Охлаждение центров обработки данных в тропическом климате: инженерные заметки

Охлаждение центров обработки данных в тропическом климате: начните с условий площадки

Краткий ответ

Первичные диапазоны охлаждения ZT:  

• 5–8 кВт/стойка: резервированное (N+1) кондиционирование воздуха внутри ряда;
• 15–30 кВт/стойка: охлаждение внутри ряда с организацией потока воздуха;
• 30–50 кВт/стойка: теплообменник на задней дверце стойки или гибридная воздушно-жидкостная система;
• свыше 50 кВт/стойка: жидкостное охлаждение на уровне чипов как практически целесообразный вариант;
• 100+ кВт/стойка: индивидуально проектируемая жидкостная система охлаждения с отдельной проверкой остаточного воздушного охлаждения.

Примечание к полевым данным: файл погодных условий является расчётным входным параметром

Запрос нередко поступает с двумя строками: «тропический объект» и «высокая температура окружающей среды». Ни одна из этих формулировок не представляет собой точку рабочей нагрузки оборудования.

Используйте утверждённый проектный файл погодных условий. Температура сухого термометра влияет на оборудование воздушной стороны и теплоотвода; температура мокрого термометра имеет значение там, где задействован процесс испарения; влажность определяет риск образования точки росы. Пыль, воздействие соли и ограничения по водоснабжению также могут повлиять на выбор оборудования. Не копируйте значения климатических параметров из другого города или из общего брошюрного описания.

ASHRAE Серия Datacom предоставляет теплотехнические рекомендации, тогда как сингапурский документ IMDA Green Data Centre Roadmap даёт контекст нормативно-политических требований. Однако окончательное проектирование определяется данными погодных условий проекта и эксплуатационными пределами ИТ-оборудования.

Расчётные входные параметры, подлежащие объединению на одном листе

Отмечать неизвестные параметры как открытые, а не скрывать их в предположениях.

Входные данные ИТ и стоек

• оборудование и пиковая нагрузка в каждой стойке;
• воздушный поток серверов и допустимые условия на входе;
• покрытие холодной пластины и остаточная воздушная нагрузка;
• вес стойки, зона обслуживания и рост нагрузки.

Входные данные площадки и инженерных систем

• утверждённые значения сухого и мокрого термометров и влажности;
• внутренний климатический диапазон;
• доступность воды, её химический состав и ограничения;
• избыточность, экспозиция на открытом воздухе и расположение теплоотвода.

Входные данные для управления и ввода в эксплуатацию

• датчики точки росы и логика сброса охлаждающей жидкости;
• сигнализация утечек, изоляция и стратегия слива;
• испытательные нагрузки, критерии приемки и точки контроля энергопотребления.

Сначала нагрузка стойки, затем маршрут охлаждения

Читайте эту таблицу как предварительный фильтр, а не как график выбора. Уплотнённая стойка, часть тепла которой отводится через холодные пластины, всё равно может создавать значительную нагрузку на воздушное охлаждение помещения. Напротив, в помещении с более низкой плотностью размещения оборудования проблемы с температурой воздуха на входе могут возникнуть даже при кажущегося достаточного общего охлаждающего потенциала — если система герметизации работает неэффективно.

Жидкостно-охлаждаемые стойки ZT поддерживают мощность от 30 кВт до 100 кВт и выше; используются коллекторы из нержавеющей стали марки 304, шланги из EPDM и быстросъёмные соединители сухого типа. Проверьте совместимость теплоносителя и допустимые давления.

Краткая проверка нагрузки по проектной документации

Используйте арифметику на уровне стоек до обсуждения количества оборудования. В казахстанской эталонной реализации ZT использовались три 40-футовых контейнера с общей ИТ-нагрузкой 168 кВт на 24 стойки:

Этот результат попадает в диапазон 5–8 кВт/стойка, где в проекте применялось резервирование N+1 для кондиционеров, встроенных в ряд. Расчёт не доказывает, что каждая стойка имела точно 7 кВт. График расстановки стоек по-прежнему определяет локальный воздушный поток и размещение оборудования.

То же предостережение относится и к стандартной 40-футовой конфигурации. Общая ИТ-ёмкость контейнера составляет 40–70 кВт — это не плотность нагрузки на стойку. В задокументированном случае с 40 кВт на восемь стоек результат равен 5 кВт/стойка.

Общая нагрузка на контейнер, нагрузка на стойку, мощность охлаждающего блока и тепловая мощность CDU — это разные величины. Для них следует использовать отдельные столбцы.

Точка росы: явно примите управляющее решение

Риск конденсации не устраняется указанием «контроль влажности» в техническом задании.

Сначала определите все поверхности, которые могут охлаждаться посредством контура технологии: холодные пластины, шланги, коллекторы, быстросъёмные соединители и открытые трубопроводы. Затем сравните минимальную ожидаемую температуру поверхности или хладагента с точкой росы в помещении при нормальной эксплуатации, запуске, открытии дверей, отказе системы управления и техническом обслуживании.

Описание логики управления должно ответить на четыре вопроса:

• Какие датчики определяют точку росы в помещении?
• Какой минимальный перепад температур требуется между точкой росы и температурой подачи хладагента?
• Снижает ли система CDU заданную температуру, выдаёт ли предупреждение, ограничивает нагрузку или прекращает поток при приближении к предельному значению?
• Что происходит при отказе датчика влажности или температуры?

Ответы зависят от конкретного проекта. Они должны соответствовать допустимым пределам ИТ-оборудования. Не вводите произвольный запас по точке росы только потому, что он присутствовал в другом проекте.

Теплоизоляция может снизить степень воздействия на поверхность, однако она не является единственным средством контроля. Соединения, клапаны и сервисные соединения остаются уязвимыми. При вводе в эксплуатацию следует проверять логику работы датчиков и последовательность срабатывания аварийных сигналов, а не только стабильность работы в установившемся режиме.

Блок централизованного охлаждения (CDU) и проверки остаточного воздуха

Блок централизованного охлаждения (CDU) обеспечивает разделение и управление контурами объекта и технологических систем. Диапазон мощности CDU компании ZT составляет от 200 до 1400 кВт, регулирование температуры на вторичной стороне — с точностью до ±1 °C. Доступна конфигурация 1+1, охватывающая насосы, приборы, электропитание и системы связи.

График закупок должен содержать указание тепловой нагрузки при заявленных условиях контура, типа теплоносителя и смачиваемых материалов, расхода, давления, фильтрации, систем управления, пояснения термина «1+1» на уровне компонентов, электропитания, изоляции и обнаружения утечек. В нём также должно быть указано количество тепла, отводимого компонентами, не имеющими жидкостного охлаждения. Для центра обработки данных с жидкостным охлаждением расчёт воздушной нагрузки остаётся обязательным.

Примечания по оборудованию воздушной стороны

ZT предлагает непосредственные испарительные блоки рядового размещения мощностью от 15 до 62,6 кВт и чиллерные блоки на охлаждённой воде мощностью от 32,9 до 61,4 кВт с коэффициентом полезного охлаждения выше 95 %. Номинальная мощность не соответствует расчётной рабочей нагрузке. Запросите данные по производительности при проектных условиях, примените резервирование и проверьте самый нагруженный стойк при техническом обслуживании.

Для систем локализации требуется чертёж с указанием заглушек, отверстий для кабелей и воздушных потоков. Стойки ZT обеспечивают степень перфорации свыше 80 % и статическую грузоподъёмность до 3000 кг; окончательные значения подтверждаются для предложенной модели стойки.

Проверка закупок

Прежде чем принять предложение поставщика, проверьте следующие пункты по порядку:

• нагрузки на стойки указаны по каждой отдельно, а не только в виде среднего значения;
• указан источник метеоданных и проектные климатические условия;
• мощности оборудования приведены для проектных рабочих точек;
• тепловые нагрузки со стороны воздушного и жидкостного контуров согласованы с общей тепловой нагрузкой ИТ-оборудования;
• резервирование описано как топология, с чётким указанием резервируемых компонентов;
• логика контроля точки росы включает обработку аварийных ситуаций датчиков и состояний запуска;
• Материалы ЦОД, охлаждающая жидкость, фильтрация и соединители совместимы;
• оборудование для отвода тепла включает насосы, системы управления и вспомогательные нагрузки;
• заводские испытания охватывают сигнализацию, блокировки, утечки и отказ резервного компонента;
• номера сертификатов и их области применения соответствуют точной предложенной конфигурации.

ZT указывает в перечне своих сертификатов ISO 9001, CE, CCC, TUV, RoHS, UL и TIA-942. Проверьте область применения сертификата для предложенной сборки.

PUE: Укажите границу до числа

ZT зафиксировала годовой показатель PUE ниже 1,2 при полной возможности жидкостного охлаждения с холодными пластинами в 2024 году; в её справочнике указаны значения 1,5–2,0 для традиционных воздушно-охлаждаемых объектов. Это ограниченные данные, а не гарантия для тропических площадок.

Укажите, измеряется ли PUE или рассчитывается модельным путём, является ли он годовым или мгновенным, а также какие вспомогательные нагрузки включены в границу измерения. Также укажите профиль нагрузки, климатические условия, на которых основан расчёт, и последовательность отвода тепла. См. раздел Ресурс Green Grid по PUE . Окончательные целевые значения требуют проектно-специфического анализа и согласованного плана измерений.

Часто задаваемые вопросы

Какая система охлаждения наиболее эффективна для центра обработки данных в тропическом климате?

Единой наилучшей системы не существует. Сначала выберите архитектуру охлаждения исходя из плотности размещения ИТ-оборудования в стойке, затем проверьте её соответствие погодным условиям площадки, уровню влажности, ограничениям по водоснабжению, техническим возможностям ИТ-оборудования, требованиям к резервированию и нагрузке на систему отвода тепла.

Может ли воздушное охлаждение внутри ряда использоваться для стоек с ИИ-оборудованием?

ZT анализирует воздушное охлаждение внутри ряда с герметизацией при плотности нагрузки 15–30 кВт/стойка. При плотности 30–50 кВт/стойка рассмотрите охлаждение через заднюю дверь или гибридные решения. При плотности свыше 50 кВт/стойка практическим решением становится жидкостное охлаждение непосредственно чипов.

Устраняет ли охлаждение непосредственно чипов необходимость в охлаждении помещения?

Обычно нет. Компоненты вне контура холодной пластины могут отводить тепло в воздух. Оцените эту остаточную тепловую нагрузку на основе актуальных технических данных ИТ-оборудования.

Как проверить риск образования точки росы?

Сравните минимальную ожидаемую температуру хладагента или поверхности с точкой росы в помещении во всех режимах: нормальной эксплуатации, запуска, аварии и технического обслуживания. Зафиксируйте расположение датчиков, логику сброса, сигнализацию и действия при отказе.

Какие мощности CDU указаны в каталоге ZT?

ZT перечисляет CDU мощностью от 200 до 1400 кВт, контроль температуры на вторичной стороне с точностью ±1 °C и возможность применения резервной конфигурации 1+1 для насосов, приборов, электропитания и систем связи.

Может ли ZT гарантировать годовой коэффициент PUE ниже 1,2 на жарком объекте?

Универсальная гарантия не вытекает из зафиксированного результата. В 2024 году ZT достигла годового значения PUE ниже 1,2 при полной реализации возможностей жидкостного охлаждения через холодные пластины, однако целевое значение PUE для конкретного проекта требует чётко определённых границ: базы погодных данных, профиля нагрузки, модели системы и метода измерений.

Что покупатель должен предоставить для первого инженерного обзора?

Предоставьте расписание стоек, список оборудования, распределение тепловой нагрузки между воздушным и жидкостным охлаждением, эксплуатационные ограничения, утверждённые погодные данные, информацию о воде, требования к резервированию, планировку объекта и предпочтительный способ отвода тепла.

Три ключевых вывода

• Используйте утверждённый файл погодных данных и расписание стоек. Термины «тропический климат» и средняя мощность на стойку недостаточны в качестве входных данных для проектирования.
• Рассматривайте точку росы как параметр управляющей последовательности. Укажите датчики, предельные значения, действия по сбросу, аварийные сигналы и состояния отказа.
• Согласуйте весь тепловой контур. Нагрузка ИТ-оборудования, остаточная воздушная нагрузка, тепловая мощность CDU и отвод тепла наружу должны быть согласованы до размещения заказа на оборудование.

О ZT

Компания ZT (ZheJiang ZhiTing Information Technology Co., Ltd), основанная в 2009 году, проектирует и производит предварительно собранные инфраструктурные решения для центров обработки данных на производственной площадке площадью 30 000 м² в провинции Чжэцзян, Китай; штат компании — более 200 человек. ZT производит CDU, системы охлаждения внутри ряда стоек, ИБП, стойки и программное обеспечение DCIM, а также предлагает жидкостно-охлаждаемые микромодули серии NEBULA. Сертификаты: ISO 9001, CE, CCC, TUV, RoHS, UL и TIA-942.

Обсудите входные параметры проектирования с ZT

Направьте список стоек, эксплуатационные ограничения ИТ-оборудования, файл метеоданных, информацию о водоснабжении, целевой уровень избыточности и ограничения по отводу тепла. Инженерная команда ZT может проанализировать варианты воздушного, гибридного или жидкостного охлаждения с учётом указанных входных данных.

Запросить техническую консультацию , просмотрите материалы ZT продуктами жидкостного охлаждения , либо ознакомьтесь с контейнерное решение для центра обработки данных .

Источники

• Серия ASHRAE Datacom
• IMDA Green Data Centre Roadmap
• Open Compute Project: Advanced Cooling Solutions
• TIA: Белая книга по центрам обработки данных — жидкостное охлаждение
• The Green Grid: PUE—A Comprehensive Examination