Енергийно ефективни центрове за данни – част ІІ

В продължение на статията от миналия брой, в която представихме някои насоки при проектирането и избора на оборудване за подобряване на енергийната ефективност в центровете за данни, в настоящия материал се фокусираме върху ефективния контрол на микроклимата в сървърните помещения.

Стратегията за регулиране на въздушните потоци в центровете за данни включва подходи на проектиране и конфигуриране, насочени към максимално утилизиране на отпадъчната топлина и минимизиране или елиминиране на смесването между охлаждащия въздух, подаван към оборудването, и отработения горещ въздух.

Ефективното управление на въздушното пространство намалява обходния път на студения въздух, насочен към сървърния шкаф, а системата за рециркулация на отработения топъл въздух го охлажда и го насочва обратно.

Когато е проектирана правилно, системата за управление на подавания въздух може да намали оперативните разходи и първичните инвестиции в оборудване, да увеличи плътността на мощността в центъра за данни и да предотврати голям процент от прекъсванията на процесите, възникващи поради прегряване или повреди.

Ключовите въпроси при проектирането са свързани с правилно насочване на входящите потоци и конфигуриране на изпускателните отвори за топлина на оборудването, подбор на зони за охлаждане и рециркулация на въздуха, изучаване на движението на големите въздушни потоци в помещението и фиксираните температурни точки.

Конфигурацията на “горещи” и “студени” коридори в сървърните помещения става посредством разполагане на сървърните шкафове и системите за охлаждане и рециркулация по определен начин, за да се избегне смесване на въздушните потоци.

Oборудването се подрежда, като се редуват “студената страна” на сървърния шкаф (където постъпва студеният въздух) и “горещата” (където са отворите за отработения въздух) и се оставят коридори между тях. Стриктната конфигурация на такива въздушни пътеки може значително да увеличи производителността на системата за охлаждане.

При подреждане на оборудването, инсталирано в стелажи/шкафове, по модел “предница-към-гръб”, климатизираният въздух постъпва в студените коридори, разположени в предната част на оборудването, а отпадъчната топлина се изхвърля навън към горещите коридори в задната част на шкафовете.

Оборудването с нестандартна посока на извеждане на горещия въздух трябва да бъде пригодено към модела посредством капаци, прегради, канали и др., за да се постигне желаното движение на въздушния поток.

Тук редовете със сървърни шкафове се подреждат по модел “гръб-към-гръб”, а празните места (незаетите от оборудване слотове) се блокират с прегради от страната, от която постъпва студеният въздух, за да се намалят пречките за рециркулацията.

Отворите за кабели в повдигнатите подове и двойните тавани трябва да се уплътняват максимално. С добра изолация температурата на въздуха в горещия коридор вече не влияе върху температурата на сървърните шкафове или надеждната работа на центъра за данни.

Климатичната система се конфигурира така, че да доставя охладен въздух само чрез “студените” коридори и да засмуква въздух от “горещите”. Топлият поток не се смесва с охладения въздух, който се подава от климатичната система, и следователно може да се връща директно към климатика чрез различни схеми на събиране и насочване и при по-висока температура.

Намаляването на скоростите на вентилаторите, за да подават толкова охладен въздух, колкото е необходимо за конкретното пространство, също може да доведе до значителни икономии. Има различни стратегии за постигане на тази цел.

Сред тях е система за контрол, която управлява скоростите на вентилаторите в най-критичните точки на студените коридори - върховете на сървърните шкафове при инсталациите с повдигнат двоен под и дъното на раковете при двойни тавани, краищата на коридорите и др.

За да се поддържат ефективно параметрите на микроклимата, се препоръчва използването на специално разработени системи за прецизно кондициониране на въздуха. В конструкцията на прецизните климатици фигурират всички необходими средства за охлаждане, подгряване, очистване, овлажняване, изсушаване и преместване на въздушни маси.

Елементи от конструкцията им също могат да бъдат средства за автоматично регулиране на температурата, влажността, налягането, състава и подвижността на въздуха.

За разлика от комфортните модели, прецизните климатици поддържат ограничен набор от функции, тъй като са предназначени за изпълнение на конкретни задачи, определени с техническото задание. Топлинното натоварване в обслужваните помещения и графикът на изменението му обикновено са предварително известни, поради което не се налага често изменение на вече въведените настройки.

Дебитът на подавания в помещението въздух и схемата на неговото разпределение по правило също не се променят често. Те се определят още на проектния етап при избора на оборудването.

Необходимостта от овлажняване или изсушаване на подавания въздух, изискванията към автоматиката и конструктивните специфики на прецизния климатик също се вземат предвид индивидуално, при съставяне на техническото задание.

Прецизните климатици поддържат постоянна температура, а понякога и влажност, и чистота на въздуха, денонощно и целогодишно. Сигнализират за възникване на неизправности или отклонения на температурата извън допустимия диапазон.

Точността, с която поддържат зададената температура, е 1 °С. Могат да работят при температура на външния въздух средно до -35 °С. Позволяват всякакъв тип управление и стабилно поддържат влажността и чистотата на въздуха.

За да се осигури необходимата надеждност на работа на системата с цел поддържане на зададените параметри на микроклимата, обикновено тя се резервира. Възможните варианти са осигуряване на 100% резерв или резерв N+1, когато един от използваните климатици е в състояние на резерв, а останалите работят. Също така конструкцията на прецизния климатик позволява да се провеждат ремонтни работи, без да се изключва оборудването.

Хладилният контур при прецизните климатици е конструиран с оглед осигуряване на надеждната им работа при температура на външния въздух до около -35 °С. Някои производители посочват и много по-ниски стойности в техническата документация на изделията.

Обикновено в конструкцията на климатиците са включени пароовлажнител - за овлажняване на подавания въздух, и въздухонагревател, който се използва в режим на изсушаване на въздуха.

Подаването на въздух от прецизния климатик може да се осъществява по различни начини, например през предния панел на климатика. При дейта центровете, поради високата плътност на поместеното оборудване и голямото топлоотдаване, се предпочита схемата на подаване на въздух през пода.

Когато дейта центърът е с местоположение в район с плътно застрояване - в непосредствена близост до жилищни сгради, се препоръчва да се поставят външни блокове с понижено ниво на шум. Към недостатъците на тези блокове могат да се отнесат по-големите им размери в сравнение със стандартните.

При определяне на необходимата мощност на системата е необходимо да се вземат предвид следните изходни данни: препоръчителен температурно-влажностен режим за електронните системи, компютърното и телекомуникационното оборудване, системите за непрекъснато електрозахранване (важно е да се отчетат и предвидените съвместно с тях акумулаторни батерии, изискващи температура на въздуха +22 ±2 °С и влажност 50 ±10%, в някои модели ±20%); сумарното топлоотдаване от цялата електронна апаратура, разположена в охлажданото помещение (често сумарното топлоотдаване на електронната апаратура е в диапазона от 10 до 90% от тяхната употребявана мощност).

Също така всяко помещение се характеризира с геометричните си размери, включително площ, обем, височина на тавана, наличие на прозорци и други характеристики, които е необходимо да се вземат под внимание.

Съвременните решения за прецизна климатизация използват възможностите на автоматизирани системи за диспечеризация и управление. Съществуват системи, специално предназначени за централизирано управление и мониторинг на климатичните системи в дейта центровете.

Това не толкова гарантира създаване на оптимални климатични условия в помещенията и надеждно функциониране на всички инженерни системи, включително системата за безопасност, но обезпечава съществено намаляване на енергопотреблението.

Чрез системите за управление се осигурява автоматичен анализ на десетки параметри (от промени в налягането и запрашеността на филтърните системи до параметрите на електрическата мрежа и температурата на корпуса на автоматите за защита на захранващите трансформаторни подстанции).

Освен че контролира, системата предупреждава операторите и специалистите по поддръжката за достигане или приближаване до критичен режим на работа. При отсъствие на реакция от страна на обслужващия персонал системата може сама да предприеме мерки в съответствие с предварително програмиран алгоритъм за действие.

Работата на климатичната система обикновено се контролира от подсистема за мониторинг, която се грижи за управление и контрол на инженерното оборудване в центъра.