Кондиционирование воздуха в серверных помещениях на базе кондиционеров ROYAL Clima с системой ротации и резервирования

HISENSE: спонсорская деятельность в поддержку спортаHISENSE: производственная база дивизиона систем кондиционированияКондиционирование воздуха в серверных помещениях на базе кондиционеров ROYAL Clima с системой ротации и резервирования

На сегодняшний день трудно представить себе функционирование современной, развивающейся компании без использования серверного оборудования, которое обеспечивает бесперебойную обработку, хранение и обмен информацией.

Как правило, дорогостоящее серверное оборудование располагается в специальных выделенных технологических помещениях – серверных комнатах, где создаются и поддерживаются определённые эксплуатационные условия, в том числе климатические.

Для обеспечения необходимого микроклимата в серверных помещениях, в первую очередь, потребуется правильный подбор систем кондиционирования и их дальнейшая установка.

Система кондиционирования серверной обеспечивает поддержание в помещении заданных режимов температуры. Такой контроль микроклимата связан со спецификой работы оборудования: возможность локальных перегревов может стать причиной поломок в информационно-коммуникационных системах, что ведёт к потере важных данных и к общему срыву работы.

Кондиционирование серверной комнаты – это не просто поддержание необходимого температурного режима, а также продуманное размещение кондиционеров, учитывающее зоны локальных максимальных тепловыделений, создаваемых серверным оборудованием.

В качестве экономичного и надежного решения для обеспечения бесперебойной работы хорошо зарекомендовали себя on/off сплит-системы ROYAL Clima серии ENIGMA Plus (Рис. 1.) большой мощности 18000 – 30000 BTU (модели RC-E51HN, RC-E64HN и RC-E80HN), сплит-системы ROYAL Clima тсерии PRIMA (модели RC-P60HN и RC-P76HN), а также серии TRIUMPH.

Перечисленные сплит-системы обладают рядом преимуществ, которые обусловлены особенностями серверных помещений. Так сплит-системы марки ROYAL Clima имеют компактные размеры, что позволяет размещать их в зачастую маленькие по площади серверных комнатах. Еще одно преимущество – высокая холодопроизводительность, несмотря на скромные габариты. Например, сплит система ROYAL Clima серии ENIGMA Plus  (модель RC-E64HN) при ширине 90 см обладает холодопроизводительностью 6,4 кВт.

Также стоит отметить, что сплит-системы ROYAL Clima создают мощный управляемый воздушный поток, который можно направить в ту область серверной комнаты, где тепловыделение наиболее значительно. Для сравнения кассетные сплит-системы не могут создать аналогичный по силе и направленности воздушный поток, так как его распределение идет сразу по четырем направлениям. Другие типы полупромышленных сплит-систем – канальные или напольно-потолочные – имеют гораздо большие габариты по сравнению с бытовыми кондиционерами ROYAL Clima.

Рис. 1 Сплит-системы ROYAL Clima серии ENIGMA Plus

Необходимо отметить, что в отличие от квартиры или офисного помещения, охлаждение в серверной требуется круглогодично. Однако работа бытовых кондиционеров не возможна при температуре наружного воздуха ниже заявленных в техническом паспорте завода изготовителя (0°С, иногда 10°С). Это связано с тем, что отрицательная температура наружного воздуха приводит к аварийной работе, сокращению срока службы и выходу сплит-системы из строя.

Для обеспечения круглогодичной работы в режиме охлаждения необходимо применение специальных низкотемпературных комплектов (НТК). Данные комплекты состоят из регулятора давления конденсации (Рис.2.), нагревателей картера, капиллярной трубки и дренажного шланга. Низкотемпературный комплект необходим для того чтобы обеспечить работоспособность систем кондиционирования воздуха при температуре окружающей среды до35°С.

Нагреватель картера, входящий в состав зимнего комплекта, опоясывает компрессор в нижней его части и решает проблему «холодного» пуска компрессора, подогревая масло. В качестве нагревателя используется саморегулирующийся греющий кабель с концевой муфтой.

Главным достоинством данного кабеля является его свойство изменять мощность обогрева в зависимости от окружающей температуры. Таким образом достигается наиболее оптимальный режим работы – кабель нагревается тем сильнее, чем ниже температура окружающего воздуха или компонента, на котором он установлен. Нагреватель капиллярной трубки реализуется таким же кабелем и работает по аналогичному принципу.

Стоит отметить, что сплит-системы ROYAL Clima при установке низкотемпературного комплекта работают в режиме «охлаждение» при температурах уличного воздуха до 35°С.

Рис. 2. Регулятор давления конденсации

Регулятор давления конденсации – это микропроцессорная система, необходимая для обеспечения работоспособности сплит-систем, работающих в режиме «охлаждение» либо в режиме «охлаждение-нагрев» номинальной мощностью до 14 кВт с помощью изменения скорости вращения вентилятора наружного блока кондиционера в зависимости от температуры окружающей среды.

Регулятор поддерживает давление конденсации на номинальном уровне независимо от колебаний температуры окружающей среды благодаря изменению расхода воздуха через теплообменник конденсатора внешнего блока. В качестве регулирующего элемента используется полупроводниковый термодатчик, закреплённый на «калаче» конденсатора внешнего блока. Таким образом при глубоких отрицательных значениях температуры окружающего воздуха, вентилятор наружного блока останавливается полностью и горячий хладагент остывает и конденсируется сам, просто за счет теплообмена, протекающего без обдува теплообменника.

Важным вопросом организации работы системы кондиционирования воздуха в серверных помещениях является надежность. Если кондиционирование воздуха в офисе прекратится, то люди, конечно, почувствуют дискомфорт, но смогут продолжить работу. В то время, как сбой охлаждения серверной комнаты повлечет за собой выход из строя дорогостоящего оборудования за сравнительно короткий период.

