Как осуществляется управление воздушным потоком в системе под подъёмным полом здания

Как подпольный коллектор функционирует как герметичная камера с избыточным давлением воздуха

Система управления воздухом в подпольных коллекторах использует пространство под подъемными напольными панелями в качестве камеры давления для потока воздуха. Когда воздух охлаждается в блоках кондиционирования прецизионного типа (CRAC), он циркулирует по помещению таким образом, что создает состояние равновесия давления с воздухом в этой камере. Благодаря конструкции подпольных коллекторов предотвращается образование локальных зон повышенной температуры в помещении за счёт направления кондиционированного воздуха в требуемые точки через перфорированные плитки, расположенные стратегически. Система спроектирована с оптимальным диапазоном давления и без существенных изменений расхода воздуха, обеспечивая наилучшие возможные показатели охлаждения и стабильную среду для управления ИТ-инфраструктурой.

Физические принципы и производительность: подача воздуха с перепадом давления на входы серверов

Целенаправленное охлаждение основано на принципе изменения давления в коллекторе и у воздушного входа сервера. Этот принцип основан на почти неизвестном физическом явлении — законе Бернулли. При создании избыточного давления в коллекторе воздух направляется туда, где давление ниже, — к воздушным входам серверов. В нашем случае скорость воздушного потока увеличилась на 25 % по сравнению со старыми системами верхнего охлаждения. Основная задача — правильно расположить напольные плиты в центре обработки данных, чтобы максимально использовать перепады давления. В центрах обработки данных с перепадом давления в коллекторе 0,05 дюйма водяного столба в среднем наблюдается снижение температуры на входе серверов на 4 °C. Согласно исследованию Института Uptime (2022 г.).

Наши подъёмные полы с повышением эффективности воздушного охлаждения обеспечивают измеримые результаты. Например, зафиксированная разница температур составила 4,3 °C, что соответствует стратегическому размещению перфорированной плиты.

Контроль температуры подаваемого воздуха улучшается за счёт оптимизированного размещения перфорированных плит. В частности, когда расположение плит соответствует «горячим точкам» стоек серверов, холодный воздух может беспрепятственно направляться непосредственно ко входным отверстиям серверов, а не тратиться впустую при рециркуляции уже нагретого воздуха. Благодаря этому нам удалось достичь значительных результатов: измеренные температурные перепады на входе и выходе серверов снизились на 4,3 °C. Такое улучшение температурных перепадов имеет принципиальное значение для сохранения эффективности охлаждения по мере постоянной эволюции ИТ-конфигураций компании.

Оптимизация на основе CFD: моделирование воздушных потоков в реальном времени для снижения показателя PUE

Использование моделирования с применением вычислительной гидродинамики (CFD) позволяет точно определить места неэффективного накопления тепла и наглядно продемонстрировать, как внести корректировки — например, изменить количество перфораций в напольных плитах, расположение самих плит или ориентацию охлаждающих установок. Исследование, проведённое Национальной лабораторией Лоуренса Беркли в 2024 году, показывает, что при использовании данного метода коэффициент энергоэффективности центра обработки данных (PUE) снижается примерно на 0,15 по сравнению с методами, основанными на приблизительных оценках. Это может показаться незначительным изменением, однако связанные с таким снижением затраты на охлаждение уменьшаются приблизительно на 18–30 %. Реальная ценность заключается в системах, которые непрерывно отслеживают объёмы воздушного потока и активно регулируют их в соответствии с потребностями серверов. Это позволяет устранять «горячие точки», повреждающие оборудование, а также предотвращает обход тёплым воздухом целевых зон, где только что произошло охлаждение.

Устранение «горячих точек» за счёт равномерного распределения воздуха

Системы охлаждения с подачей воздуха через приподнятый пол успешно устраняют тепловые «горячие точки», не за счёт избыточного охлаждения, а благодаря равномерному и целенаправленному распределению воздушного потока. При правильном проектировании и внедрении такие системы предотвращают замыкание холодного воздуха по короткому пути и рециркуляцию тёплого воздуха, а в конечном итоге устраняют «горячие точки», превышающие тепловые пределы ASHRAE на величину до 13,66.

