Инженерная инфраструктура центров обработки данных (ЦОД)

Прецизионные кондиционеры используются для поддержания температуры и влажности в строго определенных пределах, а также очистки воздуха. Согласно требованиям и рекомендациям всемирно признанной ассоциации инженеров в области вентиляции и кондиционирования ASHRAE необходимо для оборудования класса 1 (серверов, систем хранения данных, коммутаторов, роутеров и другого телекоммуникационного оборудования) поддерживать температуру в пределах 18-27 градусов цельсия и относительную влажность в пределах 40-55%. При этом температура и влажность не должна изменяться в помещении более, чем на 5 градусов в течение часа и не более 10% относительной влажности. Также необходимо в центрах обработки данных (ЦОД) и серверных помещениях поддерживать чистоту, отвечающую требованиям класса 8 согласно нормам международного стандарта ISO 14644-1. С такой сложной климатической задачей могут справиться только прецизионные кондиционеры, рассчитанные на поддержание микроклимата в строго заданных пределах.

     В состав современных прецизионных кондиционеров входят компоненты, которые обеспечивают непрерывную и надежную работу, непрерывный микропроцессорный контроль за климатическими параметрами и рабочим состоянием всех узлов. Современные прецизионные кондиционеры обеспечивают надежную защиту от пыли, которая негативно воздействует на установленное оборудование и работающие устройства. Во все прецизионные кондиционеры итальянской фирмы HiRef встроены фильтры достаточно высокой степени очистки — G4. Современные прецизионные кондиционеры рассчитаны на эффективную работу с учетом экономии электроэнергии и сокращения расходов на эксплуатацию, на что сейчас обращается пристальное внимание не только частными компаниями, корпорациями, но и государственными структурами. Прецизионные кондиционеры при правильной эксплуатации практически не выходят из строя и имеют срок службы, в несколько раз превышающий срок эксплуатации бытовых кондиционеров. Прецизионные кондиционеры HiRef зарекомендовали себя в качестве высоконадежных устройств и успешно прошли испытание летней жарой и холодной зимой 2010 года.

     Можно выделить по конструктивному исполнению три типа прецизионных кондиционеров:

• моноблочные прецизионные кондиционеры;
• Шкафные комнатные прецизионные кондиционеры с выносным конденсаторным блоком и подключаемые к центральной системе кондиционирования зданий или оборотной воде
• Фреоновые сплит-системы

     В данной статьей мы рассмотрим каждый из прецизионных типов кондиционеров, предлагаемых итальянской компанией HiRef.

Моноблочные прецизионные кондиционеры

Моноблочные кондиционеры включают в свой состав все необходимые элементы системы охлаждения (испаритель, конденсатор, вентилятор, компрессор, увлажнитель, нагреватель, расширитель, сборник конденсата) в одной единой конструкции, или другими словами можно сказать, что все в моноблочном кондиционере находится «в одном флаконе». Это позволяет установить моноблочный прецизионный кондиционер и не проводить работы по прокладке трасс для подвода и отвода хладоагента к испарителю и конденсатору, так как и испаритель, и конденсатор размещены внутри единого моноблока.

     Это позволяет выполнить достаточно быстро монтаж системы охлаждения, прецизионные моноблочные кондиционеры очень надежны в работе, так как количество соединений у них минимально. Чаще всего данный вид кондиционеров используется при охлаждении небольших технологических, производственных и телекоммуникационных помещений, например, серверных, кроссовых и телекоммуникационных.

     Моноблоки бывают нескольких видов, которые можно классифицировать в зависимости от направления воздушных потоков: верхний, нижний и фронтальный.

     Подача воздуха снизу кондиционерного блока используется при наличии в помещении фальшпола. Холодный воздух нагнетается прецизионным кондиционером под фальшпол и выходит через плиты фальшпола с отверстиями или решетками, монтируемыми перед серверными стойками или телекоммуникационными шкафами. При подаче холодного воздуха снизу забор горячего воздуха осуществляется сверху моноблочного кондиционера. На рисунке показан пример распределения воздуха сверху вниз с подачей холодного воздуха под фальшпол.

     Моноблочные кондиционеры по месту монтажа разделяются на наружные и внутренние агрегаты. Для установки прецизионного кондиционера снаружи помещения есть несколько причин, среди которых чаще всего это желание освободить площадь внутри помещения. Компания Hiref производит оба типа моноблочных прецизионных кондиционеров – серия HTW используется для наружней установки, серия HTD/U применяется для монтажа внутри помещения.

     Для монтажа моноблочных кондиционеров проделывают два отверстия в стене. Монтаж кондиционеров внутри помещения позволяет не портить внешний вид фасада здания, так как не требует установки на фасаде выносного конденсаторного блока.

     Отметим, что у компании HiRef есть в линейке моноблочных кондиционеров в серии HTD/U очень высокопроизводительные модели, обеспечивающие полную холодопроизводительность до 25 кВт. Что позволяет, при установке нескольких прецизионных кондиционеров в серверном помещении отвести достаточно большое количество тепла – от 100 кВт и выше. То есть данный тип кондиционеров можно использовать даже для решения задачи по кондиционированию помещений, где существует достаточно большое тепловыделение.

     Вы можете выбрать прецизионный моноблок серии HTD/U для внутреннего монтажа из таблицы.

     В таблице приведены технические характеристики наружных прецизионных моноблоков серии HTW.

Шкафные прецизионные кондиционеры

Шкафные комнатные прецизионные кондиционеры с выносным конденсаторным блоком и подключаемые к центральной системе кондиционирования зданий или оборотной воде (английский акроним CRAC) устанавливаются внутри помещений и устанавливаются на полу. Способ охлаждения, применяемый в шкафных кондиционерах, отличается от моноблоков тем, что рядом с помещением, которое требуется охладить, нет внешнего пространства, куда можно отвести тепло. Они не имеют встроенный конденсаторный блок. В связи с этим возникает необходимость переноса теплоносителя или хладагента на определенное расстояние до конденсаторов или холодильных машин (чиллеров).

Распределение шкафных кондиционеров в пространстве

Возможно большое количество вариантов размещения шкафных кондиционеров в пространстве. Например, шкафные прецизионные кондиционеры можно установить по периметру помещения – такое решение очень часто применяется в компьютерных залах в центрах обработки данных. Можно смонтировать напольные кондиционеры в ряды вместе с серверными стойками и с оборудованием, потребляющим электроэнергию и выделяющим тепло – такое решение называется междурядное (In Row) размещение.

Выбор шкафных кондиционеров от компании HiRef

У компании HiRef очень большой выбор шкафных кондиционеров для решения практически любой задачи по кондиционированию помещений и комнат. Есть несколько различных серий напольных кондиционеров, которые могут различаться по направлению потоков воздуха (сверху, снизу, фронтальные, комбинированные), по источнику холода (это может быть экологически безопасный хладагент R410A – версия DX; вода или гликолевые водяные растворы – версия CW), по количеству контуров охлаждения – один или два контура охлаждения. Второй контур охлаждения в шкафных напольных кондиционерах может использоваться для повышения надежности. Например, для работы второго контура охлаждения в экстренных случаях может использоваться вода из городского водопровода.

     Для больших центров обработки данных в основном используется серия напольных шкафных кондиционеров TREF в версии CW (chilled water) с использованием воды или гликолевой смеси в качестве теплоносителя. Отметим, что полная холодопроизводительность одного прецизионного блока TREF CW 2100 достигает 240 кВт. Для небольших серверных комнат и небольших помещений с отводом тепла до 25 кВт можно использовать прецизионные напольные кондиционеры моделей JREF C (с центробежными вентиляторами) и JREF R (с радиальными вентиляторми) версии DX (Direct Extension) с использованием экологического хладагентa R410A, не разрушающего озоновый слой. Модельный ряд шкафных кондиционеров серии JREF С имеет небольшие габаритные размеры – глубина данной модели кондиционеров составляет всего 45 см. Что позволяет использовать данный тип кондиционеров в небольших помещениях. Например, напольный прецизионный кондиционер JREF C 0132 полной холодопроизводительностью 14,5 кВт занимает площадь всего 0,4 м2.

     В серии шкафных кондиционеров JREF R и TREF используются электронно-коммутируемые двигатели, позволяющие сократить расходы на электроэнергию.

     В таблице приведены технические характеристики прецизионных кондиционеров внутренней установки шкафного типа серии JREF C, JREF R, TREF.

Экономичные прецизионные кондиционеры

Обращаем Ваше внимание на экономичные прецизионные шкафные кондиционеры серии NRG, которые имеют оптимизированные инверторные компрессоры. Использование компрессоров, применяющих бесщеточные двигатели постоянного тока, которые управляются при помощи инверторов, позволяют существенно сократить потребление электроэнергии и существенно повысить эффективность работы системы охлаждения. Например, коэффициент энергоэффективности EER (соотношение холодопроизводительности к потребляемой электрической мощности) достигает в модели NRG 0602 с общей холодопроизводительностью 26,7 кВт значения 5,4 !

     В таблице приведены технические характеристики наружных прецизионных моноблоков серии NRG

Rack Cool – междурядное и локальное охлаждение

Для междурядного и локального охлаждения рекомендуется использовать систему прецизионного кондиционирования Rack Cool, что позволяет отвести большое количество тепла от одной серверной стойки при размещении оборудования с высокой плотностью и большим энергопотреблением – от одной стойки можно отвести от 10 до 30 кВт. Компанией HiRef разработана система, позволяющие отвести от серверной стойки до 60 кВт тепла. В системе Rack Cool используются вентиляторы с электронно-коммутируемыми двигателями, что позволяет повысить энергоэффективность.

     Систему Rack Cool можно использовать при горизонтальном распределении воздушных потоков, устанавливая Rack Cool в ряды с серверными стойками, образующими «горячие» и «холодные» коридоры. Rack Cool использовать для создания системы локального охлаждения, объединяя прецизионные кондиционеры вместе с серверными стойками в единый конструктив.

     В качестве хладагента может использоваться хладагент R410A, вода или гликолевые растворы. Подача хладагента или теплоносителя может осуществляться либо сверху Rack Cool, либо снизу.

     В таблице приведены технические характеристики наружных прецизионных моноблоков серии Rack Cool

Прецизионные сплит-системы (split unit)

Прецизионная система типа «сплит» состоит из двух частей – внутренней, устанавливаемой внутри помещения, и внешней, устанавливаемой снаружи здания. Во внутренней части сплит-системы размещается испаритель и вентилятор, а снаружи находится компрессорно-конденсаторный блок.

     Компания HiRef предлагает клиентам качественнные прецизионные сплит системы с 6-ти полюсными малошумными вентиляторами с регулируемыми решетками подачи и распределения воздуха. Клиент может приобрести сплит-систему в виде настенного или потолочного монтажа, серия HTS, мощность которой может достигать 29 кВт.

     Довольно часто внутренние блоки потолочного монтажа размещают между серверными стойками, установленными фронтально друг к другу, для образования коридора или прохода с холодным воздухом. Горячий воздух засасывается сбоку и при помощи испарителя охлаждается внутри потолочного кондиционера и подается прямо на серверные стойки в виде струи холодного воздуха. Таким образом, происходит круговорот и охлаждение воздуха в помещении. Потолочные системы не занимают место на полу помещения, поэтому довольно часто используются в серверных.

     В таблице приведены технические характеристики наружных прецизионных моноблоков серии HTS

Дополнительные возможности и техническое совершенствование прецизионных кондиционеров HiRef

Компания HiRef специализируется на заказных системах и современных решениях. Даже в кризисном 2009 году компании HiRef удалось повысить продажи на 9 процентов в отличие от своих конкурентов, у которых падение производства составило от 10 — 25%. Такие положительные результаты достигнуты прежде всего из-за того, что оборудование компании HiRef – прецизионные кондиционеры и холодильные машины (чиллеры) имеют большое количество опций. Это позволяет решать сложные задачи по кондиционированию и охлаждению помещений оптимальным образом. Среди дополнительных возможностей компании предлагает следующие технические решения.

Фрикулинг (free cooling)

Моноблочные прецизионные кондиционеры и прецизионные системы типа «сплит» имеют возможность поддержки режима фрикулинга (английский термин free cooling). В этом режиме прецизионный кондиционер работает следующим образом – происходит подача и использование в процессе охлаждения холодного воздуха. Температура внешнего воздуха для работы фрикулинга должна быть ниже 10-17 градусов цельсия. В этом режиме воздух не циркулирует внутри помещения — снаружи подается холодный воздух, а затем наружу выбрасывается нагретый. Использование фрикулинга позволяет значительно снизить потребление электроэнергии.

Электронно-коммутируемые двигатели с регулирование скорости вращения вентиляторов

Электронно-коммутируемые (английский акроним EC) двигатели с регулированием скорости вращения вентиляторов позволяют сделать плавный запуск вентиляторов без скачков в потреблении электрического тока и позволяют экономить электрическую энергию.

     По оценке экспертов использование вентилятора с EC-двигателем позволяет сэкономить от 400-600 евро в год. На рисунке приведены графики эффективности различных двигателей. Зеленая полоса это эффективность электронно-коммутируемых двигателей, красная – трехфазных двигателей переменного тока, синяя – однофазных двигателей переменного тока.

     Данные двигатели имеют улучшенные массогабаритные параметры, что позволяет сделать кондиционеры более компактными и легкими, при работе они производят меньше шума. В электронно-коммутируемые двигатели встроены фильтры и защита от электромагнитного воздействия на электронные компоненты и обеспечивается требуемый уровень по электромагнитной совместимости. Электронно-коммутируемые двигатели имеют встроенный механизм контроля за коэффициентом мощности.

Электронный расширительный клапан

Компания HiRef предлагает использовать в прецизионных кондиционерах электронный расширительный клапан (английский акроним EEV) вместо применения термо-регулируемого вентиля (ТРВ). Электронный расширительный клапан позволяет существенно повысить точность регулирования потока хладагента, стабилизирует процесс не только испарения, а и конденсации. Использование электронного расширительного клапана позволяет сократить потребление электроэнергии в среднем на 20% в год и на 30% при пиковых нагрузках.

Обработанная поверхность теплообменника испарителя

Поверхность испарителя в прецизионных кондиционерах имеет специальную обработку, позволяющую сократить количество образования конденсата на поверхности теплообменника, что снижает процесс осушения воздуха при его охлаждении и повышает эффективность процесса теплообмена. Эта технология разработана и запатентована холдингом Galetti Group, в состав которого входит компания HiRef.

Вентиляторы с загнутыми лопатками

В прецизионных кондиционерах HiRef установлены вентиляторы, имеющие улучшенные аэродинамические показатели. Пропеллеры вентиляторов имеют загнутые назад лопатки. Вентиляторы в таком конструктивном исполнении работают более эффективно и они генерируют шум на 50% меньше по сравнению со стандартными пропеллерами.

Контроль и управление

Важно не только купить прецизионный кондиционер, а и интегрировать его в единую систему холодоснабжения или связать его с системой управления зданием (BMS). Инженеры фирмы Hiref разработали эффективные алгоритмы по управлению прецизионных кондиционеров.

     Прецизионные кондиционеры компании HiRef имеют опциональные интерфейсные карты для связи по стандартным протоколам – MODBUS, LONWORKS, BACNET, TCP/IP (c поддержкой протокола SNMP), TREND, OPC , CAREL AUTOMATION.

     Есть возможность установки модуля для отправки SMS сообщений на сотовые телефоны технического и обслуживающего персонала, возможность инсталляции модуля HIWEB с поддержкой встроенного веб-сервера, с рассылкой уведомлений на электронную почту (до 5-ти адресов) через стандартную EtherNet сеть.

Обеспечение заданного уровня или класса надежности (tier)

Для обеспечения бесперебойной работы в дата-центре и в помещениях, в которых необходимо обеспечить непрерывную работу критических приложений или сервисов, устанавливают несколько прецизионных кондиционеров. Обычно для обеспечения резерва используется обозначение схемы N+К, где N – это количество устройств необходимое для поддержания заданной производительности по холоду, а К — это обозначение количества устройств находящихся в резерве. Например, схема N+1 говорит о том, что одно устройство находится в резерве. Схема с резервированием позволяет обеспечить надежное охлаждение установленного в оборудования и позволяет поддержать заданный микроклимат в помещении серверной или вычислительного зала центра обработки данных. Также данная схема позволяет выполнить сервисное обслуживание, ремонт или замену оборудования без останова работы всей системы кондиционирования.

Выбор системы кондиционирования

Перед тем как покупать тот или иной вид оборудования для охлаждения специализированных помещений с ИТ оборудованием (серверной, телекоммуникационного помещения, машинного зала центра обработки данных, электромашинного помещения) обязательно проконсультируйтесь со специалистами компании ООО «ВентСтрой Груп». Наша компания занимается прямыми поставками и имеет большой опыт проектирования и монтажа климатических систем.