Как выбрать кондиционер для центров обработки данных

Понимание типов кондиционеров: CRAC против CRAH для охлаждения центров обработки данных

Основные различия между блоками CRAC и CRAH в работе и конструкции

Методы охлаждения, используемые кондиционерами для компьютерных помещений (CRAC) и воздушными установками для компьютерных помещений (CRAH), значительно различаются между собой. Традиционные блоки CRAC работают подобно обычным кондиционерам, используя циклы сжатия хладагента. В этом процессе охлаждённый хладагент поглощает тепло от горячего воздуха, выходящего из серверов. С другой стороны, системы CRAH применяют иной подход, используя змеевики с холодной водой. По мере прохождения воздуха через эти змеевики он охлаждается без необходимости циклирования хладагента непосредственно на месте. Интересно то, что CRAH могут напрямую подключаться к централизованным холодильным установкам, что в целом делает их более энергоэффективными. Анализируя данные по тепловой эффективности, мы видим, что системы CRAC потребляют примерно на 30 % больше электроэнергии на каждый тон охлаждения, который они обеспечивают. Именно поэтому многие дата-центры выбирают решения CRAH при эксплуатации крупномасштабных объектов, где наибольшее значение имеет эффективность.

Сценарии применения: Когда выбирать CRAC, а когда CRAH в центрах обработки данных

Для небольших серверных помещений, мощность которых не превышает 500 кВт, агрегаты CRAC работают очень хорошо, поскольку их проще установить и они имеют более низкую первоначальную стоимость, что делает их отличным выбором при модернизации устаревших объектов. С другой стороны, системы CRAH требуют более значительных первоначальных вложений, но отлично зарекомендовали себя на крупных центрах обработки данных, где потребление энергии превышает 1 мегаватт. Эти водяные системы охлаждения справляются с плотными конфигурациями серверов намного лучше, чем воздушные аналоги, особенно при плотности стоек от 15 до 30 киловатт на шкаф. Экономия на текущем обслуживании и расходах на энергию со временем часто оправдывает более высокую цену покупки. Некоторые компании добиваются успеха также при использовании смешанного подхода. Они используют CRAH для удовлетворения обычных потребностей в охлаждении, оставляя блоки CRAC в резерве на периоды повышенной нагрузки, когда требуется дополнительная мощность охлаждения. Такая конфигурация предоставляет компаниям возможность расти и адаптироваться по мере изменения вычислительных потребностей.

Интеграция блоков обработки воздуха с другими компонентами систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха в центрах обработки данных

Хорошие результаты при использовании установок обработки воздуха во многом зависят от того, насколько эффективно они интегрированы со всеми остальными системами. Оборудование CRAC и CRAH работает наиболее эффективно в составе интеллектуальных систем управления воздушными потоками, таких как системы разделения горячих и холодных коридоров, о которых часто упоминают. Согласно исследованиям ASHRAE, применение таких методов разделения может повысить эффективность охлаждения в центрах обработки данных на 25–40 %. Эти устройства также не работают изолированно. Они должны быть подключены к системе автоматизации здания, чтобы операторы могли оперативно регулировать условия. Установки CRAH, как правило, подключаются к системам чиллеров и градирен, тогда как CRAC обычно подключаются к контурам конденсаторов. При правильной интеграции всех компонентов достигается более стабильная температура в серверных помещениях, снижается расход энергии и поддерживаются критически важные тепловые условия, необходимые для надежной работы серверов.

Обеспечение надежности и избыточности для непрерывной работы центра обработки данных

Проектирование систем AHU для высокой доступности и отказоустойчивости

Центры обработки данных, предназначенные для обеспечения высокой доступности, как правило, используют конфигурации резервирования N+1 или 2N в своих установках кондиционирования воздуха (AHU), чтобы охлаждение продолжалось даже в случае возникновения неисправности. Когда основной компонент системы выходит из строя, резервные блоки автоматически включаются, предотвращая перегрев. Объекты, имеющие рейтинг Tier III или IV, обычно обеспечивают около 99,98% до почти 99,995% времени работы благодаря таким решениям, что позволяет компаниям экономить миллионы, поскольку каждый час простоя может стоить более миллиона долларов. К некоторым важным компонентам относятся вентиляторы и компрессоры, питающиеся от двух независимых источников, каналы воздушного потока, разделённые для локализации проблем, а также датчики, постоянно контролирующие работу всех систем. Все эти элементы работают совместно, образуя системы, устойчивые к сбоям, при этом позволяющие техническим специалистам проводить ремонт без полного отключения оборудования.

Сочетание резервирования и энергоэффективности в конфигурациях AHU

Правильная настройка избыточности без ущерба для энергоэффективности — это постоянная задача для руководителей объектов. Приводы с переменной частотой, или ВЧ-приводы (VFD), стали прорывом в этой области. Эти устройства могут замедлять работу вентиляторов, когда потребность в охлаждении снижается, что позволяет сократить энергопотребление на 25–30 % в периоды пониженного спроса. Модульные конструкции установок кондиционирования воздуха предлагают ещё одно решение. В таких системах запускаются только те компоненты, которые необходимы по мере роста нагрузки, что сохраняет дополнительный уровень защиты, называемый избыточностью N+1, и при этом способствует эффективному использованию электроэнергии, или PUE (показатель эффективности использования энергии), для тех, кто ранее не сталкивался с этим термином. Интеллектуальные системы управления продвигают возможности ещё дальше, активируя резервное оборудование только тогда, когда температура начинает превышать безопасные пределы. Объекты, внедряющие все эти стратегии одновременно, как правило, демонстрируют реальные улучшения. Некоторые из лучших центров обработки данных сегодня показывают значения PUE ниже 1,2, что весьма впечатляет на фоне отраслевого среднего уровня около 1,6 и выше.

Оптимизация энергоэффективности и коэффициента PUE за счёт стратегического выбора кондиционеров (AHU)

Как выбор кондиционера (AHU) влияет на эффективность использования электроэнергии (PUE)

Выбор установок кондиционирования воздуха оказывает большое влияние на эффективность использования энергии (PUE), которая по сути измеряет, какая часть общей энергии объекта расходуется на питание ИТ-оборудования по сравнению с остальными нуждами. На системы охлаждения в одиночку приходится около 30–40 процентов общего энергопотребления. Именно поэтому использование высококачественных AHU с частотно-регулируемыми приводами и электронными вентиляторами с коммутацией имеет такое большое значение. Такие установки могут сократить дополнительное энергопотребление почти на треть в отдельных случаях. Когда поток воздуха точно соответствует местам выделения тепла в серверных стойках, крупные компрессоры включаются реже, что, очевидно, экономит энергию. При каждом снижении потребностей в охлаждении на десять процентов мы обычно наблюдаем улучшение показателя PUE примерно на 0,07. Грамотное размещение таких установок кондиционирования воздуха в центрах обработки данных приводит к реальной экономии средств без ущерба для поддержания безопасных рабочих температур.

Пример из практики: высокоэффективные AHU способствуют снижению PUE в центрах обработки данных уровня Tier III

Один из центров обработки данных уровня Tier III сумел снизить свою эффективность использования электроэнергии (PUE) с 1,62 до 1,35 всего за 18 месяцев после внедрения новых установок кондиционирования воздуха. Что стало решающим фактором? Они установили агрегаты с частотно-регулируемым приводом, внедрили интеллектуальные системы машинного обучения, которые регулируют охлаждение в зависимости от фактической нагрузки серверов в каждый момент времени, а также герметизировали пути циркуляции воздуха, чтобы холодный и горячий воздух не смешивались. Цифры тоже говорят сами за себя: потребление энергии на охлаждение снизилось почти на 28 %, что позволяет экономить более 240 тысяч долларов США ежегодно и одновременно сокращает выбросы углекислого газа на объем, эквивалентный выводу с дорог 85 легковых автомобилей. При этом удалось сохранить критически важный показатель бесперебойной работы — 99,982 %. Очевидно, что инвестиции в эффективные технологии AHU в современных объектах выгодны не только для финансовых результатов, но и оказывают значительное положительное влияние на окружающую среду.

Определение размеров, масштабируемость и планировка пространства для долгосрочной установки кондиционеров

Правильный подбор размеров кондиционеров для текущих и прогнозируемых нагрузок охлаждения центров обработки данных

Правильный подбор размера установок кондиционирования воздуха имеет важное значение, если мы хотим избежать потерь энергии и обеспечить бесперебойную работу. Когда ВРУ слишком велики, они постоянно включаются и выключаются, что на самом деле снижает их эффективность. С другой стороны, слишком маленькие установки не справляются с нагрузкой в периоды пикового спроса, что может привести к сбоям в работе системы. Правильный подбор размера требует анализа текущих показателей тепловыделения ИТ-оборудования, а также прогнозирования его роста в ближайшие несколько лет. В последнее время плотность размещения оборудования в стойках неуклонно растёт — во многих случаях превышая 20 кВт на стойку. Также необходимо учитывать требования к резервированию, например, конфигурации N+1. Системы мониторинга в реальном времени позволяют руководителям объектов соотносить мощность охлаждения с фактическими режимами нагрузки. Такой подход, как правило, позволяет сократить капитальные затраты на 15–30%, одновременно обеспечивая эффективную работу систем при любой нагрузке — низкой или высокой.

Модульные решения для блоков обработки воздуха, позволяющие преодолеть ограничения по площади и обеспечить масштабируемость

Модульные системы блоков обработки воздуха предлагают компактные и масштабируемые варианты, отлично подходящие при нехватке места или при расширении объектов. Испытанные на заводе модули могут внедряться поэтапно. Первые модули справляются с базовыми потребностями, а дополнительные подключаются позже по мере роста нагрузки. Особенность этих систем заключается в том, что каждый модуль работает независимо, поэтому техническое обслуживание не требует остановки всей системы. Они также поддерживают избыточность типа N+1 на уровне отдельных компонентов. Стандартные соединения между модулями упрощают их интеграцию в существующие системы и последующую модернизацию по мере необходимости. Применение модульного подхода сокращает время установки примерно на 35–40 % по сравнению с традиционными методами. Кроме того, это помогает компаниям избежать приобретения избыточного оборудования, заранее не нужного, точно соответствуя мощность текущим бизнес-потребностям.

Использование интеллектуальных систем управления и контроля воздушных потоков для повышения эффективности блоков обработки воздуха

Интеграция блоков утилизации тепла с интеллектуальными системами управления (например, IDCM) для оптимизации в реальном времени

Когда установки кондиционирования воздуха подключаются к интеллектуальным системам управления, таким как IDCM, они могут выполнять те корректировки в реальном времени, которые сегодня так необходимы. По сути, такие системы оснащены датчиками, отслеживающими такие параметры, как уровень температуры, влажность внутри помещения и характер воздушных потоков. На основании полученных данных системы автоматически регулируют скорость вентиляторов и положение заслонок при необходимости. Однако по-настоящему выделяет их — это предиктивные алгоритмы, способные заранее определять, когда потребуется дополнительное охлаждение в периоды повышенной нагрузки. Такое предвидение позволяет сократить общее энергопотребление примерно на 30 процентов, согласно большинству отчётов. Многие центры обработки данных, внедрившие такие решения, сообщают, что их показатели эффективности использования электроэнергии (PUE) со временем снизились с приблизительно 1,6 до около 1,4. Наличие систем управления, быстро реагирующих на любые изменения, логично для всех, кто стремится повысить эффективность и обеспечить бесперебойную работу при различных колебаниях окружающей среды.

Стратегии ограничения воздушного потока для максимизации эффективности охлаждения кондиционера

Обеспечение направленного воздушного потока с помощью таких методов, как изоляция горячих или холодных коридоров, предотвращает смешивание тёплого и холодного воздуха, что позволяет кондиционерам работать более эффективно. Суть проста: направлять холодный воздух непосредственно к местам, где он нужен — на впускные отверстия оборудования, одновременно улавливая горячий выхлоп, прежде чем он распространится повсюду. Исследования показывают, что такой подход может повысить эффективность охлаждения на 25% и даже до 40%. Тем, кто планирует внедрять такие системы, следует сначала выполнить несколько важных шагов. Тщательно герметизируйте зазоры вокруг кабелей, установите заглушки в стойки, где оборудование установлено не полностью, и рассмотрите возможность использования напольных плиток, регулирующих давление под фальшполом. Добавьте также интеллектуальные системы управления, и объекты класса Tier III смогут сэкономить около 20% энергии, которая ранее расходовалась впустую. Такое сочетание хорошо подходит для дата-центров, которым необходимо обрабатывать нагрузки высокой плотности, не увеличивая при этом затраты на электроэнергию.

Часто задаваемые вопросы

Что означает аббревиатура AHU в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха?

AHU означает блок обработки воздуха — важный компонент систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, отвечающий за регулирование и циркуляцию воздуха.

В чём разница между блоками CRAC и CRAH?

Блоки CRAC используют хладагентные циклы для охлаждения воздуха, тогда как блоки CRAH применяют змеевики с холодной водой для охлаждения, что делает их, как правило, более энергоэффективными.

Когда центру обработки данных следует выбирать CRAH вместо CRAC?

Блоки CRAH идеальны для крупных центров обработки данных, потребляющих более 1 мегаватта электроэнергии, поскольку они лучше справляются с плотными конфигурациями серверов и обеспечивают более высокую эффективность.

Что такое PUE и почему это важно?

PUE, или эффективность использования энергии, измеряет энергоэффективность центра обработки данных, показывая, сколько энергии потребляют ИТ-устройства по сравнению с общим энергопотреблением объекта.