Преодоление тепловой стратификации за счёт стабильного воздушного потока под полом

Тепловая стратификация — это явление, вызванное подъёмом тёплого вытяжного воздуха и приводящее к некачественному смешиванию подаваемого воздуха. Движение воздуха под полом со скоростью около 2,5 м/с или выше способствует разрушению тепловых слоёв. Для разрушения этих слоёв необходимы также несколько вспомогательных мер. Одна из них — герметизация проходов для кабелей. Кроме того, ключевой мерой является заполнение пустых мест в серверных стойках заглушками. Эти меры обеспечивают подачу холодного воздуха исключительно через перфорированные плиты, как это предусмотрено проектом.

Центральное управление воздушным потоком: согласование выходного потока CRAC с расположением напольных плит

Обходной воздушный поток может снизить охлаждающую способность центра обработки данных на 25–40 %. Это происходит потому, что блоки кондиционирования прецизионного типа (CRAC) снижают подачу воздуха в охлаждённый воздух, который не достиг серверов. Расчёты методом вычислительной гидродинамики показали, что данную проблему можно решить за счёт иной конфигурации пористости напольных плит, соответствующей температурным зонам стоек. Плиты с пористостью более 56 %, как правило, теряют воздух в наиболее плотно укомплектованные стойки. Кроме того, направление воздушного потока от блоков CRAC должно быть согласовано с расположением напольных плит по всей площади помещения. Это обеспечивает максимальные перепады давления в системе — ключевой фактор эффективности системы охлаждения.

Согласованные стратегии управления воздушным потоком в помещениях с подъёмным полом

Подвесные полы обеспечивают инфраструктуру для большинства систем охлаждения, однако их истинная ценность проявляется при совместном использовании с эффективными стратегиями управления воздушным потоком. Конфигурации «горячий проход/холодный проход» исключают смешивание тёплого рециркулируемого воздуха и поступающего приточного воздуха. Это обеспечивает более стабильную температуру по всей длине прохода. Правильное применение заглушек, а также герметизация систем кабельного менеджмента позволяют улучшить удержание давления в подпольном пространстве и снизить потери энергии примерно на 30 %. Инновационное использование напольных плит, основанное на текущих условиях, измеряемых с помощью тепловых карт и компьютерного моделирования, повышает оперативность реакции системы на изменения.
Комбинированное применение этих методов позволяет снизить показатель эффективности использования электроэнергии (PUE) примерно на 0,15–0,3 пункта, что является реальным улучшением как эффективности и надёжности систем охлаждения, так и контролируемой среды в целом.

Раздел часто задаваемых вопросов

Что такое подвесной пол?
Повышенный подвесной пол — это возвышенная конструкция пола, в которой пространство под ним используется для прокладки кабелей, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) и другой инфраструктуры.

Как подпольный коллектор способствует охлаждению?
Подпольный коллектор — это герметичная воздушная камера под давлением, обеспечивающая равномерное распределение кондиционированного воздуха для минимизации «горячих точек» и адаптации к потребностям в охлаждении.
Какие преимущества использования перфорированных плит в подвесных полах?
Перфорированные плиты повышают эффективность охлаждения, обеспечивая лучшую циркуляцию холодного воздуха к входным отверстиям серверов и, таким образом, контроль температуры в их непосредственной близости.

Что можно сделать для предотвращения тепловой стратификации?

Постоянная циркуляция воздуха под напольной системой, а также герметизация открытых зазоров способствуют контролируемому и равномерному распределению холодного воздуха.

Что понимается под обходным потоком воздуха и как его можно избежать?

Обход воздушного потока происходит, когда кондиционированный воздух возвращается в блоки кондиционирования компьютерных помещений (CRAC) до того, как он полностью распределится; чтобы избежать этого, рекомендуется настраивать выходной поток CRAC в соответствии с сетчатой структурой напольных плит.