Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


  

Холодное решение “горячих” проблем

А. Г. Барсков

Увеличение плотности монтажа электронных компонентов и рост числа портов, сопровождающиеся уменьшением габаритных размеров оборудования и внедрением таких новых технологий, как IP-телефония (VoIP) и беспроводные ЛВС (WLAN), приводят к значительному повышению температуры в телекоммуникационных шкафах и комнатах. В этих условиях на первый план выходят кондиционеры, являющиеся одной из важнейших инженерных систем обеспечения бесперебойного функционирования информационных и телекоммуникационных комплексов.

Горячая “пицца”

С каждым годом производители ИТ- и телекоммуникационного оборудования стремятся выпускать все более компактные серверы и сетевые устройства — три юнита (U), два, один... В своих пресс-релизах фирмы любят похвастать серверами или коммутаторами высотой всего 1U. Для таких устройств американцы даже придумали специальное название: пицца-подобные. Понятно, что аппаратов высотой 1U в стандартный шкаф или стойку поместится значительно больше, следовательно, экономится место. Здорово! Если бы не одно “но” — уровень электропотребления в каждой стойке при этом, естественно, растет. И если еще несколько лет назад он в среднем составлял 1—2 кВт, то сейчас доходит до 6—8 кВт на стойку. Значит, повышается и тепловыделение. Вот вам и проблема!

Становясь тоньше, оборудование вместе с тем оснащается все большим числом портов. Если раньше компактные коммутаторы высотой 1U имели максимум 24 порта, то сейчас промышленность вовсю выпускает 48-портовые аппараты. Увеличение плотности портов ведет к увеличению числа кабелей и коммутационных шнуров в стойках. Висящая “борода” проводов не только портит внешний вид центра обработки данных и затрудняет поиск неисправностей, но и может перекрыть пути, по которым поступает охлаждающий воздух. В результате — перегрев оборудования, снижение его производительности, а возможно, и выход из строя. Тут как нельзя кстати вспомнить практическое правило, кото-рое гласит, что при каждом повышении температуры на 10 °C надежность ИТ-оборудования снижается на 50%.

Полную версию данной статьи смотрите в 9-ом номере журнала за 2004 год.

Популярные сегодня технологии VoIP и WLAN тоже, как это ни покажется на первый взгляд странным, пусть и косвенно, но способствуют повышению температуры внутри аппаратных шкафов. Дело в том, что для подачи электропитания на IP-телефоны и точки доступа беспроводных ЛВС используются специальные средства Power over Ethernet, которые существенно увеличивают уровень потребляемой мощности.

Приведенных примеров вполне достаточно, чтобы персонал ИТ-отделов и связисты со всей серьезностью отнеслись к проблеме перегрева оборудования. Решать ее, понятно, надо с помощью систем кондиционирования.

Первым делом — машины

Впервые термин “кондиционер” появился в 1815 г., когда француз Жан Шабаннес запатентовал метод “кондиционирования воздуха и регулирования температуры в жилищах и других зданиях”. Однако практической реализации идеи пришлось ждать почти 90 лет. Только в начале прошлого века американский инженер-изобретатель Уиллис Карриер собрал промышленную холодильную машину. Примечательно, что этот первый кондиционер предназначался не для создания приятной прохлады работникам, а для борьбы с влажностью, снижавшей качество печати в одной из типографий Нью-Йорка.

С тех пор вот уже сто лет кондиционеры постоянно совершенствовались — были изобретены сплит-системы, появились новые хладагенты, расширилась функциональность систем, изменился их дизайн, — но принципиальным осталось их разделение на комфортные (бытовые), разработанные для жилых домов и офисов, и прецизионные (промышленные), предназначенные для сложных технологических объектов. Увы, Россия, как всегда, пошла по своему собственному пути: у нас в подавляющем большинстве случаев для обслуживания ИТ- и телекоммуникационного оборудования используют не прецизионные (как должно быть), а более дешевые, комфортные кондиционеры. Часто это приводит к печальным последствиям: перегреву и выходу из строя оборудования. При этом компания теряет не только из-за поломки оборудования, но и из-за простоя информационной и/или коммуникационной системы, а потери эти могут оказаться значительно больше.

Ресурс работы

Обсуждение различий между комфортными и прецизионными кондиционерами начнем с такой важной характеристики, как расчетный срок их эксплуатации. Для комфортных систем кондиционирования воздуха этот показатель определяется исходя из их предназначения — поддержания заданных параметров микроклимата в офисных помещениях. Как правило, подобные системы включаются тогда, когда в офисе находятся люди. Обычно они работают 8 ч в день 5 дней в неделю, причем только в жаркое время года. За год набегает никак не больше 1200 ч (а для климата средней полосы России и того меньше). На такой годовой ресурс и рассчитаны бытовые кондиционеры. Срок же их эксплуатации обычно не превышает 5 лет.

Прецизионные системы кондиционирования воздуха предназначены для обеспечения необходимых параметров микроклимата в технологических помещениях. Оборудование там, например Web-сервер, базовая станция сотовой связи или телефонная станция, работает круглогодично и круглосуточно, т. е. 24 ч в сутки 7 дней в неделю, 365 дней в году — всего получается 8760 ч в год. Как видно, годовой ресурс прецизионного кондиционера в 7—7,5 раз выше, чем у бытового, да и расчетный срок его службы составляет не менее 10 лет.

Важным фактором на рынке комфортных кондиционеров является их дизайн, поэтому фирмы-производители предпочитают вкладывать средства именно в разработку новых “внешних форм”, а не в развитие “внутреннего содержания”. Логика понятна: через 5—7 лет модель все равно морально устареет, так зачем увеличивать ее ресурс. Кстати, в корпусах оригинального дизайна зачастую трудно организовать правильное воздухораспределение, и, следовательно, получить высокую эффективность работы кондиционера, поэтому главная его функция — охлаждение воздуха с максимальной комфортностью и минимальными энергозатратами — отходит на второй план.

Температурный режим

Современное электронное оборудование очень требовательно к температуре окружающего воздуха. Большинство аппаратуры рассчитано на работу при температуре +22±2 °C. Отклонение от указанного значения приводит к сокращению срока службы оборудования (скажем, аккумуляторных батарей), ухудшению его характеристик, снижению надежности и т. п. Прецизионные системы кондиционирования способны поддерживать температуру воздуха с точностью порядка 1 °C, в отдельных случаях — до 0,3 °C. Лучшее же, чего можно ожидать от комфортных систем — 3—5 °С.

Охлаждать офисное помещение, где работают люди, или аппаратную комнату, где стоит оборудование, — две совершенно разные задачи. В помещении фиксированного объема всегда можно разместить больше аппаратуры, чем людей, следовательно, напичканное электрон-ным оборудованием помещение имеет существенно большую удельную тепловую нагрузку. Значит, для охлаждения таких помещений требуется более высокая холодопроизводительность, и прецизионные системы способны ее обеспечить.

Большая часть ресурсов комфортных кондиционеров уходит на удаление влаги — в помещении, где находятся люди, за счет физиологических процессов влажность всегда повышается. Поэтому коэффициент охлаждающей способности таких кондиционеров составляет 0,6—0,7. Прецизионные же системы имеют значительно более высокий коэффициент охлаждающей способности, равный 0,85—0,95. Это значит, что 85—95% холодопроизводительности прецизионной системы идет на охлаждение воздуха и только 5—15% на удаление влаги.

Влажностный режим

Хотя электронная аппаратура и “не потеет”, но она очень требовательна к определенному режиму влажности. Указанный в графе “условия эксплуатации” диапазон рекомендуемых значений относительной влажности обычно лежит в пределах от 45 до 55%. Низкая влажность в помещении ведет к накоплению статического электричества, разряд которого может вывести из строя электронные элементы. В свою очередь, при высокой влажности образуется конденсат, а как следствие, возникает короткое замыкание проводников на платах и аппаратура выходит из строя. Даже если короткого замыкание не произойдет, образующаяся в условиях высокой влажности коррозия резко снизит срок службы оборудования.

