26 мая 2022 года,
Москва, СтартХаб                    
Схема проезда
 
Присоединяйтесь к группе IKS Data Center Conference     Поделиться с коллегами

Легенды и мифы прецизионного кондиционирования - 2

Статьи

11.01.2013   Автор: Михаил Балкаров

Легенды и мифы прецизионного кондиционирования - 2

Автор: Михаил БАЛКАРОВ

ИКС № 12 2012 стр. 76

Миф 1. Свободное охлаждение невозможно в теплом климате

Практика показывает, что классические системы с чиллерным фрикулингом вполне эффективны даже в Греции и Испании. Наиболее важный параметр для использования свободного охлаждения – стоимость электроэнергии, а не климат. Как это ни парадоксально, гораздо сложнее обеспечить фрикулинг в сильные морозы.

Кстати, набирающее популярность адиабатическое охлаждение, основанное на испарении воды, вообще практически не зависит от температуры наружного воздуха. Для него важны только влажность и наличие дешевой воды.

Миф 2. Концентрация гликоля подбирается для предотвращения замерзания 

Этим правилом можно руководствоваться в теплом климате. Но в сильные холода, такие, как на большей части территории нашей страны, мы сразу попадаем в среду действия мифа. Проблема в том, что при снижении температуры у растворов гликоля значительно возрастает вязкость. Раствор не замерзает, но его становится практически невозможно прокачивать. 

Единственное реально работающее решение – обеспечивать относительно высокую температуру теплоносителя. Поэтому все теплообменники должны работать одновременно и должна присутствовать тепловая нагрузка. 

В нештатной ситуации система может замерзнуть, но без повреждения труб и теплообменников. В некоторых системах имеет смысл специально замораживать часть теплообменников для уменьшения интенсивности отдачи тепла в сильные морозы. 

В справочнике ASHRAE* даются четкие рекомендации: «В периоды простоя в холодную погоду для предотвращения повреждения оборудования (например, для подготовки к зиме теплообменника в системе HVAC) достаточно 30%-ного (по объему) раствора этиленгликоля или 35%-ного (по объему же) раствора пропиленгликоля». 

Миф 3. Система охлаждения подбирается только по производительности 

На самом деле в первую очередь должна проверяться способность системы подать нужное количество воздуха. 

Для охлаждения серверного оборудования воздуха нужно много – до 1 м3/с на 12 кВт тепловыделения, если допустимый перепад температур задан в 10°. Перепад температур на входе и выходе сервера – величина паспортная. В современных моделях блейд-серверов он может достигать 30°. Это, с одной стороны, хорошо, поскольку воздуха требуется подавать в три раза меньше, с другой стороны, температура на выходе становится на эти же 30° выше, что может приводить к другим проблемам. 

Миф 4. Производительность оборудования можно подобрать по каталогам 

Изготовители кондиционеров зачастую не указывают явную производительность, поэтому нельзя просто ориентироваться на номинал, не глядя в документацию. Кроме того, производительность зависит от состояния воздуха – чем теплей и суше воздух на входе в кондиционер, тем коэффициент явной производительности ближе к 1, тем большая часть холодильной мощности расходуется с пользой, а не на ненужное осушение воздуха. Тем более что убыль воды из воздуха приходится восполнять, затрачивая на это дополнительное количество энергии и ресурс увлажнителей. 

У моделей нижнего ценового диапазона производительность может заметно отличаться от заявленной, причем обычно в меньшую сторону. Даже сертификация Eurovent для продуктов высшего класса допускает отклонения ±7%. 

Кроме того, номинал указывается для определенной температуры на улице, следовательно, с ростом температуры производительность падает, даже при увеличенных внешних блоках. 

Оптимальный способ подбора оборудования – это специализированная программа от производителя. 

Миф 5. Теплый воздух поднимается к верху стойки 

При нагреве воздуха его плотность уменьшается. В теории это приводит к тому, что более теплый воздух поднимается вверх (рис. 1). Оценим этот процесс количественно. 

Пусть воздух с 18°C и 60% RH нагревается до 30°C и 25% RH. Его плотность при этом уменьшится с 1,2 кг до 1,15 кг на 1 м3. На этот кубометр из-за разности в весе (0,05 кг) действует сила Архимеда, равная 0,5 Н, что приводит к его подъему с ускорением 0,43 м/с2 (a = F/m). То есть на высоту стойки (2 м) воздух с пола поднимется примерно за 3 с (t = √2s/a). 

Но рассчитывать на естественную циркуляцию теп-лого воздуха можно только в случае низкой плотности мощности в стойке. Горизонтальные скорости воздуха, который гонят вентиляторы серверов, намного превосходят скорость конвективного подъема даже в нашем идеальном случае. Пусть стойка по горизонтали занимает 0,4 м ширины горячего коридора. Воздух будет успевать подняться до ее верха только при горизонтальной скорости не более 0,15 м/с (v = s/t). В этом случае стойка сечением 1,2 м2 (600 мм × 2000 мм) потребляет воздуха не больше 0,16 м3/с. Если исходить из того, что на отвод 1 кВт тепла требуется 0,075 м3/с воздуха (старое оборудование), то тепловыделение стойки не должно превышать 2 кВт. 

На практике же подъем горячего воздуха еще меньше. Во-первых, при мало-мальски разумной расстановке оборудования горячий воздух выбрасывается не в зону холодного воздуха, а в такой же горячий, что уменьшает разницу плотностей и соответственно подъемную силу. Во-вторых, в реальности конвективный подъем значительно замедляется из-за возникающих сил трения. Так что его скорость меньше примерно на порядок. 

Миф 6. Сопротивление решеток фальшпола должно быть минимальным 

На самом деле перфорированные плитки – эффективный механизм регулировки подачи воздуха. Характеристики плиток с разным уровнем перфорации, рассчитанные по формуле из книги И.Е. Идельчика**, приведены на рис. 2. 

Сопротивление плиток при классическом варианте фальшпольного охлаждения должно выбираться таким образом, чтобы, с одной стороны, была обеспечена необходимая подача воздуха, а с другой стороны, падение давления на них было бы больше, чем остальные изменения давления, как статические, так и динамические. Ведь элемент с наибольшим сопротивлением оказывает наибольшее влияние на процесс. 

В случае применения контейнеризации роль такого демпфирующего элемента переходит к замкнутому пространству контейнера, поэтому решетки действительно имеет смысл выбирать с максимально открытым (живым) сечением. 

Миф 7. Сопротивление подфальшпольного пространства вызывает проблемы 

Идеи насчет важности сопротивления трения пропагандируются некоторыми производителями активных вентиляторных плиток. Разумеется, размещать лотки, трубы и кабели поперек потока воздуха – это дурная практика. Тем не менее основные проблемы возникают вовсе не из-за сопротивления трения. Сильнее всего на неравномерность подачи влияет именно динамическое падение давления, приводя к уменьшению подачи и даже подсосу воздуха в фальшпол рядом с кондиционерами. Оно же приводит к значительным колебаниям подачи при переключении между разнесенными в пространстве кондиционерами. 

Миф 8. Серверная требует трехкратного воздухообмена 

Серверная – это не то место, где постоянно находится персонал. Поэтому вентиляцию можно и нужно сводить к минимуму, достаточному для поддержания небольшого избыточного давления. Происхождение данного заблуждения – бессмысленные и беспощадные требования действующей Инструкции по проектированию зданий и помещений для электронно-вычислительных машин (СН 512-78). Учитывая скорость прогресса вычислительной техники, очевидно, что этот документ устарел еще в момент написания. 

К счастью, в проекте можно указать следующее: «Согласно п. 1.1 инструкции, ее нормы не распространяются на здания и помещения для электронно-вычислительных машин, устанавливаемых в соответствии со специальными требованиями». Поэтому далее ее положения используются в качестве рекомендательных, а не обязательных. 

Миф 9. Для проекта берутся параметры А или Б из СНиП по климатологии 

Увы, с годами нормативные документы иногда становятся хуже. В старом СНиП был параметр В – абсолютные максимумы. Именно эта величина и должна использоваться при проектировании критических задач. Вряд ли заказчик одобрит работоспособность системы на уровне 0,98 в течение года. Замечу, что, согласно п. 5.12 СНиП 41-01-2003 «Отопление, вентиляция и кондиционирование», в задании на проектирование допускается принимать более низкую температуру наружного воздуха в холодный период года и более высокую температуру наружного воздуха в теплый период. 

хххххх 

 

Надеюсь, этот краткий анализ мифов поможет избежать типичных ошибок или пригодится при обосновании выбираемых решений.   

___________________________________

 *ASHRAE Handbook Fundamentals. American Society of Heating, Refrigerating и Air-Conditioning Engineers. 2009.

 **И.Е. Идельчик. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. 3-е изд. М.: «Машиностроение», 1992.

СПОНСОРЫ И ПАРТНЕРЫ

Серебряный спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Спонсор
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки
Партнёр выставки