Охлаждение ЦОД Prof IT Cool AIR


Prof IT Cool Air – современное прецизионное охлаждение Вашего ЦОД

ООО ПрофАйТиКул предлагает Вам недорогое решение для охлаждения Центра Обработки Данных любых размеров: от малых серверных до Центров Обработки Данных на тысячи стоек.

Прецизионные кондиционеры были вчера. Сегодня Вам просто необходим Prof IT Cool Air.

Главная идея системы охлаждения Prof IT Cool Air заключается в том, что модули теплообменников с большой площадью поверхности устанавливают непосредственно под стойку или над ней: на техническом этаже или даже на крыше (исполнение «пентхауз»). В случае исполнения под фальшполом решение на базе Prof IT Cool Air не требует полного конструктивного разделения зон холодного и горячего воздуха, и совместно со стойкой c АйТи оборудованием служит разделителем области на зоны холодного и горячего воздуха.

Принцип работы

Горячий воздух от стоек с АйТи оборудованием затягивается вентиляторами модуля и нагнетается непосредственно на теплообменник. Проходя через теплообменник, воздух охлаждается, фильтруется и поднимается вверх в случае установки под фальшполом, либо нагнетается вниз в случае установки на техническом этаже или на крыше, таким образом попадает во фронтальную зону серверной стойки, где забирается стойкой для ее охлаждения. В теплообменнике циркулирует охлаждающая жидкость: вода, или раствор этиленгликоля, или пропиленгликоля, или фреон, или натуральные хладагенты. В процессе охлаждения воздуха жидкость, циркулирующая в теплообменнике, нагревается. Для охлаждения этой жидкости используется чиллер, гибридный чиллер или гибридный воздухоохлаждаемый теплообменник.

Состав системы


Из чего состоит Prof IT Cool Air? Из отдельных теплообменников, фильтров со стороны всасывания, энергоэффективных вентиляторов и локальной системы автоматизации с возможностью подключения к общей системе диспетчеризации. Как и прецизионные кондиционеры, теплообменники Prof IT Cool Air представляют собой законченное готовое к подкдлючению и эксплуатации изделие. Благодаря относительно небольшим габаритам отдельных теплообменников не только упрощается процедура транспортировки и монтажа системы, но и резервация. Независимое резервирование на уровне компонентов позволяет дополнительно снизить капитальные затраты.

Особенности конструкции

  • Корпуса аппаратов изготовлены из оцинкованной стали с порошковой окраской в RAL 9010 (стандарт). Порошковое покрытие наносится перед сборкой, гарантируя, что все отрезанные края обработаны.
  • Вентиляторы диаметр 300-900 мм, стандарт IP54, позволяют оптимизировать выбор по уровню звука, объему воздуха, электропотреблению или размерам. Возможны в версиях EC или AC, опционально с диффузором. Все двигатели соответствуют директиве ErP 2015 года.
  • Ламели теплообменного блока изготовлены из чистого алюминия — стандарт или опционально из меди; или специального сплава алюминия (AlMg3), обладающего более высокой устойчивостью к агрессивным воздействиям окружающей среды; а так же со специальными покрытиями, например, устойчивыми к отложению солей (голубая ламель) или к парам аммиака в воздухе (эпоксидное покрытие).
  • Трубы гладкие изготовлены из меди (стандарт) или опционально из нержавеющей стали. Толщина и чистота материала гарантируют долговечность в любых условиях работы.
  • Калачи теплообменных блоков: заводского производства, что исключает утончение металла и разрывы в местах сгиба.
  • Соединительные элементы: заклепки, винты, гайки, шайбы и т. д. сделаны из нержавеющей стали или других коррозионностойких материалов.
  • Конструкция: конструкция «плавающего блока» препятствует истиранию из-за трения между трубками и ламелями теплообменника.
Система локальной автоматики
  • Регулирующий клапан
  • Датчик температуры жидкости
  • Датчик давления воздуха
  • Контроллер

Система локальной автоматики позволяет контролировать несколько параметров одновременно. При повышении температуры воздуха в зале, температура жидкости в контуре теплообменника начинает расти, что отслеживает датчик температуры жидкости. Датчик в свою очередь подает сигнал контроллеру, а тот регулирующему клапану, который поддерживает расход жидкости через теплообменник с целью сохранения температуры жидкости в заданном диапазоне. Когда в зале изменяется плотность тепловой нагрузки, меняется давление, считываемое датчиком давления воздуха. Датчик подает сигнал контроллеру, а тот в свою очередь регулирует скорость вращения вентиляторов, увеличивая или снижая расход воздуха.

Сравнение решения Prof IT Cool Air и прецизионных кондиционеров

На примере проекта реконструкции существующего ЦОД проведем сравнение двух решений: традиционные прецирзионные кондиционеры и Prof IT Cool Air. Допущения: Для упрощения сравнения приведены описания исключительно системы кондиционирования машзала.Системы охлаждения в обоих случаях: прецизионные кондиционеры и теплообменники Prof IT Cool Air идентичны.

Исходные данные и постановка задачи

Предусматривается устройство Центра обработки данных (далее ЦОД) на 2 этажах существующего здания в г. Москва. Устройство ЦОД предусматривается в 2 этапа. Каждый этап включается в себя один машинный зал на одном этаже и техническое помещение — на другом. Техническое помещение расположено непосредственно над помещением машинного зала. Размер машинного зала составляет 21,1х11,1х7(h) метров, технического помещения – 22,7х16,6 х3,5(h) метров. В помещении машинного зала имеется фальшпол высотой 600 мм, на котором необходимо разместить 88 стойко мест, размером 800х1200 мм: 8 рядов по 11 стоек, в одном стойко месте расположена колонна, 8 стойко мест в середине ряда – предусмотрены под кроссовые стойки, остальные 79 — предусмотрены под стойки с ИТ оборудованием, высота стоек составляет 48 юнитов, то есть 2200 мм.

 

Основные показатели планируемого ЦОД (на один этап):

  • Общая ИТ мощность машинного зала – 450 кВт;
  • Количество ИТ стоек/стойко мест – 79/88 шт.;
  • Требуемая надежность – не ниже Tier III (по топологии Uptime Institute);
  • Требуемый уровень резервирования – не ниже N+1;
  • Время автономии системы электроснабжения – 30 минут;
  • Требуемые параметры внутреннего воздуха: Оптимальные по ASHRAE TC9.9, Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 2015;

 

Для отвода тепла необходимо предусмотреть систему кондиционирования технологических помещений (далее СКТП).

Выбор решения организации воздухообмена

Традиционным решением для подобных помещений является установка шкафных или межрядных кондиционеров в сочетании с воздухораспределением через фальшпол. Однако, габариты помещения, конфигурация стойко мест, тепловая нагрузка и высота существующего фальшпола не позволяют воспользоваться данной технологией:

  • Стойки занимают 8,8 метра по длине помещения, при длине помещения 11,1 метра. Таким образом, остаётся на проходы 2,3 метра. Кроме того, для комфортной и безопасной эксплуатации рядов стоек такой длины необходимо обеспечивать двусторонний доступ в коридор.
  • В случае использования шкафных кондиционеров, для них потребуется минимум 1 метр, и ещё 1 метр для прохода и обслуживания. Так свободными останутся 300 мм, что не позволит разместить кондиционеры с двух сторон и обеспечить двусторонний доступ.
  • Так же в случае применения шкафных кондиционеров с одной из сторон нагрузка на них составит 516,9 кВт, что соответствует расходу воздуха в 150010 м3/ч. При таком расходе, высоте фальшпола 560 мм (в свету) и ширине помещения 21,2 метра скорость под фальшполом будет превышать 3,5 м/с. Это приведет к дисбалансу воздухораспределения по длине ряда.
  • В случае установки внутрирядных кондиционеров, потребуется установка 3-х кондиционеров шириной 600 мм в каждый ряд, что отнимет от проходов 1800 мм. Таким образом, для проходов останется всего 500 мм, что недостаточно

 

В любом варианте: шкафные прецизионные кондиционеры либо межрядные, необходимо уменьшить количество стоек в машзале и дополнительно снизить АйТи нагрузку.

 

В связи с вышеописанными особенностями целесообразно разместить оборудование СКТП в техническом помещении этажом выше, с организацией изолированных горячих коридоров и общего подвесного потолка. Кроме того, воздухоохладители должны быть размещены таким образом, чтобы не допускать протечек жидкостей в помещение машинного зала.

 

Альтернативным решением было использовать вертикальные теплообменные аппараты Prof IT Cool Air, размещаемые между отверстиями в перекрытии. При этом сохранялось желаемое количество стоек в машзале,ю с сохранением АйТи нагрузки.

 

В этом случае для охлаждения машинного зала центра обработки данных используется архитектура системы кондиционирования технологических помещений с изолированными горячими коридорами и подвесным потолком, основное охлаждение осуществляется посредством воздухоохлаждающих приборов Prof IT Cool Air, установленных на техническом этаже непосредственно над помещением машинного зала. Отведенное Prof IT Cool Air тепло, как и в случае использования прецизионных кондиционеров, отводится на улицу посредством двухконтурной системы холодоснабжения на базе пластинчатых жидкостных теплообменников и моноблочных холодильных машин (далее ХМ) с функцией свободного охлаждения, установленных на кровле здания.

 

Кроме того, использование Prof IT Cool Air позволило поднять температуры в машзале до +23°С…+27°С (на входе в ИТ оборудование), и таким образом обеспечить начало фрикулинга с температуры +18°С.

Система кондиционирования технологических помещений с использованием Prof IT Cool Air

Для отвода тепла машинного зала ЦОД используется 16 ВОП установленных, на вышележащем техническом этаже.

 

Резервирование ВОП для машинного зала принято N+4 (12+4). Таким образом 12 шт. ВОП способны отвести 100% теплопоступлений машинного зала ЦОД. Чистая явная холодопроизводительность одного ВОП составляет не менее 43,1 кВт (12х43,1=517,2 кВт), что позволяет отвести из машинного зала все 517 кВт теплопоступлений (450 кВт от ИТ и 67 кВт от освещения, вентиляции, людей и других источников теплопоступлений).

Экономика проекта

Большая площадь теплообмена, оптимизация воздушного потока (естественное течение воздуха: нагретый воздух поднимается вверх, охлажденный падает вниз) и увеличение длительности фрикулинга позволили даже при увеличенной АйТи нагрузке при использовании системы Prof IT Cool Air по сравнению с прецизионными кондиционерами:

  • Сохранить планируемую АйТи нагрузку и количество стоек
  • Сэкономить 50% инвестиционных затрат
  • Сэкономить 55% энергоресурсов

 

РешениеСтоимость внутренней инженерии, евроПотребляемая мощность, кВт
Шкафные прецинзионные кондиционеры919080208
Вздухоохладители ProfitCoolAir45785294

Обзор преимуществ Prof IT Cool Wall по сравнению с традиционными системами

  • Минимальные эксплуатационные затраты – благодаря применению энергоэффективных компонентов
  • Максимальная длительность фрикулинга – благодаря работе на высоких температурах хладоносителя
  • Легко вписывается в любую архитектуру
  • Более высокая отказоустойчивость ввиду минимального количества компонентов
  • Электропотребление меньше при аналогичной производительности
  • Простота монтажа – благодаря компактности отдельных элементов
  • И самое важное: Инфраструктура обеспечения не занимает площадь в машинном зале, поскольку теплообменники расположены либо под фальшполом машзала, либонад машзалом.