Система изоляции горячего коридора крепление к стене legrand

Обновлено: 05.05.2024

Одним из наиболее действенных методов повышения энергоэффективности современного ЦОДа и снижения затраты на его эксплуатацию являются системы изоляции. По-другому их называют системами контейнеризации горячих и холодных коридоров. Дело в том, что основным потребителем избыточной мощности ЦОД является система холодоснабжения. Соответственно, чем меньше нагрузка на нее (уменьшение счетов за электричество, равномерное распределение нагрузки, снижение износа инженерных систем), тем выше энергоэффективность (соотношение общей потраченной мощности к полезной (израсходованной на ИТ-нагрузку) мощности).

Данный подход получил широкое распространение. Это общепринятый стандарт эксплуатации как мировых, так и в российских дата-центров. Что нужно знать о системах изоляции для того, чтобы использовать их максимально эффективно?

Для начала – как в целом устроена и как работает система охлаждения. В дата-центре расположены монтажные шкафы (стойки), в которых установлено ИТ-оборудование. Это оборудование нуждается в постоянном охлаждении. Чтобы избежать перегрева, необходимо подавать холодный поток воздуха к передней двери шкафа и забирать горячий, выходящий из задней части. Но, если между двумя зонами – холодной и горячей – нет барьера, оба потока могут смешиваться и тем самым снижать охлаждение и увеличивать нагрузку на кондиционеры.
Для того, чтобы предотвратить смешивание горячего и холодного воздуха, нужно построить систему контейнеризации воздуха.

Принцип действия: закрытый объем (контейнер) аккумулирует охлажденный воздух, не давая ему смешиваться с горячим и позволяя высоконагруженным шкафам получать достаточное количество холода.

Расположение: воздушный контейнер должен находиться между двумя рядами монтажных шкафов или между рядом шкафов и стеной помещения.

Конструкция: все стороны контейнера, которые разделяют горячую и холодную зоны, должны быть отделены перегородками так, чтобы холодный воздух проходил только через ИТ оборудование.

Дополнительные требования: контейнер не должен препятствовать установке и работе ИТ-оборудования, прокладке коммуникаций, работе систем мониторинга, освещения, пожаротушения, а также уметь интегрироваться в систему контроля доступа машзала.
Стоимость: это достаточно позитивный момент. Во-первых, система контейнеризации – далеко не самая затратная часть все системы кондиционирования. Во-вторых, она не требует в дальнейшем расходов на обслуживание. В-третьих, она положительно влияет на экономию, так как разделение потоков воздуха и устранение точек локального перегрева снижает и равномерно распределяет нагрузку между кондиционерами. В целом экономический эффект зависит от масштаба машинного зала и архитектуры охлаждения.

Рекомендация: в случае замены ИТ-оборудования на более производительное не всегда обязательно обновлять кондиционеры на более мощные модели. Иногда бывает достаточно сделать монтаж системы изоляции, что позволит получить 5–10% резерва холодопроизводительности.

Существует два варианта установки системы контейнеризации в уже работающем машзале (про установку систем изолирования в строящихся машзалах расскажу в следующей части). В первом случае изолируем холодный, а во втором – горячий коридор. Каждый из вариантов имеет свои особенности, плюсы и минусы.

Изоляция холодного коридора

Принцип действия: для подачи холодного потока воздуха в коридор используются перфорированные плиты, установленные перед передней дверью шкафа. Горячий воздух «выплескивается» в общий объем помещения.

Установка стоек: для изоляции холодного коридора шкафные кондиционеры располагаются по периметру помещения и выдувают холодный поток воздуха под фальшпол. При этом монтажные шкафы стоят в ряд лицом друг к другу.

относительно невысокая стоимость,
простота масштабирования: шкафной кондиционер можно установить в любое свободное место по периметру машзала.

сложность масштабирования: в рамках нескольких коридоров могут возникнуть проблемы с равномерностью подачи воздуха в разные ряды,
в случае с высоконагруженным оборудованием сложно увеличить локальную подачу холодного потока, поскольку для этого нужно устанавливать дополнительные перфорированные плиты фальшпола,
не самые комфортные условия работы персонала в силу того, что все помещение находится в горячей зоне.

