Внутрирядное охлаждение ЦОД и периметральные прецизионные кондиционеры отводят тепло от серверного оборудования, но работают по разным схемам. Периметральные блоки устанавливаются по краям машинного зала и обслуживают помещение или несколько рядов. In-Row кондиционер размещается между стойками и забирает горячий воздух рядом с источником тепла.
Выбор влияет на распределение воздуха, допустимую плотность стоек, энергопотребление вентиляторов, резервирование и возможность расширения ЦОД. Даже достаточная суммарная холодопроизводительность не защищает серверы от локального перегрева, если потоки организованы неправильно.
Как работает периметральное охлаждение
Периметральный кондиционер — шкафной прецизионный блок у стены или в технической зоне. Он забирает нагретый воздух из помещения либо горячего коридора, охлаждает его и возвращает к стойкам через фальшпол, верхнюю подачу, воздуховоды или свободный объём зала.
Схема подходит для серверных с умеренной и относительно равномерной нагрузкой. Один агрегат обслуживает большую зону, поэтому блоков требуется меньше. Но результат зависит от давления под фальшполом, расположения перфорированных плит, герметизации проходок и изоляции горячих либо холодных коридоров.
Как работает In-Row кондиционер
In-Row кондиционер устанавливается в одном ряду с серверными шкафами. Он забирает воздух со стороны выхода серверов, охлаждает его и подаёт к фронтальной стороне стоек. Короткий воздушный путь уменьшает смешивание и позволяет точнее обслуживать конкретный ряд.
Такое локальное охлаждение серверов удобно при неравномерной нагрузке и поэтапном расширении. Несколько внутрирядных модулей могут работать группой, изменяя скорость EC-вентиляторов по температуре или перепаду давления.
Главное различие двух схем
Периметральная система охлаждает объём помещения и перемещает воздух на значительное расстояние. Внутрирядная создаёт короткий контур рядом с оборудованием. Чем выше удельная нагрузка стойки, тем важнее сократить путь между источником тепла и кондиционером.
Однако In-Row не всегда лучше. Он занимает место в серверном ряду, увеличивает количество подключений и требует согласования с расстановкой шкафов. Для зала с умеренной нагрузкой правильно рассчитанное периметральное охлаждение может быть проще и дешевле.
Охлаждение стоек высокой плотности
Охлаждение стоек высокой плотности становится сложным, когда отдельные шкафы выделяют намного больше тепла, чем соседние. Средняя температура помещения не показывает состояние воздуха на входе в верхние серверы, где часто возникает перегрев из-за недостаточного расхода или рециркуляции.
Внутрирядные кондиционеры размещают рядом с высокоплотной зоной и направляют холодный воздух именно туда, где он нужен. Это позволяет модернизировать часть действующего машинного зала без полной замены существующей системы.
Прецизионный кондиционер ЦОД
Прецизионный кондиционер ЦОД рассчитан на работу 24/7, высокую долю явной холодопроизводительности и точное управление температурой. Он интегрируется с BMS или DCIM и обслуживает постоянные тепловыделения серверов, ИБП, сетевого оборудования и систем хранения данных.
Блоки могут использовать прямое испарение хладагента или охлаждённую воду от чиллера. Водяная схема подходит крупным объектам и free cooling, но требует резервирования чиллеров, насосов и питания.
Распределение воздуха
При периметральной схеме холодный воздух часто подаётся под фальшпол и поступает в холодные коридоры через перфорированные панели. Кабельные отверстия и лишние решётки создают утечки, из-за которых удалённые стойки получают недостаточный расход.
In-Row блок подаёт воздух горизонтально на короткое расстояние. Для сохранения эффекта необходимо закрыть пустые юниты заглушками, герметизировать боковые зазоры и исключить возврат горячего воздуха к фронтальной стороне серверов.
Холодные и горячие коридоры
Обе системы требуют правильной ориентации стоек: фронтальные стороны образуют холодный коридор, тыльные — горячий. Изоляция одного из коридоров уменьшает смешивание и позволяет оборудованию работать с более высокой температурой возвратного воздуха.
Для внутрирядного решения особенно важно направление серверных вентиляторов. Кондиционер должен забирать воздух со стороны выхода оборудования и подавать его ко входам. Ошибка создаёт встречные потоки и локальный перегрев.
Как рассчитать мощность
Основой расчёта является фактическая электрическая мощность ИТ-оборудования, поскольку почти вся потреблённая энергия превращается в тепло. Дополнительно учитывают потери ИБП, освещение, людей, вентиляцию и ограждающие конструкции.
Нагрузку определяют не только по залу, но и по каждому ряду. Нельзя делить общий показатель на количество стоек без анализа размещения серверов. Несколько шкафов могут быть почти пустыми, а один ряд — содержать оборудование высокой плотности.
- Собрать мощность оборудования по стойкам.
- Учесть текущую загрузку и запас на развитие.
- Проверить требуемый расход воздуха.
- Рассчитать мощность при рабочих температурах.
- Учесть отказ одного агрегата и сервисный режим.
- Проверить устойчивость при частичной нагрузке.
Почему расход воздуха критичен
Достаточная холодильная мощность не гарантирует нормальную температуру на входе в серверы. Кондиционер должен обеспечить нужный расход и преодолеть сопротивление теплообменника, фильтров, фальшпола, решёток и изолированных коридоров.
Слишком большой расход также нежелателен: растёт потребление вентиляторов, появляется избыточное давление и нарушается баланс. EC-вентиляторы позволяют регулировать производительность по датчикам температуры или давления.
Резервирование охлаждения
Для ответственных ЦОД применяют схемы N+1, N+2 или 2N. Резервирование проверяют по всей цепочке: внутренним блокам, чиллерам или конденсаторным агрегатам, насосам, электропитанию, автоматике и сетям связи.
При отказе одного In-Row соседние модули должны принять его нагрузку без перегрева ряда. В периметральной системе оставшиеся блоки должны сохранить не только мощность, но и необходимое давление воздуха по всему залу.
Когда выбирать периметральную схему
- нагрузка умеренная и распределена равномерно;
- есть подготовленный фальшпол или воздуховоды;
- необходимо обслуживать зал небольшим количеством блоков;
- места в серверных рядах ограничены;
- планировка меняется редко.
Когда выбирать внутрирядное охлаждение
- есть стойки высокой плотности;
- нагрузка распределена неравномерно;
- фальшпол не обеспечивает нужный расход;
- требуется локальная модернизация;
- планируется модульное расширение ЦОД.
Типичные ошибки
- подбор только по суммарной холодопроизводительности;
- игнорирование нагрузки отдельных рядов;
- отсутствие заглушек в свободных юнитах;
- смешивание холодного и горячего воздуха;
- неверное направление подачи In-Row блока;
- недостаточный расход под фальшполом;
- резерв внутренних блоков без резерва источника холода;
- отсутствие датчиков на входе в стойки;
- неучтённый рост ИТ-нагрузки.
Итог
Внутрирядное охлаждение ЦОД эффективно для стоек высокой плотности, неравномерной нагрузки и модульного расширения. Периметральный кондиционер остаётся рациональным решением для залов с умеренной и хорошо распределённой нагрузкой. Выбирать систему нужно по тепловой карте, расходу воздуха, планировке, резервированию и стоимости эксплуатации. Инженеры NIKLAND рассчитывают охлаждение серверных и ЦОД, подбирают прецизионные кондиционеры, In-Row блоки, чиллеры и автоматику под фактическую ИТ-нагрузку.
