Охлаждение серверной комнаты с помощью кондиционера с вытеснением

Рассмотрим несколько вариантов охлаждение небольших серверных помещений с тепловыделениями до 5-7 кВт на стойку. Обычно для серверной комнаты с общим тепловыделением до 10-100 кВт применяют прецизионные кондиционеры прямого охлаждения с внешним воздушным конденсатором.  Очень важную роль играет размещение оборудования (стоек)  и кондиционеров в серверной, для того что бы обеспечить оптимальное распределение воздушных потоков от кондиционеров к стойкам,  избежать тепловых зон и локального перегрева стоек. Если в серверном помещении нет фальшпола, то необходимо использовать кондиционер с вытеснением серии JREF DX  компании HIREF, который установлен на специальной подставке. Конструкция подставки обеспечивает   распределение холодного воздуха в необходимую зону для охлаждения стоек с оборудованием. Для более эффективного охлаждения стоечного оборудования необходимо предусмотреть разделение холодного и горячего воздушных потоков с помощью специальных экранов и конструкций. Это решение эффективно используется для небольшой серверной на 2-6 стоек.

Охлаждение непосредственно серверной стойки — кондиционеры в стойку

Для серверной комнаты, которая  состоит из одной стойки, а помещение в котором она установлена, очень маленькое,  компания HIREF  разработала специальный кондиционер MRACK, который можно разместить прямо в стойку.  Решение оптимально подходит для соек с тепловыделениями до 7 кВт/стойка, при этом кондиционер занимает всего 7U (юнитов) пространства стойки. В особых случаях кондиционер можно установить над стойкой обеспечив необходимую циркуляцию воздушного  потока в стойке с помощью специальных конструкций над стойкой. Кондиционер MRACK является наиболее оптимальным решением для охлаждения 19’’ стойек , которым требуется точное поддержание температуры 24 часа в сутки. Охлаждающий блок, установленный в стойку,  используется в комплекте с компрессорно-конденсаторным блоком наружной установки, работающим в диапазоне от 3,6 до 7,3 кВт на R410A фреоне. Для повышения надежности предусмотрена установка резервного наружного компрессорно-конденсаторным блока, который работает параллельно основному. Кондиционер MRACK управляется специализированным программным обеспечением, разработанным специалистами HiRef и может объединить  оборудование в сеть (до 16 блоков). Основной контроллер может быть соединен с общей системой автоматизации, которая в случае аварии кондиционера, дает сигнал для открытия дверей в стойке  Внутристоечный кондиционер MRAC использует  инверторные технологии, которые позволяют обеспечить стабильное и энергоэффективное охлаждение стойки. Малое потребление электроэнергии и отсутствие пусковых токов дает возможность обеспечить электропитание кондиционера от источника бесперебойного питания (ИБП). 

Основные достоинства внутристоечного охлаждения серверной комнаты с использование инверторного кондиционера MRACK:
Модуляция мощности охлаждения от 30 до 100%.
Регулировка воздушного потока в соответствии с холодо-производительностью для энергосбережения.
 Высокая энергоэффективность при частичных нагрузках
 Стабильная температура охлаждения.
 Датчик расхода воздуха
 Возможность работы с высокими температурами охлаждаемого воздуха.
 Отсутствие воды в стойке.
 Простое наращивание системы охлаждения
 Возможность резервировать наружный (компресорно-конденсаторный) блок.
 При аварии подается сигнал для автоматического открытия двери стойки
 Наружные блоки малогабаритны, малый вес
Небольшие эксплуатационные затраты.

 Охлаждение серверной стойки прецизионными моноблочными кондиционерами 

Это решение от компании HIREF подходит для серверной комнаты, состоящей из одной или нескольких стоек и применимо в тех случаях, когда негде разместить наружный блок. Моноблочный кондиционер HRCM устанавливается рядом со стойкой и охлаждает непосредственно стойку, с помощью воздуховода горячий воздух отводится наружу, я через другой воздуховод подается наружный воздух для охлаждения встроенного конденсатора. Система возврата горячего газа уменьшает колебания температуры на выходе кондиционера, в случае очень низкой тепловой нагрузки. Благодаря моноблочному исполнению стоимость монтажа такого кондиционера  очень низкая и занимает мало времени.