нужен дополнительный запас по высоте для установки фальшпола и дополнительная площадь для установки пандуса на входе,
так как контейнер изолируется по внутреннему периметру коридора, в стойках необходима изоляция переднего фронта и заглушка-цоколь под стойку спереди.

Кому подходит: небольшим серверным помещениям, либо машзалам с невысокой нагрузкой (до 5 кВт на стойку).

Горячий коридор

Принцип действия: в случае изоляции горячего коридора используются межрядные кондиционеры, выдувающие холодный поток в общий объем помещения.

Установка стоек: шкафы устанавливаются рядами, тыльной стороной друг к другу. При этом кондиционеры устанавливаются в один ряд со шкафами для того, чтобы минимизировать длину воздушного потока и тем самым повысить производительность системы холодоснабжения. Горячий воздух выбрасывается в закрытый контейнер и потом поступает обратно в кондиционер.

надежное, производительное решение, которое может использоваться с высоконагруженными стойками, а также в помещениях с низким потолком, поскольку для его установки не нужен ни фальшпол, ни верхний пленум,
легкая масштабируемость в силу того, что каждый коридор является независимым,
комфортное нахождение персонала в помещении.

цена: в данном варианте нужно больше кондиционеров, при этом для каждого контейнера необходим свой резервный кондиционер,
межрядные кондиционеры занимают место, которое можно было бы использоваться под серверные шкафы,
сложности масштабирования: добавление кондиционеров возможно, только если заранее предусмотрены дополнительные точки подключения.

помещение не требует дополнительного запаса по высоте,
сам контейнер изолируется по внешнему периметру коридора,
в шкафах необходимы изоляция переднего фронта и заглушка-цоколь, а также изоляция всех крыш шкафов,
для торцевых шкафов коридора нужна изоляция боковых сторон шкафа и цоколя по внешнему периметру.

Кому подходит: небольшим и средним серверным помещениям с высокой нагрузкой (до 10 кВт на стойку).

Частный случай: системы контейнеризации шкафов с закрытым контуром охлаждения.

Принцип действия: кондиционеры устанавливаются рядом со шкафами или внутри них, образуя единые закрытые горячие и холодные зоны. Воздухообмен при этом происходит внутри шкафа (или небольшой группы шкафов).

высокопроизводительное решение, которое применяется с нагруженными стойками или в помещении, не предназначенном для размещения ИТ-оборудования (контейнер выполняет также функцию защитной оболочки для ИТ оборудования),
может использоваться в помещениях с низким потолком.

высокая стоимость решения исключает возможность массового размещения шкафов,
ограниченная возможность масштабирования: для обеспечения резервирования для каждого комплекта требуется отдельный кондиционер,
усложнение системы пожаротушения: каждый закрытый шкаф превращается в отдельный отсек, нуждающийся в своем наборе датчиков мониторинга и в локальной системе для пожаротушения.

помещение не требует дополнительного запаса по высоте,
конструктив шкафа предусматривает полностью закрытый контур, в том числе, с возможностью защиты по IP.

Кому подходит: тем, кому необходимо размещение высоконагруженных вычислительных комплексов (до 20 кВт на стойку).

Специалистам по инженерным системам ЦОДа не надо долго объяснять пользу изоляции воздушных потоков в серверных залах. Она позволяет существенно повысить эффективность системы охлаждения в целом, оптимизировав температурные режимы и воздухообмен, улучшить надежность работы ИТ-оборудования, благодаря исключению зон локального перегрева, увеличить энергетическую плотность стоек, и т.д. Результат – более рациональное использование дорогостоящих ресурсов: полезной площади, электроэнергии, системы охлаждения, с вытекающей экономией средств. Последнее достигается за счет снижения энергопотребления, возможности уменьшения числа блоков охлаждения, продления времени использования режима естественного охлаждения (фрикулинга).

Однако даже опытные специалисты зачастую путаются в выборе методов и схем такой изоляции. Один из главных вопросов, что лучше изолировать: потоки охлажденного или отработанного (горячего) воздуха? И почему не имеет особого смысла изолировать и то и другое? Сразу скажем, что в большинстве случаев изоляция обоих потоков не дает существенных преимуществ – в качестве исключения можно привести пример размещения ИТ-шкафов в агрессивной среде (скажем, на производстве), когда востребована изоляция и холодных и горячих потоков. Но в большинстве ЦОДов достаточно изолировать только пространство распространения холодного или горячего воздуха.

Вопрос в том, что все-таки изолировать – холодный или горячий поток – и на каком уровне – отдельной стойки, целого ряда (коридора) или иного пространства? Выбор конкретного варианта зависит от многих факторов. Перечислим некоторые из них:

Схема расстановки ИТ-оборудования. Обеспечено ли формирование горячих и холодных коридоров? Имеется ли оборудование нестандартных габаритных размеров?
Тип системы охлаждения. Периметральные, рядные кондиционеры или внешняя система охлаждения?
Высота потолка. Достаточна ли она для организации фальш-потолка и/или изоляции отработанного воздуха в фальшпотолочном пространстве?
Наличие и высота фальшпола. При использовании фальшпола для подачи холодного воздуха обеспечит ли его высота подачу и распределение нужного объема?
Расположение колонн. Опорные колонны могут значительно затруднить монтаж изолирующих панелей.
Схема прокладки кабелей. Толстые пучки кабелей снизу, под фальшполом, могут препятствовать подаче холодного воздуха, а сверху, над стойками, – монтажу панелей или воздуховодов системы изоляции горячего коридора.
Организация системы пожарной сигнализации и пожаротушения. Изоляция может привести к формированию более мощных воздушных потоков, дым в которых рассеивается очень быстро, что затрудняет обнаружение возгораний. Кроме того, системы изоляции могут стать препятствием для распространения агента тушения.

Периметральные системы охлаждения. Изоляция холодных коридоров

В системах периметрального охлаждения используются работающие на весь машинный зал кондиционеры, которые устанавливают по его периметру. При наличии фальшпола достаточной высоты холодный воздух подается под фальшполом и выводится к ИТ-оборудованию через перфорированные плитки. При установке ИТ-стоек с формированием холодных и горячих коридоров можно изолировать холодный коридор, превратив остальное помещение в огромный резервуар отработанного (горячего) воздуха.

Пример изоляции холодного коридора. Показана система контейнеризации воздуха Schneider Electric EcoAisle

Это высокоэффективное решение, которое, тем не менее, имеет ряд ограничений. Поскольку все помещение за пределами изолированных коридоров превращается в резервуар горячего воздуха, то могут возникнуть проблемы с охлаждением отдельно стоящих ИТ-устройств нестандартных габаритов (например, систем хранения данных). Эти проблемы, конечно, можно решить, например, установив дополнительные перфорированные плитки и индивидуальные системы изоляции для таких устройств, но это повысит стоимость проекта. Кроме того, из-за высокой температуры усложняется работа обслуживающего персонала длительное время.

Периметральные системы охлаждения. Изоляция горячих коридоров

Эта схема может быть использована как при наличии фальшпола, так и при его отсутствии. Но при этом необходима система воздуховодов или фальшпотолок, образующие пространство для отвода отработанного (горячего) воздуха обратно в кондиционеры. В этом случае большая часть помещения превращается в огромный резервуар кондиционированного (холодного) воздуха, что упрощает обеспечение необходимо температурного режима для отдельно стоящего негабаритного ИТ-оборудования.

Пример изоляции горячего коридора с воздуховодом, отводящим отработанный воздух в потолочное пространство. Показана система контейнеризации воздуха Schneider Electric EcoAisle

Изоляция при использовании рядных систем охлаждения

Рядные системы охлаждения, предусматривающие установку кондиционеров непосредственно в ряду стоек, становятся все более популярными благодаря высокой эффективности и возможности значительного увеличения энергетической плотности нагрузки. Это связано с тем, что источники охлажденного воздуха расположены в непосредственной близости к ИТ-оборудованию.

При использовании рядных систем охлаждения возможны оба варианта изоляции: холодных или горячих коридоров. Они схожи с рассмотренными выше схемами для периметральных систем. При изоляции коридоров формируются состоящие из двух рядов шкафов зоны, объединенных общей инфраструктурой охлаждения. Одна из возможных проблем для реализации таких схем – дефицит площади в местах установки ИТ-стоек, что может не позволить установить рядные кондиционеры между стойками.

Пример изоляции холодного коридора с рядными кондиционерами

Изоляция в пределах одной стойки

Этот вариант может оказаться востребованным при наличии отдельных стоек высокой энергетической плотности (более 6 кВт), невозможности группирования шкафов с ИТ-оборудованием с выделением холодных/горячих коридоров или при наличии препятствий (например, опорных колонн) для монтажа системы изоляции коридора.

В данном случае возможна изоляция отработанного воздуха: воздуховод монтируется на шкаф и отводит горячий воздух за фальшпотолок.

Пример применения индивидуальных стоечных воздуховодов отработанного воздуха. Показана система Schneider Electric Vertical Exhaust Duct

Если требования к энергетической плотности еще выше, то можно установить стойку с собственным блоком охлаждения, реализовав циркуляцию воздуха внутри герметизированного объема.

Пример изоляции воздушных потоков на уровне отдельной стойки

Решение HyperPOD

Одной из существенных проблем использования представленных на рынке систем изоляции горячих/холодных коридоров до недавнего времени было ограничение на размеры объединяемых ими шкафов. Часто требовалась установка однотипных шкафов одинаковой ширины и высоты. Летом 2017 года компания Schneider Electric вывела на рынок новое решение HyperPOD, снимающее большинство ограничений и позволяющее значительно сократить трудозатраты на монтаж и эксплуатацию инфраструктуры серверных залов ЦОД.

Модули HyperPOD легко интегрируются с различными типами систем распределения электропитания, пожаротушения и охлаждения. Их можно оснастить дополнительными ярусами лотков для кабелей, системами мониторинга, внутреннего освещения, видеонаблюдения и контроля доступа

Итак, современные средства изоляции воздушных потоков позволяют существенно повысить эффективность системы охлаждения ИТ-оборудования и надежность его работы. Выбор оптимальной схемы изоляции определяется спецификой конкретного проекта, однако решения нового поколения, такие, как HyperPOD, являются достаточно универсальными, легко адаптируются практически к любой ситуации и помогают оптимизировать затраты на охлаждение.

Система изоляции коридора предназначена для разделения воздушных потоков в коридоре, образованном рядами шкафов. Применение систем изоляции коридоров позволяет эффективно использовать системы охлаждения, снижать риск возникновения локального перегрева, уменьшать потребляемую мощность систем холодоснабжения.

Конструктивные особенности

Система изоляции коридора создается на базе новых или уже имеющихся монтажных шкафов и других конструктивов.

Система изоляции C3 Solutions может быть смонтирована на конструктивах других производителей, в рядах шкафов различной высоты и габаритов с неполным заполнением ряда.

Система изоляции коридора может быть построена с использованием следующих технологий:

изолированный холодный коридор;
изолированный горячий коридор;
горячий коридор с вертикальными панелями для отвода воздуха;

Элементы системы изоляции

Дверной комплект

Дверной комплект предназначен для установки с торца изолированного коридора. В зависимости от ширины коридора и высоты шкафов выпускается шириной 750, 1200, и 1500 мм и высотой 42, 48U. Оборудован одной (для ширины 750мм) и двумя (для ширины 1200 и 1500мм) раздвижными дверьми. Двери полностью прозрачные или металлические с окном-вставкой из калёного стекла. Комплект может быть дополнен электроприводом для открывания двери по нажатию кнопки или сигналу удаленного управления.

Заглушка торцевая

Заглушка предназначена для установки с торца изолированного коридора. В зависимости от ширины коридора и высоты шкафов выпускается шириной 750, 1200, и 1500 мм и высотой 42, 48U. Заглушка состоит из нескольких секций для удобства монтажа. Может изготавливаться как со вставкой из монолитного поликарбоната в металлической раме, так и полностью металлической.

Потолочная панель обычная

Потолочная панель предназначена для установки поверх изолированного коридора. В зависимости от ширины коридора и шкафов выпускается длиной 750, 1200, и 1500 мм и шириной 300, 400, 600, 750 и 800мм. Панель состоит из металлической рамы и поликарбонатной пластины, вставляемой в нее. Пластина лежит в раме под собственным весом и может быть приподнята для удобства эксплуатации.

Потолочная панель с аварийным открыванием

Потолочная панель предназначена для установки поверх изолированного коридора. В зависимости от ширины коридора и шкафов выпускается длиной 750, 1200, и 1500 мм и шириной 600, 750 и 800мм. Панель состоит из металлической рамы и поликарбонатной пластины, закрепленной на двух осях. Одна ось фиксации является жесткой, вторая удерживается за счет электромагнитного держателя. В случае отключения управляющего сигнала держатель разблокируется и панель поворачивается вокруг жесткой оси, обеспечивая доступ в пространство коридора для работы системы пожаротушения.

Заглушка над шкафом

Заглушка предназначена для установки вертикально над шкафом или внутрирядным кондиционером для добора необходимой высоты до общего уровня ряда шкафов. Размер заглушки определяется в зависимости от ширины шкафа и необходимой высоты. Панель состоит из металлической пластины и элементов крепления. По отдельному согласованию возможна разработка заглушек с прозрачной вставкой из монолитного поликарбоната.

Заглушка между шкафами

Заглушка предназначена для установки вертикально между шкафами или прочими элементами коридора для изоляции пустого пространства, колонн и пр. Размер заглушки и места крепления определяются в зависимости от размеров проёма, которые требуется заизолировать. Заглушка состоит из металлической пластины и элементов крепления. По отдельному согласованию возможна разработка заглушек с прозрачной вставкой из монолитного поликарбоната.

ПВХ-завеса

ПВХ-завесы предназначены для установки с торца изолированного коридора. Размер кронштейна определяется в зависимости от ширины коридора индивидуально. Количество и длина полос ПВХ определяется от площади дверного проема с запасом по высоте и 25% перекрытием полос по горизонтали.

Кронштейн для крепления потолочной панели к боковой стене

Кронштейн предназначен для крепления потолочных панелей, если коридор с боковой стороны примыкает к стене. Размер кронштейна определяется в зависимости от длины коридора индивидуально

Изоляция переднего цоколя шкафа

Изоляция переднего цоколя шкафа применяется для избежания перетечек воздуха в нижней части переднего фронта шкафа. Состоит из металлической пластины, изготовленной под требуемый размер, и элементов крепления. Расположение крепежных отверстий зависит от модели шкафа. В случае изоляции шкафов производства C3Solutions комплект изоляции переднего цоколя шкафа не требуется, т.к. он поставляется совместно со шкафом.

Специалисты ICS подробно комментируют назначение, особенности и способы применения новых компонентов Siemon для изоляции горячих/холодных коридоров в центрах обработки данных

В июле 2016 г. компания Siemon объявила о расширении линейки продукции для изоляции горячих/холодных коридоров в центрах обработки данных. Специалисты компании ICS подробно комментируют назначение и особенности новых компонентов, их отличие от прежних видов продукции и способы применения в современных ЦОД.

Существует два принципиальных подхода к физическому разделению горячих и холодных потоков:

изоляция потоков нагретого воздуха (горячих коридоров),
изоляция потоков охлаждающего воздуха (холодных коридоров).

В рамках первого подхода компания Siemon еще в 2010-11 г. выпустила "каминные трубы" для установки на шкафы Siemon глубиной 1,2 м.

"Каминные трубы" можно устанавливать как на шкафы VersaPOD, так и на шкафы серий V600 и V800. Трубы устанавливаются на верхнюю крышку шкафов глубиной 1,2 м, стандартные вырезы предусмотрены конструкцией. Для усиления направленного движения воздуха в дополнение к естественной конвекции и разности в давлении воздуха в вырезы могут устанавливаться вентиляторные блоки в нужном количестве. Поскольку "каминные трубы" Siemon регулируются по высоте, их можно подгонять по месту между шкафами высотой 42, 45 или 48U и верхними воздуховодами, которые выведут нагретый воздух из горячего коридора. В дальнейшем нагретый воздух либо подается на вход в блоки охлаждения, либо выводится из ЦОД за пределы здания. "Каминные трубы" используются в сочетании со сплошными тыльными дверцами шкафов, и такое решение обеспечивает надежную изоляцию и отвод потоков нагретого воздуха от активного оборудования.