Система охлаждения серверной не может считаться надежной, если она не обеспечивает резервирование охлаждающего оборудования.

Вопрос гарантии постоянной работы системы охлаждения всегда стоит обособленно и на базе какого бы оборудования не выполнялось охлаждение всегда требуется резерв.

Существует несколько основных видов резервирования: N, N+1, 2N, где обозначение N происходит от английского слова «need», что в переводе обозначает «необходимость», то есть количество элементов, которые выполняют одинаковые функции для реализации поставленной задачи.

В зависимости от выбранной схемы резервирования можно говорить об отказоустойчивости системы: чем система сложнее, тем она дороже и, соответственно, более устойчива к отказам и ошибкам.

Схема N. Особенность такой схемы резервирования в том, что как такового резервирования в ней нет, а надежность зависит от каждого отдельного кондиционера N. При сбое в работе любого из них может быть прекращена вся работа системы. Причина в том, что, когда один из элементов выходит из строя, его нагрузку перераспределить будет некуда. А значит начнется перегрев в помещении, со всеми негативными последствиями, мы крайне не рекомендуем использовать подобную схему работы.

Схема N+1 – схема с одним резервным кондиционером N. В системе N+1 резервный кондиционер остается незадействованным в работе до тех пор, пока в системе не произойдет сбой одного из основных элементов. В случае возникновения такого сбоя, резервный кондиционер примет на себя всю его нагрузку. Для систем с одним рабочим блоком эта схема соответствует 100% резервированию.

Схема 2N – это схема со 100% резервом всех рабочих кондиционеров, при любом количестве рабочих блоков. При выходе из строя любого кондиционера, есть резервный блок, который примет на себя его нагрузку.

Для схем N+1 или 2N есть возможность реализовать систему ротации, для равномерного распределения часов работы между основными и резервными сплит-системами.

Одним из основных устройств, использующихся для организации резервирования, является блок ротации кондиционеров. Его основной функцией является переключение между рабочим и резервным кондиционером в заданном интервале времени, путем включения/выключения кондиционеров.

Блок ротации дает возможность попеременного включения кондиционеров, очередность и периодичность которого устанавливается пользователем самостоятельно. Также блок осуществляет переключение со сплит-системы выключившейся по аварии на резервную. В этом случае в локальную сеть оповещения предприятия передается код неисправности. Устройство ротации контролирует температуру в серверной, с помощью собственного датчика, и в случае ее роста, подключает дополнительную климатическую технику.

Для экономии электроэнергии, повышения отказоустойчивости бытовых on/off кондиционеров, а также для обеспечения бесперебойного функционирования охлаждения, очень часто применяется схемы резервирования и попеременного переключения кондиционеров, выполненные на основе блоков ротации БУРР (Рис.3) и БИС (Рис.4).

Основной блок работает в комплекте с исполнительными модулями БИС, которые устанавливаются по одному на каждый кондиционер, их может быть до 15. Блок БУРР оснащен собственным датчиком температуры, на основании данных которого и происходит диагностика работы климатической техники. Принцип его работы заключается во включение или выключение определенной группы устройств охлаждения. Команды, включающие или отключающие оборудование, с базового блока передаются на исполнительные по радиоканалу. Расстояние между исполнительными блоками может достигать 50 м, но возникает возможность некорректной работы из-за наложения помех от стороннего радиоэлектронного оборудования, поэтому рекомендовано сократить расстояние до минимально возможного, с целью получения стабильного сигнала. Эти блоки передают сигналы на кондиционер, посредством ИК канала. Программирование действий ИК излучателей на включение или выключение определенных климатических приборов осуществляется с помощью базового модуля. Перед первым запуском «базы», с помощью панели ввода данных устанавливаются предельные величины температуры в помещении.

Рис. 3 Блок ротации БУРР-1

Устройство ротации кондиционеров позволяет мгновенно ввести в эксплуатацию резервную климатическую технику ROYAL Clima. В случае отказа основного кондиционера или нарушение его нормальной работы происходит резкое повышение температуры в серверной. Именно это и служит сигналом для базового блока, и он выдает команду на подключение резерва. Также подключение дополнительной группы климатической техники происходит, при недостатке производительности основной. Блок управления эффективно перераспределяет нагрузку между нескольких групп кондиционеров, для обеспечения выработки ими одинакового моторесурса. Продолжительность наработки до переключения между группами определяется пользователем самостоятельно. Применение приборов БУРР и БИС позволяет автоматически отключать сплит-системы, и передавать в общую сеть команды «Авария» или «Пожар». К основным достоинствам использования БУРР и БИС можно отнести:

• Простота монтажа,

• Простота настройки,

• Отсутствие необходимости прокладки линий коммуникаций к каждому прибору.

Рис. 4 Исполнительный блок БИС-1

Блок ротации БУРР не обязательно монтировать в том же помещении, его можно установить в смежном. Применение блоков ротации для обеспечения одинаковой наработки основных и резервных сплит-систем, дает возможность существенно продлить их ресурс благодаря равномерному вводу в эксплуатацию и контролю температуры в обслуживаемом помещении.

Таким образом выбор системы охлаждения серверных это сложная задача и для решения нужно не только использовать низкотемпературные комплекты РДК, для круглогодичного поддержания требуемых параметров воздушной среды. Недостаточно определить необходимую для данного проекта схему резервирования и оснастить все блоки системой резерва и ротации, но и использовать качественное, надежное и хорошо зарекомендовавшее себя в работе оборудование, такое как ROYAL Clima серий ENIGMA Plus, PRIMA и TRIUMPH.