HRCM это новое поколение межрядных кондиционеров для охлаждения высоконагруженных стоек. Встроенная секция конденсатора обеспечивает значительное снижение затрат на монтаж системы, благодаря отсутствию необходимости прокладки фреонопроводов. Фланцы воздуховодов для конденсатора расположены на верхней части устройства, что обл егчает работы по установке. Энергоэффективные, ЕС-вентиляторы, используемые в испарительных и компрессорно-конденсаторных секциях,  позволяют  HRCM адаптироваться к различныv конфигурациях воздуховодов и достигать высокой эффективности при частичных нагрузках. 

Моноблочные кондиционеры  HCRM производятся в двух вариантахна мощность тепловыделений в стойке  6 кВт и 10 кВт.  

Основные достоинства  охлаждения серверных стоек с использование моноблочного кондиционера HCRM: 
Модуляция мощности охлаждения от 20 до 100%.
Регулировка воздушного потока в соответствии с холодо-производительностью для энергосбережения.
 Высокая энергоэффективность при частичных нагрузках.
 Стабильная температура охлаждения.
 Возможность работы с высокими температурами охлаждаемого воздуха.
 Отсутствие воды в стойке.
 Простое наращивание системы охлаждения
 Низкая стоимость монтажа.
 Отсутствует наружный блок
Небольшие эксплуатационные затраты 

 Охлаждение серверной прецизионными кондиционерами через фальшпол

Для серверного помещения, где используется более 6-8 стоек необходимо предусматривать фальшпол, для эффективного распределения воздушных  потоков и соблюдать правило холодного и горячего коридора. Такой подход позволяет оптимальное распределение воздушного потока в серверном помещении для предотвращения смешивания горячего и холодного  потоков с различными температурами. Данное решение позволит  избегать опасных горячих точек и ненужных холодных пятен. 

Если установить специальные панели, которые перекрывают потолочное пространство между стойками и  герметизируют холодный коридор, то удельную мощность на стойку можно увеличить до 12 -15 кВ./стойка. При увеличении удельной мощности на стойку нужно не забывать о высоте фальшпола и правильно произвести его расчет. Для энергоэффективного охлаждения под фальшполом создается постоянное воздушное давление, которое регулируется в процессе изменения тепловой нагрузки — автоматически.    Для такой компоновки хорошо подходят шкафные кондиционеры HIREF серии TREF  в диапазоне  единичной мощности от 20 до 100 квт. При построении серверной с такой архитектурой  системы охлаждения   на прецизионных  кондиционерах серии TREF  возможно построить не только серверную, но и ЦОД с мощностью тепловыделений до 200 кВт. Если применить модульное  построение ДАТА ЦЕНТРА суммарную мощность тепловыделений  можно довести до 300 кВт и выше. 

Эффективность  системы охлаждения через фальшпол  гарантируется контролем статического давление под фальшполом, что позволяет избежать  потери энергии на создание избыточного давления воздуха, а также избежать необходимости подачи более холодного  воздуха, для чего требуется дополнительная холодопроизводительность кондиционеров. Статическое давление под полом, которое создают шкафные кондиционеры,  зависит от количества единиц шкафных кондиционеров, утечек, потерь. Таким образом, модулирующие вентиляторы шкафных кондиционеров  поддерживают постоянное статическое давление под фальшполом, что обеспечивает энергосбережение.

Серия инверторных кондиционеров NRG компании HIREF позволяет  увеличить энергоэффективность охлаждения серверной или Дата Центра, за счет применения новейших  (BLDC) электронно-коммутируемых компрессоров и воздушных вентиляторов.  В режиме частичных нагрузок, для стандартных условий охлаждения, инверторные кондиционеры серии NRG позволяют снизить энергопотребление  на 20-40%.

Основные достоинства системы охлаждения серверного помещения через фальшпол  с использование инверторных кондиционеров:
Модуляция мощности охлаждения от 30 до 100%;
Регулировка воздушного потока в соответствии с холодо-производительностью для энергосбережения.
 Высокая энергоэффективность при частичных нагрузках
 Стабильная температура охлаждения.
 Возможность работы с высокими температурами охлаждаемого воздуха;
 Отсутствие воды в помещении.
 Простое наращивание системы охлаждения
 Простота резервирования N+1, N+2 и т.д
 Контроль и поддержание влажности
 Подмешивание  свежего воздуха в помещение
 Наружные блоки малогабаритны, малый вес
Небольшие эксплуатационные затраты

 Охлаждение серверной через фальшпол с использованием кондиционера с модулем прямого фрикулинга (свободного охлаждения)

Когда температура наружного воздуха ниже температуры в  серверном помещении, то следует рассмотреть решение с прямым  свободным охлаждением оборудования серверной. Прямое свободное охлаждение является наиболее энергоэффективной конфигурацией, поскольку охлаждающая мощность обеспечивается без использования какого-либо механического теплообмена, используется только наружный  воздух, который проходит дополнительную очистку.

Это решение широко используется для  серверных любой мощности. Компания HIREF разработаламодули прямого свободного охлаждения для серии TREF и JREF, которые можно заказать ка дополнительную опцию.  Инверторный кондиционер с модулем фрикулинга позволяет использовать охлаждение фрикулингом практически круглогодично. Единственный недостаток такой системы это сложная фильтрация наружного воздуха, особенно если серверная находится в особо запыленной зоне. 

 Охлаждение серверной через фальшпол с использованием кондиционера с не прямым фрикулингом (свободным охлаждением)

Компания HIREF разработала инверторный кондиционер HICUBE со встроенным теплообменником воздух-воздух , который обеспечивает не прямой фрикулинг.  Мощность одного модуля состоящего из воздушного инверторного кондиционера совмещенного с модулем не прямого фрикулинга составляет 22 кВт по холоду.  Модуль не прямого свободного охлаждения состоит их теплообменника воздух / воздух и модулирующего внешний воздушный поток вентилятора, который позволяет регулировать требую холодопроизводительность. Далее  воздух с модуля свободного охлаждения поступает в инверторный кондиционер. Если мощность модуля не прямого свободного охлаждения не обеспечивает требуемую мощность охлаждения серверной, то подключается модуль инверторного кондиционера и обеспечивает недостающую мощность охлаждения. Таким образом модуль свободного охлаждения может работать до тех пор пока температура наружного воздуха сравняется с температурой воздуха в  серверной, после чего модуль отключается и переходит на 100% охлаждение от инверторного кондиционера.  

 .      

Отметим, что при работе на частичных нагрузках инверторный кондиционер имеет очень высокий СОР и обеспечивает очень высокую энергоэффективность системы в целом. Это решение широко используется для небольших серверных. Еще одно преимущество такой системы отсутствуют сложные фильтры внешнего воздуха.

  Охлаждение серверной большой мощности с использованием не прямого фрикулинга (свободного охлаждения)

Использование теплообменника воздух-воздух, который устанавливается отдельно от кондиционера, позволяет увеличить его мощность. Такое решение применимо для серверных большой мощности.  В режиме механического (компрессорного) охлаждения система фрикулинга отключена, но как только внешняя температура воздуха станет ниже температуры в серверном помещении, система непрямого фрикулинга включается в работу.    

После теплообменника  воздух-воздух воздушный поток  поступает  в инверторный кондиционер, который обеспечивает недостающую мощность охлаждения, таким образом мы можем использовать 100% фрикулинга. Конструктивно теплообменник воздух-воздух выполняется за пределами серверного помещения и не занимает место в серверной.  

 Основные достоинства охлаждения серверной комнаты с использованием не прямого фрикулинга и инверторного кондиционера :
Круглогодичное использование 100% фрикулинга
 Стабильная температура охлаждения.
 Модуляция мощности охлаждения от 30 до 100%.
 Высокая энергоэффективность при частичных нагрузках
 Регулировка воздушного потока в соответствии с холодо-производительностью для энергосбережения.
 Возможность работы с высокими температурами охлаждаемого воздуха.
 Комплект для подачи свежего воздуха (с регулирующими демпферами)
 Отсутствуют сложные фильтры внешнего воздуха
 Наружные блоки малогабаритны, малый вес
Небольшие эксплуатационные затраты
Простой сервис