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


Rambler's Top100

  

Климат для оборудования

А. Г. Барсков

Современное телекоммуникационное и компьютерное оборудование характеризуется высокой энергоемкостью, что предъявляет жесткие требования к системам кондиционирования технологических помещений.

Ключевыми направлениями развития систем кондиционирования являются повышение их надежности, гибкости и снижение эксплуатационных затрат. Прецизионные кондиционеры рассчитаны на непрерывную круглогодичную эксплуатацию в течение 10 и более лет. При этом они способны обеспечивать температурно-влажностные параметры с высокой степенью точности: типичная точность поддержания температуры воздуха составляет ±1 °C, влажности — ±5%. Такие кондиционеры продолжают выполнять свою функцию даже при выходе из строя внешней системы энергоснабжения, что повышает отказоустойчивость всего телекоммуникационного или ИТ-комплекса.

Возможности “маневра” при использовании кондиционеров во многом определяются уже на этапе выбора. Сегодня в портфеле предложений ведущих фирм-производителей имеются технические решения всевозможных типов — это и шкафные кондиционеры, использующиеся обычно в помещениях центральных коммутаторов или в центрах обработки данных (ЦОД), и моноблочные устройства, которые устанавливают как вне, так и внутри помещений или контейнеров (шелтеров) с оборудованием сотовой связи, и промышленные сплит-системы. Богат выбор и схем управления потоками воздуха: верхний и нижний выдув, схема с вытеснением, естественное охлаждение (free cooling).

Функция free cooling, которая позволяет задействовать для охлаждения оборудования внешний воздух (при низких температурах), относится к одному из важнейших факторов, способствующих снижению эксплуатационных затрат и общей стоимости владения (TCO). Этому способствуют и наличие эффективных средств управления, в том числе дистанционного, с интеграцией в имеющиеся системы сетевого управления и диспетчеризации зданий, а также уменьшение объема регламентных работ и их упрощение (замена компонентов кондиционера без его выключения, в “горячем” режиме, и т. п.).

Важные характеристики

В нашем журнале уже рассматривались отличия прецизионных (промышленных) и комфортных (бытовых) кондиционеров (например, см.: Сети и системы связи. 2005. № 7. С. 34), однако непрекращающиеся попытки использовать последние на коммуникационных и ИТ-объектах заставляют меня еще раз обратить внимание читателей на ряд важных моментов. Да, комфортные системы обычно дешевле прецизионных, но не нужно забывать, что первоначальная цена оборудования — это только часть (и зачастую не самая большая) общей стоимости владения системой.

Еще одна составляющая этой стоимости связана с установкой оборудования. Если говорить о моноблочных прецизионных кондиционерах, то они зачастую поставляются уже заправленными хладагентом и не требуют прокладки на объекте дополнительных воздуховодов для подачи охлажденного воздуха, и поэтому установка такого оборудования обходится дешевле установки комфортных кондиционеров. Относительно же более сложного (мощного) прецизионного оборудования можно сказать, что его развертывание часто оказывается серьезной проектной задачей, но оно, собственно, и предназначено для таких объектов, как, например, ЦОД, где принципиально нельзя использовать обычные комфортные устройства.

Если прецизионные устройства, как уже говорилось выше, рассчитаны на длительную непрерывную эксплуатацию, то комфортные — на работу в течение примерно 10 ч в сутки (в рабочие часы) и только в теплое время года. При круглосуточной эксплуатации такие кондиционеры вырабатывают свой ресурс за 2—3 года, после чего их приходится заменять. Одно это обстоятельство сразу перечеркивает все плюсы низкой стоимости таких изделий. За 10 лет эксплуатации системы подобные кондиционеры придется менять два раза, поэтому, даже если они вдвое дешевле прецизионных, суммарная стоимость оборудования получается выше.

На базе бытовых кондиционеров крайне сложно (часто просто невозможно) строить отказоустойчивые параллельные системы, в которых один аппарат “подстраховывает” другой. А в прецизионных устройствах имеются специальные интерфейсы для объединения в отказоустойчивые комплексы. Наконец, комфортные кондиционеры не имеют средств аварийного охлаждения, которые способны работать и при отключении внешнего электроснабжения.

Коэффициенты SHR и EER

Еще одно важное различие комфортных и прецизионных кондиционеров заключается в том, что последние имеют более высокие коэффициенты ощутимого охлаждения (Sensible Heat Ratio — SHR) и энергетической эффективности (Energy Efficiency Ratio — EER).

Коэффициент SHR характеризует отношение ощутимой (полезной) холодопроизводительности к полной. Для комфортных кондиционеров типовое значение коэффициента ощутимого охлаждения составляет 0,60—0,65. Это значит, что только 60—65% мощности устройства идет на понижение температуры воздуха в помещении, а остальные 35—40% — на удаление влаги. Необходимость выделения большой части ресурсов комфортных кондиционеров на удаление влаги понятна: в помещении, где находятся люди, за счет постоянного влаговыделения влажность всегда повышается.

Прецизионные системы кондиционирования имеют значительно более высокий коэффициент ощутимого охлаждения — 0,95—0,99%. Следовательно, до 99% их холодопроизводительности может идти на охлаждение воздуха. Хотя электронная аппаратура и “не потеет”, она очень чувствительна к влажностному режиму. 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 способен вывести из строя электронные элементы. В свою очередь, при высокой влажности образуется конденсат, а как следствие — короткое замыкание проводников на платах и выход из строя аппаратуры. Даже если короткого замыкания не происходит, образующаяся в условиях высокой влажности коррозия резко уменьшает срок службы оборудования.

Работая в режиме охлаждения воздуха, комфортная система снижает содержание в последнем влаги, но этот процесс в ней не подлежит регулированию. Увлажнение же воздуха в комфортном кондиционере невозможно принципиально — нет соответствующих функциональных блоков. В состав оборудования прецизионного кондиционера входит специальный блок генератора пара, который позволяет поддерживать в помещении требуемый влажностный режим. Точность поддержания влажности, как уже указывалось, находится на уровне ±5%.

Коэффициент энергетической эффективности EER (иногда его обозначают как COP — от Coefficient of Performance) определяет отношение холодопроизводительности кондиционера к потребляемой им мощности. Вообще говоря, суще-ствует два вида коэффициентов EER: при определении одного используется полная холодопроизводительность (EER Total), а другого — полезная (EER Sensible), но для прецизионных кондиционеров соответствующие значения различаются несильно. В целом же энергетическая эффективность прецизионных кондиционеров находится на уровне 2,5—3,5, тогда как у бытовых кондиционеров она примерно в два раза меньше: 1,5—1,7. Надеюсь, читателя не удивляет, что коэффициент EER (по сути, КПД кондиционера) превышает единицу: все законы сохранения энергии работают, просто она (энергия) перераспределяется между улицей и помещением.

Свободное охлаждение и аварийный режим

Существует ряд функций, которые имеются только у прецизионных кондиционеров и которые отсутствуют в обычных бытовых устройствах. К таким функциям в первую очередь относится режим естественного охлаждения. Когда температура наружного воздуха падает ниже определенного уровня — например, +15 °C, система начинает использовать этот воздух в качестве источника охлаждения. Внешний воздух (после фильтрации) может подмешиваться к рециркулирующему в помещении, а может использоваться для охлаждения дополнительного контура охлаждения. При этом компрессоры работают на сниженной мощности, необходимой только для вторичного охлаждения, и это, естественно, снижает потребление электроэнергии. При дальнейшем похолодании на улице наступает момент, когда режим естественного охлаждения позволяет снять всю тепловую нагрузку: компрессоры останавливают полностью и охлаждение происходит практически бесплатно.

В ряде систем реализовано “интеллектуальное” управление запуском режима естественного охлаждения: он включается не при фиксированной температуре, а когда разность между ее значениями в помещении и на улице достигает определенного уровня. Специальный датчик замеряет температуру подаваемого воздуха, чтобы внутрь помещения не попадали слишком холодные, а потому опасные для оборудования потоки. Блок естественного охлаждения может быть также оборудован датчиком влажности воздуха. Показатели этого датчика позволяют регулировать положение заслонки таким образом, чтобы избежать нежелательного понижения или повышения влажности в помещении.

Функция аварийного охлаждения прецизионных кондиционеров непосредственно связана с режимом естественного охлаждения. При отключении внешнего электропитания компрессор, как самый энергоемкий агрегат кондиционера, отключается, однако часть других элементов — вентилятор испарителя, микропроцессорная система контроля и привод заслонки системы естественного охлаждения — переводятся на питание от резервных источников — например, от аккумуляторов постоянного тока (24 или 48 В). В результате кондиционер продолжает обеспечивать циркуляцию воздуха в помещении, предотвращая возникновение областей перегрева. При полной остановке системы кондиционирования температура в стойках с оборудованием может очень быстро (в течение 10—15 мин) повыситься до 70 °С.

Ключевой для построения отказоустойчивой системы является возможность объединения нескольких прецизионных кондиционеров (до 10) — например, через ЛВС. При этом обеспечивается равномерная загрузка всех кондиционеров путем периодического переключения (ротации) нагрузки между основными и резервными блоками. В случае поломки одного из блоков в работу включается резервный. Подключение к работе резервных устройств может происходить и при повышении общей нагрузки на систему. Таким образом, построение системы из нескольких кондиционеров решает сразу несколько задач: обеспечиваются равномерная загрузка, резервирование и масштабируемость.

Типы кондиционеров

Из всего многообразия прецизионных кондиционеров выделю четыре основных типа.

Моноблочные кондиционеры наружной установки монтируются с наружной стороны на стене кондиционируемого объекта — например, шелтера с оборудованием сотовой связи. Объединение всех элементов конструкции в одном блоке позволяет фирмам-производителям в заводских условиях заправить агрегат хладагентом, протестировать и настроить его. Все это значительно упрощает установку оборудования — достаточно только смонтировать кондиционер на стене и подвести к нему электропитание. Одно из преимуществ моноблочных кондиционеров наружной установки заключается в том, что их можно обслуживать, не заходя в само технологическое помещение (которое часто оборудуется специальными средствами контроля доступа). Недостаток такой конструкции является продолжением ее достоинств: поскольку кондиционер снаружи, то любой проходящий мимо человек теоретически может войти с ним, так сказать, в “физический контакт”. Методы борьбы с этим понятны — это размещение объекта на охраняемой территории и использование максимально вандалоустойчивых конструкций. По меньшей мере винты крепления наружных панелей должны иметь специальные головки, для которых обычные ключи не подходят.

Моноблочные кондиционеры внутренней установки. В данном случае кондиционер устанавливается внутри технологического помещения, поэтому требования по вандалоустойчивости конструкции заметно снижаются — достаточно установить надежные решетки на воздухозаборники. Такого рода решение особенно востребовано в тех ситуациях, когда контейнеры с оборудованием устанавливают “в чистом поле”, где невозможно обеспечить надежную охрану. Кондиционеры этого типа имеют все преимущества моноблочных устройств; устанавливать их тоже несложно, вдобавок они могут поддерживать различные схемы распределения воздуха — например, с верхним и нижним выдувом. При наличии фальшпола использование последней схемы эффективнее.

Промышленные сплит-системы. Хотя понятие “сплит-система” для многих прочно ассоциируется с бытовыми кондиционерами, такая конструкция применяется и в промышленных изделиях. Система кондиционирования делится на два отдельных блока: блок испарителя, который устанавливается внутри кондиционируемого помещения, и блок конденсатора, который монтируется снаружи. Блок испарителя обычно крепится на стену или к потолку. В последнем случае кондиционер практически не занимает полезного места в технологическом помещении. Если объект находится вне охраняемой территории, блок конденсатора должен быть помещен в вандалоустойчивый кожух.

Шкафные кондиционеры. Если холодопроизводительность кондиционеров рассмотренных выше типов обычно не превышает 15 кВт, то шкафные кондиционеры способны обеспечить куда более высокую производительность — до 100 кВт и выше. Эти технические решения, как правило, предназначены для крупных узлов связи и ЦОДов. Указанные кондиционеры могут оснащаться выносными воздушными конденсаторами или встроенными конденсаторами водяного охлаждения. В ряде случаев наиболее оптимальным является использование кондиционеров, работающих на охлажденной воде, поступающей от центрального чиллера здания. Ряд шкафных кондиционеров, помимо традиционных схем верхней и нижней подачи воздуха, поддерживают и схему с вытеснением (displacement). Суть ее заключается в том, что холодный воздух подается с малой скоростью из нижней части кондиционера на уровне пола. Таким образом создается ламинарный холодный фронт, который, распространяясь, вытесняет теплый воздух, присутствующий в помещении, и образует над полом низкотемпературный слой. Источники тепла (оборудование в стойках), в свою очередь, приводят к формированию восходящих потоков, поднимающих нагретый воздух в соответствии с принципом естественной конвекции к потолку. Причем, чем выше температура внутри стойки, тем больший объем охлажденного воздуха проникнет в нее. Нагретый воздух забирается кондиционером из верхней части помещения.

***

В последнее время тепловые нагрузки в ЦОДах стремительно растут, чему способствует рост популярности блейд-серверов и “пиццеподобного” сетевого оборудования. Если раньше тепловая нагрузка составляла всего несколько киловатт на одну монтажную стойку, то сегодня имеются инсталляции, где она достигает 20 кВт и выше. Традиционные системы кондиционирования уже не способны “справиться” с такими нагрузками. Поэтому активно разрабатываются системы отвода тепла на уровне стойки, которые дополняют традиционные системы кондиционирования или интегрируются с ними. Дополнительные модули охлаждения монтируются к потолку или непосредственно на монтажную стойку. Для наиболее “горячих” случаев предлагается использовать специальные монтажные шкафы, в которые непосредственно подается охлажденная вода. В общем климатическое оборудование для телекоммуникаций и ИТ-систем переживает сейчас период интенсивного развития, и мы будем держать “руку на пульсе” этих процессов..





  
7 '2006
СОДЕРЖАНИЕ

бизнес

• Дополнительные услуги, или Что будет товаром в новых телекоммуникациях?

• Маленький, но очень глобальный игрок

• Напряжение сети

инфраструктура

• Тестируем анализаторы БЛВС

• Климат для оборудования

информационные системы

• Как обеспечить соблюдение рабочего графика операторами call-центра

• Call-центры отечественных производителей (часть I)

• Получите преимущество в сетевом администрировании

сети связи

• Обсуждение нового законодательства в сфере телекоммуникаций

кабельные системы

• PoE Plus: больше мощности

• Развертываем городскую беспроводную сеть

защита данных

• IDS-конструктор: постройте свою собственную систему обнаружения вторжений!

новые продукты

• Новые серверы компании «Аквариус»; Учет пользования сетью; WDM-медиаконвертеры и SFP-модули компании «Вимком»;


• Калейдоскоп



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