Когда комфортная система кондиционирования работает в режиме охлаждения воздуха, она, конечно, снижает его влагосодержание, но этот процесс (в комфортной системе) не подлежит регулированию. А увлажнение воздуха в комфортном кондиционере невозможно принципиально — по причине отсутствия соответствующих функциональных блоков. В состав же оборудования прецизионного кондиционера входит специальный блок генератора пара, который позволяет поддерживать в помещении требуемую влажность. При этом точность поддержания ее как правило, находится на уровне ±5%.

В ходе подготовки этой статьи мне удалось узнать немало народных рецептов “расширения” возможностей комфортных кондиционеров (как уже говорилось, в России такие кондиционеры очень часто используют для решения прецизионных задач). Один из них — покупка дополнительных увлажнителей воздуха и установка их в кондиционируемом помещении. Такое “решение” проблемы, понятно, повышает общую стоимость системы кондиционирования (и по цене она может стать сравнима со стоимостью прецизионной системы). Но это еще не все. Наступает такой момент, когда пароувлажнитель начинает “работать” на кондиционер: увлажненный увлажнителем (простите за тавтологию) воздух, поступает на вход кондиционера, где интенсивно осушается, и цикл замыкается. Такая несогласованность в работе двух устройств может привести к тому, что мощности кондиционера уже не будет хватать для охлаждения помещения и тепловой режим нарушится.

Пусть дует и шумит

Охлаждая и продувая помещения, комфортные кондиционеры ни в коем случае, конечно, не должны простужать людей (помнится, один мой знакомый ЛОР-врач даже отказывался лечить пациентов с хроническими заболеваниями носоглотки, у которых дома был установлен кондиционер). Определенные санитарно-гигиенические нормы, в частности, требуют, чтобы скорость движения воздушных масс в рабочей зоне была невысокой (не более 0,3 м/с). Низкая воздухопроизводительность комфортных систем зачастую не позволяет эффективно разогнать охлажденный воздух в аппаратном помещении, что может привести к перегреву аппаратуры, расположенной к углах и нишах. При техническом кондиционировании таких жестких ограничений на скорости движения воздушных масс нет. Благодаря большому объему обрабатываемого воздуха происходит лучшее его распределение по всему объему помещения, обеспечивается равномерное тепловое поле, все локальные перегревы в углах и нишах снимаются.

Санитарно-гигиенические нормы также налагают жесткие требования по уровню шума в рабочих помещениях. В комфортных сплит-системах, и это одно из их достоинств, наиболее шумящие элементы — компрессор и высокопроизводительный вентилятор конденсатора — располагаются вне помещения. Однако при низких температурах на улице компрессор может просто “замерзнуть” (густеет компрессорное масло), поэтому для комфортных систем нижний предел работоспособности находится на уровне –15 °С. Конечно, на этот счет тоже существуют “народные рецепты”: чтобы зимой в компрессоре не загустевало масло, его обматывают греющим кабелем систем противообледенения кровли (подробнее про греющий кабель); для предотвращения замерзания дренажной системы используют тот же метод, вставляя обогрев в сливную магистраль, и т. п. Но все это лишь частично решает проблему.

В прецизионных же системах она решена полностью: компрессорный агрегат располагается внутри обслуживаемого помещения, поэтому не “замерзает”. Такие системы уверенно работают при температурах порядка –35—40 °C. Более того, в холодное время года в прецизионных кондиционерах включается режим непосредственного свободного охлаждения (фрикулинг, free cooling). Когда температура наружного воздуха падает ниже +15 °C, система автоматически перестраивается на режим использования этого воздуха в качестве источника охлаждения. Внешний воздух (после фильтрации) может подмешиваться к рециркулирующему в помещении, а может использоваться для снижения температуры в дополнительном контуре охлаждения с незамерзающей жидкостью (например, водным раствором этиленгликоля). При этом компрессоры работают с меньшей мощностью, выполняя только вторичное охлаждение, и это, естественно, снижает потребление электроэнергии. При дальнейшем понижении температуры наружного воздуха наступает момент, когда фрикулинг позволяет снять всю тепловую нагрузку — компрессоры останавливаются полностью и охлаждение происходит практически бесплатно. Таким образом, работа в режиме свободного охлаждения значительно снижает эксплуатационные расходы и увеличивает срок службы самого кондиционера.

Новые имена

Думаю, теперь читатель убедился, что комфортные и прецизионные кондиционеры — “две большие разницы”: они предназначены для решения абсолютно разных задач, имеют сильно отличающиеся характеристики и возможности. Да и лагеря производителей этих типов кондиционеров представляют собой практически непересекающиеся множества. Список производителей комфортных кондиционеров я составил по пути на работу, разглядывая вывешанные на стенах зданий нашего офисного комплекса внешние блоки сплит-систем: Mitsubishi, Sanyo, Daikin, LG, DeLonghi, Samsung, Daewoo, Hitachi... Как видите, многие из этих фирм известны своей бытовой электроникой.

С составлением списка производителей прецизионных систем пришлось “попотеть”, открывая для себя “новые” имена. Из хорошо знакомых в первую очередь по рынку источников бесперебойного питания (ИБП) оказалась только одна компания Liebert-Hiross, входящая в концерн Emerson. Вместе с фирмами Uniflair и RC Group она составляет тройку ведущих поставщиков прецизионных систем на российском рынке (им принадлежит порядка половины этого рынка). В России также представлено оборудование таких компаний, как Weiss Klimatechnik, Al-ko, Blue Box, Stulz, Danterm, Airedale, Lennox. Кроме того, компания N-Power продает системы кондиционирования завода Emicon, с которым она вместе входит в финансовую группу B.F.Stanley.

И еще об одном потенциальном игроке на этом рынке. Первый номер в области ИБП компания АРС уже несколько лет предлагает системы кондиционирования в США. В ближайшее время она планирует ввести в строй новые производственные мощности в Ирландии и начать предлагать свои кондиционеры в Европе, включая Россию. Примечательно, что АРС придерживается принципиально иного взгляда на решение проблем кондиционирования ИТ-помещений. Ее специалисты считают, что в условиях высокого тепловыделения современных ИТ- и телекоммуникационных комплексов традиционные подходы становятся малоэффективными. Установка кондиционеров подходящей мощности — это только часть решаемой задачи, не менее важно обеспечить согласованную работу отказоустойчивой системы из нескольких блоков кондиционеров и оптимизировать распределение потоков воздуха за счет правильного размещения аппаратуры в помещении, применения новых схем подачи воздуха и различного дополнительного оборудования (нагнетателей, вытяжек и т. п.). Свое комплексное решение компания APC планирует продвигать в рамках архитектуры InfraStruXure, в которой собраны все основные инженерные подсистемы: аппаратные шкафы и стойки, ИБП и компоненты распределения электропитания, кондиционеры, блоки мониторинга и т. д.

Рынок кондиционеров для высокотехнологичных ИТ- и телекоммуникационных систем, по видимому, ждут серьезные изменения. Появление новых игроков, рост потребности в системах кондиционирования и переход заказчиков с комфортных на прецизионные системы — все это будет способствовать разработке новых технических решений и активным маркетинговым шагам по продвижению продукции. И объем этого рынка в России, который сегодня, по оценкам экспертов компании Liebert-Hiross, составляет порядка 20 млн евро, должен расти..





  
9 '2004
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Инвестиционный аспект проекта «Тетрарус»

• Успехи и проблемы ИКТ-индустрии

инфраструктура

• PCI Express ускорит работу сервера

• Коммутаторы контента

• Холодное решение «горячих» проблем

• Стандарты WPA и 802.11i

информационные системы

• Сила портала

• Современные средства управления персоналом в call-центре

сети связи

• Информационно-аналитические операторские центры

• IP поднимает интерес к видеоконференц-связи

• Новые возможности развития WMAN

кабельные системы

• Рождение универсального конвертера

• Коаксиальный кабель не уходит в прошлое

защита данных

• Последний рубеж обороны

• Броня для сервера

новые продукты

• Мобильный IP-телефон от Zyxel; Решения STROM telecom для сетей мобильной связи; Универсальная система доступа HYTAS; Надежный Comet; Коммуникации по электросети


• Калейдоскоп



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх