Инженерная инфраструктура центров обработки данных (ЦОД)

Фальшполы стали архитектурной основой для построения современных центров обработки данных (ЦОД), но их применение не ограничивается только машинными залами дата-центров. Простота модернизации, а также возможность быстрого добавления или удаления кабелей, обеспечиваемые современными модульными системами, делает привлекательным применение фальшполов и в других типах помещениях.

     Сегодня проектировщики стремятся устанавливать фальшполы в помещениях различного назначения. Достигаемая благодаря фальшполам простота модернизации установки различного оборудования, в том числе простота прокладки новых и демонтажа ставших уже ненужными кабелей, перепрофилирования помещений под другие потребности способствует росту их популярности среди конечных клиентов и заказчиков. Фальшполы имеют более широкий потребительский рынок. За последние несколько лет, ЦОД модернизировались весьма значительно, а конструкция фальшполов оставалась неизменной.

Использование фальшполов для системы охлаждения и кондиционирования

Фальшполы имеет смысл применять, когда необходимо прокладывать большое число кабелей. Они более эффективны и гораздо дешевле, чем системы монтажа у потолка, при использовании которых надо учитывать, что температура под потолком всегда выше, чем у пола.

     Вместо того чтобы прокладывать кабели у потолка, монтажники легко проложить кабели под фальшполом. Существующие решения в этой области обеспечивают эффективное охлаждение, уменьшение количества и протяженности скрытых кабелей, консолидацию физических портов и снижение числа шнуров для подключения оборудования.

     Фальшпол представляет собой напольное покрытие, состоящее из съемных плиток, которые устанавливаются на опорную конструкцию. Благодаря последней между настилом и полом-основанием образуется пространство, в которое и укладываются кабели различного назначения.

     Кроме всего прочего, под фальшполом образуется вентиляционная система, обеспечивающая направление потоков охлаждающего воздуха туда, где это необходимо. Фальшполы очень удобны для тех центров обработки данных, где постоянно появляется новое оборудование или переставляется с одного места на другое уже имеющееся. Они обеспечивают также надлежащее ведение кабельного хозяйства: кабели протягиваются под полом; к ним удобно добираться, их легко модернизировать или перекладывать.

     Билл Рейнолдс, технический директор компании Tate Access Floors, считает, что фальшполы следует устанавливать в том случае, если заказчик внедряет или планирует внедрение новых технологий, нуждается в реконфигурировании имеющейся техники или не очень хорошо представляет себе, что ему потребуется в будущем. «Одной из основных характеристик фальшполов является быстрый и легкий доступ к кабельной проводке, — говорит он. — Вы можете быстро поднять настил и получить доступ в подпольное пространство».

Конструкция фальшпола и типы фальшполов

Существуют два типа конструкций фальшполов:

• пьедестальная (pedestal) конструкция фальшпола
• «плавающая» (movable) констуркция фальшпола.

     В пьедестальной конструкции в качестве опор для съемных плиток используются колонки-пьедесталы фиксированной высоты. Плитки фальшпола обычно изготавливаются из стали, алюминия или дерева, обработанного огнезащитным составом.

     Настил должен устраиваться на высоте не менее 150—300 мм от пола основания (бетонного пола).

     «Плавающая» конструкция сооружается на высоте 460 мм от пола. Вертикальная сейсмическая нагрузка поглощается демпферами и пружинами, установленными внутри опорных цилиндров. Что касается горизонтальных смещений, то они нейтрализуются стальными башмаками с тефлоновым покрытием, надетыми на основания цилиндров. Башмаки могут скользить по поверхностям плиток из нержавеющей стали, заделанных в пол.  В типовых фальшпол-системах используются настильные плитки размером 0.6 х 0,6 м и площадью 0,36 кв. м.

     Для подвода охлаждающего воздуха к местам повышенного нагрева перед монтажными шкафами с оборудованием устанавливаются перфорированные плитки. Плитки для обслуживания находящихся под фальшполом систем можно вынимать из настила и переставлять в другие места.

     Вблизи особенно сильно нагревающегося оборудования можно установить устройства, направляющие воздушные потоки в отверстия перфорированных плиток фальшпола. Когда в помещении надо что-то поменять, плитки вынимаются из настила и переносятся в другое место.

     «При первоначальном обустройстве помещения все хотят обеспечить оптимальную, как им кажется, расстановку компьютерной и коммуникационной техники. Но люди зачастую не знают, в каком месте потребуется эта техника в будущем, как соответственно не знают, какие изменения придется вносить в схему ее размещения», — говорит Рейнолдс, — «Поэтому желательно иметь такое решение, которое позволит быстро и без больших затрат переставлять оборудование, внедрять новые технологии, заменять технику. Если вы полностью уверены, что никогда не будете делать никаких изменений и не нуждаетесь во внедрении новых технологий, то фальшпол не для вас».

     Фальшполы обычно ассоциируются с дата центрами, поскольку в условиях большого количества оборудования гораздо легче организовать подачу охлаждающего воздуха под полом, нежели сверху. Однако самой сложной проблемой в центрах обработки данных остается организация охлаждения и доступа к кабелям. Часто в местах концентрации оборудования возникают места, где оборудование перегревается, так называемые «горячие точки» (hot spot). Эта проблема только усугубилась из-за активного использования блейд-серверов. Типичные дата-центры, построенные до 2000 г., рассчитывались на тепловыделение, равное 5 кВт на одну стойку. Теперь в data центрах, которые создаются сегодня, этот показатель может находиться в диапазоне от 7 кВт до 35 кВт на одну серверную стойку и даже выше. «В современных ЦОД на меньшей площади размещено больше серверов, которые выделяют соответственно больше тепла, в них часто возникают горячие зоны», — делится своими наблюдениями Тони Лукебилл, менеджер компании FlexTray.

Проблемы проектирования фальшполов

При установке систем фальшпола проектировщики сталкиваются с рядом стандартных задач, в числе которых — установка плиток, обеспечение надежного заземления и защиты от электрических помех. В зонах, находящихся перед местами серверными стойками, укладываются перфорированные плитки. При этом металлические поверхности не должны быть открытыми, надо исключить их прямой контакт с устанавливаемым оборудованием. Металлические плитки и опорную конструкцию фальшпола необходимо хорошо заземлить. Отверстия для протягивания кабелей во избежание механического повреждения последних не должны иметь острых кромок. Зону установки фальшпола нужно защитить от высокочастотных помех, источником которых могут быть переходные процессы в линиях электропитания.

     При проектировании фальшпола надо убедиться в том, что:

• имеется достаточно мощная система кондиционирования воздуха для охлаждения всего оборудования;
• учесть ограничения по механической нагрузке на фальшпол и бетонный пол;
• проверить, хватит ли свободной площади для установки имеющегося оборудования;
• учесть потребности в площадях для будущего развития.

     Когда план размещения оборудования будет готов, на полу целесообразно разложить трафареты поверхностей подлежащего установке оборудования и сделать разметку для ввода и вывода кабелей.

     По мере развития кабельных технологий и расширения сферы применения фальшполов проектировщики сталкиваются со все новыми задачами. Лет двадцать назад помещения data центров были самыми большими помещениями из тех, где использовались фальшполы. Сейчас, по утверждению Маккроссена, помещения ЦОД стали чуть ли не самыми маленькими помещениями с фальшполами. Фальшполы устанавливаются в таких огромных залах, как казино, библиотеки, «чистые комнаты» на различных производствах. Он добавляет, что использование фальшполов позволяет заказчикам отказываться от дорогостоящих потолочных систем монтажа кабелей, к тому же при этом не требуется пробивать отверстия в строительных конструкциях зданий для подводки кабелей. Именно это и сделало фальшполы привлекательным техническим решением и вывело их за пределы машинных залов дата-центров и серверных помещений. Сейчас технология фальшполов, которая была разработана главным образом для последних, во многом развивается благодаря спросу со стороны владельцев офисных помещений общего назначения.

Выбирайте гибкость при установке

«Современная офисная среда характеризуется частой переменой мест», — рассказывает Маккроссен, — «Обновлять технику и внедрять новые технологии быстро и удобно, если коммуникации проложены в фальшполе, и при необходимости их можно оперативно переложить кабели».

     В 90-х годах прошлого века основной побудительной причиной для устройства фальшпола являлась возможность быстрого доступа к кабелям электропитания, телефонных и вычислительных систем в ЦОДах. Сейчас все больше пользователей обращаются к подобным решениям для обустройства других помещений. «Они четко понимают все выгоды, которые сулит улучшение качества вентиляции и кондиционирования, а также возможность быстро перестраивать кабельную инфраструктуру, что, в свою очередь, ведет к сокращению расходов на эксплуатацию», — рассуждает Маккроссен.

     Все более широкомасштабное использование фальшполов — это логически оправданная для предприятий тенденция, убежден Маккроссен. Если надо обновить технику или провести перепланировку рабочих мест в офисном помещении, но при этом в нем нет фальшпола, приходится заниматься трудоемким и дорогостоящим процессом переноса кабельных трасс. При этом часто требуется сверлить перекрытия и стены для протягивания кабелей в новых местах, а также снимать конструкции подвесного потолка для перестановки воздуховодов системы вентиляции и кондиционирования.

     "Но если у вас установлен фальшпол, — говорит г-н Маккроссен, то вы всего-навсего поднимаете плитки настила, меняете трассы прокладки телефонных кабелей, кабелей сети передачи данных и электропитания, затем кладете плитки на место, заносите новую офисную мебель или переставляете старую, втыкаете вилки в розетки — и, как говорится, «дело в шляпе».

     Наличие фальшпола в офисной среде позволяет прокладывать кабели в тех местах, где монтажникам проще и быстрее до них добраться. Компания Боба Маккроссена проложила несколько сот тысяч квадратных метров фальшполов в офисных зданиях Нью-Йорка, Нью-Джерси, Коннектикута и Пенсильвании. Например, фальшполы использует Нью-йоркская товарная биржа, под ними проложены тысячи километров кабелей. С 2001 г. компания Hi Tech Data Floors обустроила свыше 300 тыс. кв. м модульных полов в одном только Джерси-Сити у таких известных заказчиков, как Goldman Sachs, Mellon Bank, Garban Intercapital, TD Waterhouse, Chase Manhattan Bank.

    «Это был бы недобросовестный архитектор, если бы он проектировал только фальшпол и не обращал бы внимания на другие системы, органичное сочетание которых обеспечивает экономически выгодную эксплуатацию здания», говорит Маккросен.

     Есть множество разнообразных систем и поэтому, по словам Маккросена, «для того чтобы регулировать расходы, важно подобрать подходящий продукт. Для того чтобы в нынешних условиях сделать здание экономически выгодным, в них нужно использовать гибкие системы, которые не окажутся со временем на свалке и которые можно будет использовать повторно или перенастраивать».

Комплексные проблемы проектирования фальшполов

По мере того как сфера применения фальшполов выходит за пределы ЦОДов, усложняется их проектирование и установка. «В случае если есть потребность в реорганизации или модернизации, предлагаемые нами системы должны иметь возможность перенастройки», говорит Маккросен. «Когда выезжает один арендатор, въезжает другой арендатор, и приходится перенастраивать системы в соответствии с его потребностями и предоставлять ему такие же возможности, какие были у предыдущего арендатора». А теперь добавилась задача расширенного использования решений, предназначавшихся для воздухообмена в специфических помещениях, и предотвращения проблем отклонения воздушного потока. Дополнительные сложности создаются технологическими изменениями и кабельными предпочтениями.

     Роджер Джет, президент Snake Tray, компании, занимающейся изготовлением кабельных лотков серии Snake Canyon, выполняющих в фальшполах функцию кабельного канала, советует предусматривать фальшполы в ходе проектирования самого здания.

      Тем не менее, в существующих зданиях их установка намного усложняется. «В дата-центре можно установить фальшпол без проблем. Но при установке подобного пола во всем здании смещаются двери и лифты. Приходилось реконструировать целые здания для установки фальшпола; иногда это можно сделать, а иногда нет».

Проблемы обеспечения облуживания и реорганизации структурированных кабельных систем (СКС)

По мере того как фальшполы начинают применяться в других помещениях здания, установщики сталкиваются с проблемой обеспечения технического обслуживания и реорганизации СКС в офисных помещениях. Одним из возможных решений является использование фальшполов и оперативно подключаемых кабельных систем, которые позволяют уменьшать время первоначального обустройства офисных помещений, и дают возможность быстрой реорганизации рабочих мест.

     «Необходимо знать, сколько времени потребуется для перестановки, внедрения новой технологии, или внесения изменений для перенастройки оборудования», говорит Рейнолдс.

     Современные фальшполы должны быть снабжены съемными воздухораспределительными решетками, которые можно было бы перемещать во время перестановок, расширений или изменений. Эти системы должны иметь прочные опорные конструкции, которые будут поддерживать напольные плитки фальшпола и обеспечивать простой и удобный доступ к кабельному хозяйству.

     При проектировании кабельных каналов в офисных помещениях важно учитывать разный наружный диаметр и физические характеристики прокладываемых кабелей. «Нужно прокладывать кабели определенным образом», говорит Лукебил. «Нельзя просто бросать кабели на пол». Лукебил также отмечает, что наружный диаметр стандартного кабеля категории 6 намного больше диаметра кабеля категории 5е. Экранированный кабель категории 6 может иметь диаметр 0.251 дюймов, а неэкранированный кабель расширенной категории 6А мог бы иметь диаметр 0.315 дюймов.

Наводки под фальшполом и электростатическое электричество

Еще одной проблемой является наводки, когда кабели витая пара прокладываются под полом. Статическое электричество также образуется в подпольных системах. Эти проблемы могут возникать из-за обилия микроскопических нитевидных кристаллов цинка, побочного эффекта молекулярного давления. Нитевидные кристаллы цинка образуются при трении о металлическую поверхность, например каркасы фальшполов. Они разрывают электрический контакт, проводят электричество, и могут нарушать работу электронных устройств, попадая в электрические компоненты и вызывая короткое замыкание. Если стандартные системы защиты не позволяют устранить эти электрические проблемы, то необходимо принять соответствующие меры по заземлению фальшполов.