Вентиляция серверной и дата-центра: охлаждение, резервирование, контроль
TL;DR. Серверная 30 м² с нагрузкой 20 кВт требует отвода 23 кВт тепла — это примерно 6 900 м³/ч воздуха или прецизионный кондиционер от 23 кВт холода. Остановка охлаждения приводит к перегреву за 5–15 минут, поэтому минимум — схема N+1. Фрикулинг экономит 40–70% затрат на охлаждение в средней полосе России.
Требования к климату серверной
Для серверных и дата-центров в России первичным нормативным ориентиром является СП 60.13330.2020 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха». Он задаёт общие требования к системам ОВК, в том числе для технических помещений с непрерывным тепловыделением.
Помимо СП 60.13330.2020, проектировщики и операторы ЦОД ориентируются на международный стандарт ASHRAE TC 9.9 — наиболее детализированный документ по микроклимату серверного оборудования. Его рекомендации не противоречат российским нормам и принимаются всеми крупными производителями серверов как требования к условиям эксплуатации.
| Параметр | ASHRAE TC 9.9 (рекомендуемый диапазон) | ASHRAE TC 9.9 (допустимо) |
|---|---|---|
| Температура на входе в серверы | 18–27 °C | 15–32 °C |
| Относительная влажность | 40–55% | 20–80% (без конденсата) |
| Точка росы | 5,5–15 °C | — |
| Скорость изменения температуры | ≤ 5 °C/ч | — |
Практический ориентир для проектирования: поддерживать на входе в серверы 24–27 °C. Повышение уставки с 20 до 24–27 °C снижает нагрузку на компрессорное охлаждение — по данным исследований ASHRAE, каждый градус выше 20 °C позволяет экономить порядка 2–4% электроэнергии на охлаждение (ориентир; экономия зависит от типа оборудования и климата региона).
Расчёт охлаждения: от теплоизбытков
Серверное оборудование практически полностью превращает потреблённую электроэнергию в тепло. Поэтому расчёт предельно прост:
Qохл = Pсерверы × 1,0
Если серверы потребляют 50 кВт — нужно отвести 50 кВт. К этому прибавляют 10–15% на тепловыделения от освещения, ИБП и кабельных трасс.
Пример: серверная 30 м², нагрузка 20 кВт
Требуемая холодопроизводительность: 20 × 1,15 = 23 кВт.
Расчёт воздушного охлаждения при перепаде температур Δt = 10 °C:
L = Q / (ρ × c × Δt) = 23 000 Вт / (1,2 кг/м³ × 1 005 Дж/(кг·К) × 10 К) = 1,907 м³/с ≈ 6 900 м³/ч
Для отвода 23 кВт воздушным способом нужно подавать ≈ 6 900 м³/ч охлаждённого воздуха или применить прецизионный кондиционер нужной мощности (подача воздуха через него — внутри системы рециркуляции без столь высокого свежего притока).
Способы охлаждения
1. Прецизионный кондиционер
Специализированный кондиционер для серверных: точное поддержание температуры (±0,5 °C), круглосуточная работа 365 дней в году, высокая доля явного холода (90–95% — без осушения). Стоимость рассчитывается индивидуально в зависимости от мощности и производителя.
2. Фрикулинг (free cooling)
В Москве температура наружного воздуха ниже +18 °C около 7–8 месяцев в году. Вместо компрессорного охлаждения можно использовать прохладный наружный воздух:
- Прямой фрикулинг — наружный воздух подаётся напрямую в серверную. Просто и дёшево, но требует качественной многоступенчатой фильтрации, так как пыль, влага и загрязнения попадают к оборудованию.
- Непрямой фрикулинг — теплообменник (воздух–воздух или воздух–жидкость) отводит тепло наружу без прямого контакта серверного воздуха с уличным. Надёжнее, но дороже.
Фрикулинг снижает затраты на охлаждение на 40–70% в средней полосе России.
3. ПВУ с рекуперацией + ККБ
Приточно-вытяжная установка с рекуператором решает сразу две задачи: зимой тепло от серверного выброса нагревает приточный воздух, который можно направить в смежные офисные помещения — это бесплатное отопление. Летом компрессорно-конденсаторный блок (ККБ) доохлаждает приток до нужной температуры.
Организация воздушных потоков
Горячий / холодный коридор
Серверные стойки размещают рядами и разделяют на «холодные коридоры» (перед серверами, куда подаётся охлаждённый воздух) и «горячие коридоры» (позади серверов, откуда горячий воздух удаляется). Разделение потоков предотвращает смешивание и повышает эффективность охлаждения на 20–30% по сравнению с хаотичной подачей.
Фальшпол
Классическое решение ЦОД: охлаждённый воздух подаётся под фальшпол и поднимается через перфорированные плитки перед стойками. Горячий воздух уходит вверх и удаляется через потолочные вытяжки.
Резервирование
Остановка охлаждения приводит к перегреву оборудования за 5–15 минут. Резервирование — обязательное требование для любой серверной:
- N+1 — один резервный кондиционер на каждые N рабочих. Минимум для серверных любого масштаба.
- 2N — полное дублирование системы охлаждения. Применяется для критически важных объектов: банки, ЦОД уровня Tier III–IV.
- Автоматическое переключение — при отказе основного оборудования резервное включается автоматически за секунды без участия персонала.
Мониторинг и автоматика
Минимально необходимый мониторинг: датчики температуры и влажности на входе и выходе каждой серверной стойки. Своевременное обнаружение аномалии даёт оператору время отреагировать до перегрева.
Автоматика Alasca GTC — мониторинг через RS-485 или Wi-Fi, push-уведомления при выходе параметров за пороги, история графиков для анализа трендов и планового обслуживания.
Частые вопросы
Можно ли использовать обычный бытовой кондиционер в серверной?
Бытовой кондиционер не рассчитан на круглосуточную работу под нагрузкой и имеет высокую долю скрытого холода (осушение), которая не нужна серверной. Для помещений с постоянной тепловой нагрузкой рекомендуются прецизионные кондиционеры с явной холодопроизводительностью ≥ 90%.
Нужна ли вытяжная вентиляция если стоит прецизионный кондиционер?
Прецизионный кондиционер обеспечивает рециркуляцию и охлаждение воздуха, но не подаёт свежий наружный воздух. Для работающих в серверной людей и компенсации инфильтрации нужна отдельная система приточной вентиляции по СП 60.13330.2020.
Как рассчитать расход воздуха для охлаждения серверной?
Формула: L = Q / (ρ × c × Δt), где Q — тепловая нагрузка в Вт, ρ = 1,2 кг/м³, c = 1 005 Дж/(кг·К), Δt — перепад температур в К. Результат получается в м³/с — умножьте на 3 600 для перевода в м³/ч. Например, 23 кВт при Δt = 10 °C: 23 000 / (1,2 × 1 005 × 10) = 1,907 м³/с = 6 900 м³/ч.
Какая схема резервирования подходит для небольшой серверной?
Для серверной любого масштаба минимум — N+1: один резервный кондиционер. Если допустимое время простоя близко к нулю (финансовые транзакции, телемедицина) — применяют схему 2N с полным дублированием.
Проектирование вентиляции и охлаждения серверных
Alasca проектирует системы вентиляции и охлаждения серверных: от небольших IT-комнат до дата-центров. Фрикулинг, резервирование N+1 / 2N, мониторинг GTC.
Телефон: +7 (495) 481-41-35
Дилеры: Москва, Санкт-Петербург, Казань, Сочи
Мы — команда инженеров Alasca, а не перекупщики: с инженерной точностью рассчитаем воздухообмен, подберём рекуперацию и автоматику, посчитаем стоимость. Свежий воздух без CO₂, влаги и духоты — наша работа. Наши установки с мембранной рекуперацией и преднагревом стабильно работают зимой в −25…−40 °C — без обмерзания и провалов по теплу, в отличие от дешёвых пластинчатых.
Помогите другим пользователям с выбором - будьте первыми, кто поделится своим мнением об этом посте.