Модульные решения для серверных и ЦОД: вопросы вентиляции, нагрузки на пол

В типовом модуле серверной от расчетной точки опорной нагрузки зависит выбор как пола, так и несущего основания. Стандартная телекоммуникационная стойка 42U с полным заполнением активным оборудованием создает нагрузку до 1500 кг при площади основания около 600×1000 мм.

При проектировании напольной конструкции применяется распределенная расчетная нагрузка от 1200 до 2000 кг/м² с учетом размещения кабельных лотков, кондиционеров и ИБП. При точечной — до 6000 Н на одну ножку. Жесткость модуля должна обеспечивать равномерное распределение давления, исключающее просадки и деформации при локальных перегрузках.

Фальшпол используется в большинстве модульных ЦОДов. Минимальная высота от чернового основания — 400 мм для прохода кабелей и воздуховодов.

Плиты чаще всего используют стальные с цементным наполнителем, толщиной 38-40 мм, весом до 14 кг/шт. Допустимая статическая нагрузка плит — от 1500 до 2000 кг/м², при этом изгиб на 25×25 см не должен превышать 2 мм. Монтаж плит производится на регулируемые опоры с анкерной фиксацией к основанию. Высота регулируемых опор — от 200 до 600 мм, несущая способность — не менее 2000 Н. Для зон с высокой динамической нагрузкой от передвижения стоек используют усиленные опоры и швеллерные рамки.

Нагрузка от кондиционеров прецизионного типа, особенно с водяным охлаждением, может достигать 400–600 кг на одну единицу. При этом габариты, как правило, не превышают 800×1000 мм.

Под такие блоки устраивают локальные площадки с закладными опорами в монолитной плите основания. Там, где предусмотрены модульные сэндвич-панели пола, используются металлические рамы под точечные нагрузки.

Вентилирование решается по принципу разделения холодного и горячего коридоров. Для этого стойки размещаются лицевыми панелями друг к другу, а задними — к другим рядам.

В холодный коридор подается охлажденный воздух из-под фальшпола через перфорированные панели с коэффициентом перфорации от 25 до 55%. Расчет подачи воздуха на каждую стойку — от 1200 до 3500 м³/ч. Модули оснащаются прецизионными кондиционерами с точностью регулировки температуры ±1 °C и влажности ±5%. Потери давления в фальшполе не должны превышать 40 Па, иначе нарушается баланс воздушного потока.

Использование кондиционеров типа in-row допускается при ограниченных габаритах модуля. Их мощность обычно 10–35 кВт, при этом расстояние между стойками и блоками охлаждения подбирается с учетом равномерного распределения воздушного потока.

Если в модуле устанавливаются стойки разной плотности мощности, то для компенсации применяют воздушные заслонки и индивидуальные вентиляторы подачи.

Система электропитания предусматривает два ввода — основной и резервный. Каждый ввод подается через ATS (автоматический переключатель ввода) и ИБП.

В модульных решениях мощность одного ИБП — от 20 до 100 кВА. Суммарная расчетная мощность стойки — до 10 кВт, в стойках высокой плотности — до 25 кВт. Энергоснабжение каждой стойки реализуется через два независимых ввода (A и B), каждый из которых подключается к разным источникам питания. Кабельные трассы прокладываются под фальшполом либо над подвесным потолком. При мощности выше 5 кВт используется тройной кабель ВВГнг-LS 3×6 мм².

При необходимости в модуле предусматривается система дизель-генераторов. Один ДГУ на 100 кВт обеспечивает автономность в течение 8–10 часов при расходе топлива до 25 л/ч.

Баки устанавливаются снаружи в герметичных поддонах объемом от 1000 до 2000 л. Расчет по времени автономной работы идет по формуле: T = V / q, где T — время, V — объем топлива, q — расход в час.

Полы внутри модульных ЦОД изготавливаются с применением прокатного стального настила с антикоррозионным покрытием. При проектной нагрузке выше 2000 кг/м² используется система двойного настила с промежуточным усилением.

В модулях с ограниченной высотой (менее 2800 мм) допускается использование низкопрофильного пола, высотой до 150 мм, в комбинации с потолочной системой вентиляции.

Стоечные конструкции фиксируются на специальных анкерных точках, предусмотренных в рамках фальшпола. Места установки стоек отмечаются в проекте, под них производится монтаж усиленных панелей с закладными элементами.

Если стойки перемещаются, то используются направляющие рельсы или роликовые системы. Под кабельные каналы закладываются горизонтальные короба шириной от 200 до 400 мм с крышками на защелках. Силовые и слаботочные каналы разделяются перегородками. Электромагнитная совместимость обеспечивается заземлением корпусов и экранов.

В модулях предусматриваются ИБП с литий-ионными аккумуляторами при ограничении по температуре эксплуатации. Диапазон температур — от 0 до +40 °C.

При превышении 35 °C срок службы батарей снижается вдвое. Для таких условий требуется установка дополнительного охлаждения с кратностью воздухообмена не менее 15. В модулях на 2–4 стойки достаточно одного прецизионного кондиционера на 25 кВт при норме теплосъема 100 Вт/м².

Высота помещения от фальшпола до потолка — от 2200 до 2400 мм. Минимальный зазор для циркуляции воздуха в межпотолочном пространстве — 300 мм.

Панели потолка выполняются из негорючих материалов класса КМ0–КМ1 с несущей способностью до 20 кг/м². Это позволяет крепить кабельные лотки, датчики и освещение. Светильники устанавливаются с запасом яркости, исходя из расчета 500 лк на уровне 1 м.

Система заземления реализуется через шинопровод меди 30×4 мм, протянутый по периметру. Каждая стойка подключается к шине отдельным кабелем ПВ-3 6 мм².

Контур заземления выносится за пределы модуля, сопротивление — не более 4 Ом. В местах подключения используется болтовое соединение с плоскими шайбами и пастой на основе графита.

Модули с фальшполами до 800 мм высотой монтируются на регулируемых опорах с анкерным креплением к бетонному основанию толщиной от 150 мм. При недостаточной несущей способности основания используется фундаментная рама из стальных двутавров высотой от 120 мм.

Вес одного модуля со стойками, кондиционированием и питанием может достигать 8–12 тонн. Перед установкой проводится расчет распределения массы на опоры с учетом центра тяжести оборудования.

Элементы модульных стен выполняются из сэндвич-панелей толщиной 100 мм с минераловатным заполнением. Коэффициент теплопроводности — 0,035 Вт/м·К, предел огнестойкости — EI-60.

В местах прохода кабелей применяются противопожарные муфты, герметики класса EI-90, а кабели заправляются в огнестойкие гофры или металлорукава. Все соединения герметизируются силиконом с температурной стойкостью до 250 °C.