Второй подход подразумевает перекрытие холодного коридора и предотвращение утечек охлаждающего воздуха как через верх шкафов, так и через открытые края коридора. Такие решения компания Siemon предлагает с 2012-13 г.

Холодный коридор закрывается сверху горизонтальными панелями, которые изготовлены из светопроницаемого пластика. С торцов коридоры закрываются системой одинарных или двойных дверей (могут закрываться вручную или иметь конструкцию, при которой створки закрываются сами), либо коридор с одной стороны перекрывается глухими торцевыми панелями. В сочетании с таким решением используются перфорированные лицевые и тыльные дверцы шкафов. Охлаждающий воздух, поступающий из-под фальшпола, не имеет другого пути, кроме как пройти насквозь через шкафы с оборудованием, эффективно охлаждая его.

Поскольку в ЦОД могут использоваться шкафы различной высоты, а помещение машинного зала может иметь сложное строение и включать колонны, выступы и углы, в модельный ряд включены различные панели-заглушки и кронштейны, обеспечивающие совместимость компонентов и пригодность решений Siemon для разных вариантов установки.

С июля 2016 г. компания Siemon включает в список компонентов решение для изоляции горячих воздушных потоков не только при помощи "каминных труб", но и при помощи перекрытий из поликарбонатных панелей.

Внешне такое решение может напоминать перекрытие для холодного коридора, однако они принципиально различаются по конструкции. Система перегородок, изолирующих горячий коридор (HAC, Hot Aisle Containment, на рисунке слева), использует вертикальные перегородки и перекрытия, "надстраивающие" горячий коридор вверх, до стыковки с фальшпотолком машинного зала. Система перегородок, изолирующих холодный коридор (CAC, Cold Aisle Containment, на рисунке справа), использует горизонтальные панели, наглухо закрывающие холодный коридор сверху. Роднят эти два решения используемые материалы: светопроницаемый поликарбонат для панелей, окрашенные порошковой краской кронштейны и крепежные элементы (стиль полностью соответствует линейкам шкафов VersaPOD, V600 и V800), а также конструкции дверей и панелей для перекрытия торцов коридоров.

Принципиальное отличие нового решения для изоляции горячих коридоров состоит в том, что если "каминная труба" устанавливалась на каждый шкаф в отдельности, то новое решение изолирует коридор как единое целое. Количество рядов труб над шкафами равнялось количеству рядов шкафов в машинном зале. Соответственно, стыковка с отводными воздуховодами осуществлялась для каждой трубы в отдельности. Использование перегородок из рам и пластин позволяет сделать общее перекрытие для всего горячего коридора и вывести его на уровень фальшпотолка, что может быть более простым и экономичным решением.

При этом «каминные трубы» остаются разумной альтернативой в тех случаях, когда потребность в более эффективном охлаждении имеется не во всем машинном зале, а только в отдельных зонах − например, в группе шкафов, где установлено наиболее мощное оборудование и где имеющееся тепловыделение требует принятия дополнительных мер для отвода тепла.

Пластины для изоляции как горячих, так и холодных коридоров могут изготавливаться с размерами под заказ с учетом индивидуальных особенностей объекта. Суммарная длина ряда шкафов, имеющих различную ширину, может отличаться не только от объекта к объекту, но и от машинного зала к машинному залу и даже от ряда к ряду в одном и том же зале. Может разниться и расстояние между верхним краем шкафов и уровнем фальшпотолка. Это потребует установки вставок и пластин, сделанных под конкретный размер, и компания Siemon изготавливает такие компоненты под заказ.

Компоненты для изоляции горячих (HAC) и холодных (CAC) коридоров можно разделить на несколько основных группы:

Читайте также: