвольной ширины и высотой до 52U. Решение поддерживает многомодульные конфигурации, что обеспечивает возможность расширения с шагом 8-12 стоек (по 4-6 в каждом ряду).

Итак, современные средства изоляции воздушных потоков позволяют существенно повысить эффективность системы охлаждения ИТ-оборудования и надежность его работы. Выбор оптимальной схемы изоляции определяется спецификой конкретного проекта, однако решения нового поколения, такие, как HyperPOD, являются достаточно универсальными, легко адаптируются практически к любой ситуации и помогают оптимизировать затраты на охлаждение.

Original source: habrahabr.ru (comments, light).