В машинных залах ЦОД нет постоянных рабочих мест, но это не означает, что они не нуждаются в вентиляции. Требования к вентиляции в помещениях, предназначенных исключительно для размещения технологического оборудования, выдвигает само это оборудование. В случае ЦОД речь идет о поддержании чистоты воздуха и надежного его охлаждения. Именно для этого необходима организация притока в ЦОД…
Содержание:
- Нормативная документация
- Расчет систем вентиляции ЦОД
- Требования к системам вентиляции ЦОД
- Пример расчета вентиляции (при срабатывании системы газового пожаротушения) в ЦОД
- Вентиляция при фрикулинге
- Вентиляция помещений ИБП
- Заключение
Сразу сделаем необходимые уточнения. Зачастую под ЦОД понимается комплекс помещений или даже целое здание, построенные для обеспечения функционирования машинных залов. В рамках данной статьи термин ЦОД относится непосредственно к машинному залу. Говоря о «системе вентиляции ЦОД», мы имеем в виду систему вентиляции машинных залов или серверных помещений в ЦОД. Вентиляцию прочих помещений, входящих в состав объекта, следует выполнять, руководствуясь соответствующими нормами и правилами…
Нормативная документация
Основным нормативным документом, на который следует опираться при устройстве систем вентиляции в ЦОД, является СТО НОСТРОЙ 2.15.177–2015 «Инженерные сети зданий и сооружений внутренние. Устройство систем вентиляции и кондиционирования серверных помещений. Правила, контроль выполнения, требования к результатам работ».
В России в сфере ЦОД ввиду отсутствия собственной нормативной базы часто пользуются переведенными зарубежными стандартами. В этом случае в первую очередь следует обратить внимание на TIA‑942-B‑2017 «Стандарт телекоммуникационной инфраструктуры для дата-центров»…
Кроме того, до сих пор действуют отечественные нормы для помещений с вычислительным оборудованием, выпущенные аж в 1978 году (СН 512–78 «Инструкция по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин»)…
Наконец, полезными будут нормативные документы по системам вентиляции в целом, а именно:
• СП 60.13330.2016 «Отопление, вентиляция и кондиционирование воздуха. Актуализированная редакция СНиП 41—01—2003».
• СТО НОСТРОЙ 2.24.2–2011 «Инженерные сети зданий и сооружений внутренние. Вентиляция и кондиционирование. Испытание и наладка систем вентиляции и кондиционирования воздуха»…
Ошибки проектирования систем кондиционирования ЦОД
Расчет систем вентиляции ЦОД
Расчет систем вентиляции ЦОД ведется по двум основным методикам, если в техническом задании на проектирование не сказано иного:
- Согласно одной из них в помещении принимается однократный воздухообмен.
- Согласно второй обеспечивается приток в размере 100 кубических метров в час на каждую дверь (табл. 1).
Приоритет следует отдать второй методике, поскольку ее применение позволяет создать положительный дисбаланс давлений в машинном зале. Такой дисбаланс необходим для защиты помещения ЦОД от более грязного воздуха из смежных помещений…
Требования к системам вентиляции ЦОД
Системы вентиляции ЦОД рекомендуется выполнять отдельными, не обслуживающими прочие помещения объекта. При этом одна система вентиляции может обслуживать одно или несколько серверных помещений…
- Для машинных залов ЦОД характерны более строгие требования к чистоте воздуха. Как результат, приточную вентиляцию следует укомплектовывать фильтрующими секциями класса очистки F5—F7. Достижение такой степени очистки одним фильтром может повлечь ускоренное его загрязнение и повышенное аэродинамическое сопротивление сети. Поэтому рекомендуется применять двухступенчатую очистку воздуха — путем установки традиционного фильтра класса G4 с последующей секцией класса F5—F7.
- Через машинные залы ЦОД не следует прокладывать транзитные воздуховоды систем вентиляции, не обслуживающие рассматриваемые машинные залы. Если же по каким-то причинам этого достичь невозможно (что иногда бывает при построении ЦОД в существующих зданиях), то в местах пересечения стен в воздуховоды необходимо устанавливать противопожарные клапаны с пределом огнестойкости не менее EI60. Требование по установке противопожарных клапанов актуально и для систем вентиляции ЦОД.
- Резервных систем вентиляции в ЦОД предусматривать не требуется…
Пример расчета вентиляции и газоудаления (при срабатывании системы газового пожаротушения) в ЦОД
Рассмотрим ЦОД, состоящий из двух машинных залов (рис. 1) площадью 70 квадратных метров каждый. В машинных залах по две двери…
Чтобы обеспечить подпор и защиту машинных залов от притока воздуха из смежных помещений, принято решение рассчитать вентиляцию в соответствии с методикой «по дверям». Согласно данной методике в каждый машинный зал следует подавать по 100 кубических метров в час на каждую дверь. В рассматриваемом ЦОД имеем по две двери, следовательно, расход приточного воздуха составит по 200 м3/ч в каждый зал, в сумме — 400 м3/ч…
Пожаротушение ЦОД построено на базе хладона‑125. Требуемый расход воздуха в системе газоудаления для машинных залов площадью 70 квадратных метров составляет 70×15=1050 кубических метров в час для каждого зала.
Принципиально вентиляция ЦОД ничем не отличается от организации вентиляции серверных помещений.
Главным требованием является обеспечение чистоты приточного воздуха, качественное удаление теплоизбытков от серверных модулей и шкафов и подача воздуха с нормируемыми параметрами в помещение…
Помещения ЦОД имеют противопожарные стены с пределом огнестойкости не ниже EI90. Риск возникновения пожара рассматривается одновременно лишь в одном машинном зале. Следовательно, производительность системы газоудаления принимается равной 1050 кубическим метрам в час для всего объекта с возможностью осуществления вытяжки в этом объеме из любого машинного зала…
Компенсация газоудаления — приток воздуха — будет осуществляться при помощи подпорной приточной системы, расчет которой произведен выше. Ее производительность составляет 400 кубических метров в час, чего недостаточно для компенсации вытяжки системы газоудаления. Чтобы приточная система могла выполнять функции компенсации газоудаления, ее расход необходимо повысить до 1050 кубических метров в час. Подбор оборудования приточной системы вентиляции следует осуществлять исходя именно из этого показателя расхода воздуха…
Таким образом, для рассматриваемого ЦОД имеем две системы:
1. Приточная с расходом воздуха 400 кубических метров в час в штатном режиме и 1050 кубических метров в час в режиме компенсации газоудаления.
2. Вытяжная система газоудаления с расходом воздуха 1050 кубических метров в час…
Чтобы приточная система функционировала в соответствии с задумкой, то есть выполняла функцию подпора воздуха, в оставшихся помещениях объекта необходимо предусмотреть преобладание вытяжки над притоком в объеме 400 кубических метров в час. Как правило, преобладание вытяжки над притоком реализуется в коридорах, санузлах и прочих помещениях без постоянного пребывания людей…
В нашем случае двери машинных залов ЦОД выходят в коридоры, именно в них и будет предусмотрено преобладание вытяжки над притоком — по 200 кубических метров в час в каждом из коридоров…
Следующий этап — формирование задания на автоматизацию систем вентиляции. Здесь мы рассмотрим только специфические пункты этого задания, характерные для ЦОД…
Проектом автоматизации для приточной системы следует предусмотреть следующие режимы работы:
- 1. Штатный режим — приток 200 кубических метров в час в каждый машинный зал.
- 2. Компенсация газоудаления в машинном зале 1: приток 1050 кубических метров в час в машинный зал 1, отсутствие притока в машинный зал 2.
- 3. Компенсация газоудаления в машинном зале 2: приток 1050 кубических метров в час в машинный зал 2, отсутствие притока в машинный зал 1.
Для вытяжной системы следует предусмотреть следующие режимы работы:
- 1. Штатный режим: отсутствие вытяжки.
- 2. Газоудаление в машинном зале 1: вытяжка 1050 кубических метров в час из машинного зала 1, отсутствие вытяжки из машинного зала 2.
- 3. Газоудаление в машинном зале 2: вытяжка 1050 кубических метров в час из машинного зала 2, отсутствие вытяжки из машинного зала 1.
Указанные три режима в приточной и вытяжной системах должны соответствовать друг другу, то есть при активации первого режима на приточной системе должен активироваться первый режим на вытяжной системе. Аналогично для второго и третьего режимов.
Переключение притока и вытяжки между помещениями следует реализовать через автоматизацию приводов воздушных клапанов на соответствующих ответвлениях систем вентиляции…
Вентиляция при фрикулинге
Рассмотренные требования к системам вентиляции в первую очередь относятся к центрам обработки данных с фреоновыми или водяными кондиционерами. В случае применения технологий свободного охлаждения, по сути представляющих собой крупные системы вентиляции, необходимости в устройстве отдельных притоков и вытяжек нет…
Наиболее просто ситуация обстоит с прямым фрикулингом, так как его реализация предусматривает подачу наружного воздуха непосредственно в машинные залы ЦОД. В случае косвенного фрикулинга речь может идти о подмесе необходимого количества наружного воздуха в основной поток с целью вентиляции ЦОД…
Ключевым здесь является фактор реализации подпора воздуха и создания избыточного давления в помещениях машинного зала по сравнению со смежными помещениями. Для этого необходимо регулировать расходы приточного и вытяжного потоков воздуха в зависимости от показаний дифференциального манометра…
В статье «Энергоэффективные ЦОД: взгляд со стороны климатехника» (журнал «Мир климата» № 112, 2019 год) также говорилось о поддержании перепадов давления, но не между машинными залами и смежными помещениями, а между холодным и горячим коридорами внутри машинного зала. Целью такого перепада давлений являлось обеспечение подачи достаточного количества холодного воздуха в холодные коридоры ЦОД…
Но одно другому не мешает:
- Система вентиляции ЦОД должна обеспечивать повышенное давление в машинных залах,
- а система охлаждения должна поддерживать повышенное давление в холодных коридорах при условии их изоляции.
- В совокупности данные рекомендации обеспечат надежное охлаждение серверного оборудования и отсутствие притока загрязненного воздуха извне.
Вентиляция помещений ИБП
Ранее в помещениях с источниками бесперебойного питания (ИБП) и аккумуляторными батареями (АКБ) следовало предусматривать трехкратный воздухообмен. Однако современные аккумуляторы герметичны и не предъявляют специальных требований к вентиляции. Поэтому прежние требования можно считать устаревшими, если производители ИБП и АКБ не указывают иного…
- На сегодня можно говорить, что вентиляция помещений для ИБП в целом схожа с вентиляцией машинных залов.
- Помещения ИБП относятся к «чистым» помещениям, поэтому в них также рекомендуется преобладание притока над вытяжкой в размере 100 кубических метров на каждую дверь.
- Наконец, в помещениях ИБП чаще всего предусматривают газовое пожаротушение, следовательно, все вышеизложенные рассуждения по газоудалению в машинных залах применимы и для ИБП.
Заключение
Отдельного внимания заслуживает вопрос удаления газов после срабатывания системы газового пожаротушения. Газоудаление предполагает как вытяжную, так и приточную вентиляцию, и эти режимы могут быть совмещены с режимом штатной подпорной вентиляции…