Расчёт охлаждения серверной
Расчёт холодопроизводительности системы кондиционирования серверной. Учитывает тепловыделения оборудования, людей, освещения, трансмиссионные теплопоступления через ограждения. Определяет количество и мощность прецизионных кондиционеров с резервированием N+1.
Проектирование охлаждения серверной — одна из критичных задач, поскольку перегрев оборудования на 10°C выше паспортной температуры сокращает срок службы электроники вдвое. Расчёт тепловой нагрузки серверной отличается от расчёта обычного комфортного кондиционирования: основная составляющая — тепловыделения ИТ-оборудования, которые принимаются равными активной потребляемой электрической мощности (вся электрическая энергия в конечном счёте превращается в тепло).
Суммарные теплопоступления определяются по формуле Q = Qит + Qтр + Qл + Qосв + Qибп. Тепловыделения ИТ-оборудования Qит рассчитываются как сумма потребляемой мощности серверов, СХД, коммутаторов — обычно по данным паспортов или через загрузку стойки (3–5 кВт для обычных, 8–15 кВт для высокоплотных). Трансмиссионные теплопоступления Qтр через ограждения в хорошо изолированной серверной составляют 5–10% от Qит. Освещение Qосв — около 15–20 Вт/м² при LED. ИБП и шкафы автоматики Qибп дают дополнительно 10–15% потерь на преобразование.
Пример для серверной 60 м² с 12 стойками по 5 кВт. Тепловыделения ИТ-оборудования Qит = 12 × 5 = 60 кВт. Трансмиссия через ограждения Qтр = 60 × 0,08 = 4,8 кВт. Освещение Qосв = 60 × 20 = 1,2 кВт. Потери ИБП Qибп = 60 × 0,12 = 7,2 кВт (если ИБП стоит в этом же помещении). Суммарно Qобщ = 73,2 кВт. С учётом коэффициента запаса 1,2 требуемая холодопроизводительность 88 кВт. Для резервирования N+1 выбираем три прецизионных кондиционера Stulz CyberAir или Vertiv Liebert по 30 кВт — два работают постоянно, третий в горячем резерве.
Для крупных ЦОД (от 100 кВт) обязательно применяется фрикулинг — свободное охлаждение наружным воздухом при температуре ниже +12..+15°C, что в климате средней полосы России даёт экономию 40–60% энергопотребления системы охлаждения в год. Для небольших серверных (до 30 кВт) достаточно двух прецизионных кондиционеров в режиме N+1 без фрикулинга.
Нормативная база
- ASHRAE TC 9.9 — рекомендации по микроклимату дата-центров (18–27°C)
- СП 60.13330.2020 — отопление, вентиляция и кондиционирование
- Uptime Institute Tier Standard — требования к резервированию ЦОД
Частые вопросы
Можно ли охлаждать серверную бытовыми сплит-системами?
Для серверной до 5–7 кВт тепловыделений возможно, но нежелательно. Бытовые сплиты не рассчитаны на круглосуточную работу 365 дней в году и имеют ограниченный диапазон рабочих температур (не включатся при -15°C). Прецизионные кондиционеры дороже в 2–3 раза, но имеют ресурс 100 000 часов против 30 000 у бытовых и работают при -40..+50°C.Нужно ли контролировать влажность в серверной?
Да, оптимальный диапазон 40–60% RH. При влажности ниже 30% растёт риск электростатических разрядов, выше 60% — конденсата и коррозии контактов. Прецизионные кондиционеры имеют встроенные увлажнители (паровые или ультразвуковые) и осушители, что отличает их от обычных сплит-систем.
Источники
- ASHRAE TC 9.9 — Thermal Guidelines for Data Processing Environments — ASHRAE
- СП 60.13330.2020 — Отопление, вентиляция и кондиционирование — Минстрой РФ