Новый осевой вентилятор ОСА-ЭВО («Эволюция»), с высокими показателями энергоэффективности и низкой шумовой нагрузкой, отвечает всем современным стандартам и требованиям
С целью обеспечения поставок оборудования для объектов ЦОД нашим предприятием разработаны технические решения, отличающиеся высоким уровнем энергоэффективности и надёжности.
Специализированные для ЦОД кондиционеры ВЕРОСА-600® способны обеспечить наименьшие коэффициенты эффективности использования энергии PUE.
Гибкий подход в проектировании позволяет достигнуть оптимального баланса в факторах потребления энергии, занимаемого пространства, капитальных и эксплуатационных затрат.
При реализации проектов ЦОД для систем Free-cooling решаются несколько ключевых задач:
1. Минимизация возможности образования «затенённых» (не обдуваемых) зон, которые могут привести к критическому перегреву оборудования.
2. Обеспечение бесперебойного функционирования системы высоким уровнем автоматизации.
3. Изготовление оборудования высочайшего качества, что подтверждается наличием гарантийных обязательств перед клиентом на протяжении всего срока эксплуатации.
4. Высокая энергоэффективность.
5. Организация непрерывного поддержания точных параметров микроклимата в обслуживаемых помещениях на протяжении больших межсервисных интервалов.
6. Удобство эксплуатации и ремонтопригодность, обеспечивающие быстрое восстановление работы.
7. Достижение разумной величины как капитальных, так и эксплуатационных затрат.
8. Обеспечение минимальных занимаемых оборудованием площадей и гибкий подход к компоновочно-конструктивным решениям.
Все обозначенные требования и актуальные тенденции рынка легли в основу для разработки специализированных комплексов оборудования для объектов ЦОД (фото 1). Разработки велись в тесном сотрудничестве с ведущими специалистами отечественных технологических компаний (Selectel, ВКонтакте).
Фото 1. Оборудование «ВЕЗА» на крыше дата-центра крупной российской компании
Ключевые особенности производимого оборудования:
1. Производительность по воздуху в стандартных типоразмерах до 160 тыс. м³/ч и более.
2. Применение для экстремальных климатических условий эксплуатации.
3. Надёжная защита от атмосферных осадков.
4. Холодопроизводительность встроенных компрессорно-ресиверных блоков до 300 кВт.
5. Модульная система и гибкий подход в разработке на основе компактной конструкции корпуса с обеспечением доступа ко всем компонентам.
6. Простой монтаж и транспортировка.
7. Высокие показатели энергоэффективности оборудования.
8. Высокое качество, надёжность и ремонтопригодность. Стандартная гарантия более пяти лет.
9. Минимальный сервисный фактор.
10. Специальное исполнение элементов обработки воздуха с минимальным аэродинамическим сопротивлением.
11. Большой перечень элементов обработки воздуха и опций, возможно исполнение со встроенной автоматикой.
12. Возможность модернизации.
13. Постоянное поддержание на складе используемых компонентов и расходных материалов.
14. Самостоятельное производство всех компонентов.
Бриллиант в нескромной оправе
Какое бы качество корпуса ни было предложено производителем, без ключевых элементов обработки воздуха — достойных вентиляторов, теплообменников, фильтров — невозможно говорить о высоком качестве изделия в комплексе.
Первоочередным преимуществом решений от компании «ВЕЗА», настоящим «бриллиантом в короне» является применение высокоэффективной линейки осевых вентиляторов собственной разработки и производства — ОСА-ЭВО.
Новый осевой вентилятор ОСА-ЭВО
Характерной особенностью сети воздухораспределения любого дата-центра (ЦОД) является невысокое аэродинамическое сопротивление при одновременно высокой производительности по воздуху. Кроме того, на выходе в сеть необходимо минимизировать динамический напор, создаваемый вентилятором. То есть, учитывая изначальные параметры данного типа объектов, наиболее подходящим выбором с точки зрения энергетической эффективности было бы применение низконапорных вентиляторов с осевой схемой движения воздуха.
Тем не менее, в индустрии сложилась привычка применения радиальных бескорпусных вентиляторов с электронно-коммутируемыми двигателями (ЕС Plug-Fan) в компоновочном решении, выполненном из массива параллельно работающих вентиляторов (фото 2).
Фото 2. Компоновочное решение из массива параллельно работающих вентиляторов
Такое решение имеет изначальное распространение по ряду причин:
1. Некогда высокая доступность такого типа вентиляторов на рынке.
2. Простое обслуживание.
3. Позиционирование как высокоэффективного решения.
4. Имиджевая составляющая, распространённость в применении у большого числа производителей кондиционеров веры в качество «европейских» брендов за счёт масштабной рекламной кампании.
На первоначальном этапе развития линейки продукции для ЦОД компания «ВЕЗА» также применяла такой тип вентиляторов. Уже тогда наши специалисты видели в данном исполнении большое количество компромиссов и недостатков, которые мы хотели бы исключить в нашей продукции. По мере развития общемировых проблем с поставками полупроводников, которые больно ударили по срокам, стоимости и доступности поставок ЕС Plug-Fan, и одновременно с развитием собственного изделия было принято решение о применении нового поколения вентиляторов.
Фото 3. Осевой вентилятор ОСА-ЭВО с регулируемым углом установки лопаток
ОСА-ЭВО (фото 3) — вентилятор, меняющий подход к созданию качественной и по-настоящему энергоэффективной системы воздушного охлаждения дата-центра. Подробно о самом вентиляторе вы могли прочитать в журнале СОК в статье «ВЕЗА»: надёжность и качество — превыше всего» [1].
В рамках нынешней статьи мы остановимся на аспектах его применения для дата-центров (ЦОД).
Первый аспект
Наиболее весомым аспектом является значительно больший КПД аэродинамического профиля лопаток осевой схемы вентилятора для заданных условий и одновременное применение спрямляющего аппарата. Аппарат, кроме увеличения КПД, в комплексе с коническим раструбом практически полностью преобразует динамический напор в статику. То есть на выходе из кондиционера образуется область равномерного статического давления, что положительно сказывается на выравнивании эпюр скоростей в сети воздухораспределения. Это позволяет избежать «непродувных» зон, а также зон с неустановленным характером движения воздуха, которые приводят к перегреву оборудования. Практика показывает, что в сравнении с лучшими представителями ЕС Plug-Fan коэффициент полезного действия ОСА-ЭВО на 15–20% выше.
Радиальные вентиляторы также имеют дополнительные потери производительности из-за влияния гидравлического диаметра корпуса кондиционера. Воздух, истекающий из рабочего колеса радиального вентилятора, перпендикулярно ударяется о корпус кондиционера. Кроме того, высока вероятность образования зон повышенной турбулентности и динамических потерь из-за взаимного влияния потоков воздуха между соседними вентиляторам. Входной коллектор осевых вентиляторов большего сечения (по сравнению с радиальными) обеспечивает существенно более равномерное поле скоростей в сечении элементов обработки воздуха, что гарантирует точность поддержания параметров. В сумме вихревые потоки неустановившегося характера движения воздуха от радиальных ЕС Plug-Fan могут привести к нарушению распределения скорости воздуха, особенно в коротких системах сети воздухораспределения (без использования коллекторов).
Для сравнения на фото 4 и 5 представлены характеры движения воздуха при использовании ЕС Plug-Fan и ОСА-ЭВО внутри кондиционера (на фото показаны виды сверху).
Фото 4. Характер движения воздуха при использовании ЕС Plug-Fan внутри кондиционера
Фото 5. Характер движения воздуха при использовании ОСА-ЭВО внутри кондиционера
Второй аспект
Вторым по значимости является факт «программируемости» вентилятора ОСА-ЭВО. Конструкция и аэродинамическая схема вентилятора позволяет варьировать количество лопаток, диаметр обтекателя, бесступенчато менять угол атаки лопаток на уже произведённом оборудовании. Вентиляторы ЕС Plug-Fan ограничены одной общей для всей линейки аэродинамической схемой и не позволяют произвести настройку под реальные условия эксплуатации, кроме как изменением частоты вращения, что, безусловно, является недостатком с точки зрения энергоэффективности.
Третий аспект
ОСА-ЭВО, устанавливаемые в кондиционеры для ЦОД, — это модульная система с отдельным высокоэффективным рабочим колесом, энергоэффективным двигателем на постоянных магнитах (класс IE4) и регулятором частоты вращения. Каждый из этих элементов является обслуживаемым и в высокой степени ремонтопригодным. Большинство производимых на рынке вентиляторов ЕС Plug-Fan не позволяют произвести их ремонт, фактически обслуживание сводится к контролю целостности подключения коммуникаций. При выходе из строя вентиляторы ЕС Plug-Fan без затруднений демонтируются, отправляются на утилизацию и впоследствии заменяются на такие же новые. Но возникает вопрос, как скоро новый вентилятор может быть поставлен. Есть также и вопрос стоимости всего вентилятора ЕС Plug-Fan, которая существенно выше стоимости вышедшего из строя компонента. Особенно остро эти вопросы начинают звучать в нынешних реалиях, когда доступность поставок сведена к минимуму.
Рабочее колесо ОСА-ЭВО имеет высокое качество изготовления и балансировки. В качестве материалов для изготовления рабочего колеса применяются укреплённый стекловолокном полиамид или анодированный алюминий. Благодаря этому обеспечивается малая масса, что положительно сказывается на ресурсе подшипников электродвигателей. Кроме того, модульная конструкция позволяет без затруднений произвести замену подшипников.
Четвёртый аспект
Кондиционеры, построенные на основе ОСА-ЭВО, компактнее кондиционеров на основе радиальных вентиляторов ЕС Plug-Fan (фото 6). За счёт оптимизированного корпуса ОСА-ЭВО не требует установки дополнительных успокоительных камер для подключения к сети воздухораспределения. Также сравнение показывает, что уровень шума для условий применения в ЦОД ниже, чем у радиальных вентиляторов ЕС Plug-Fan, на 5–6 дБ.
Фото 6. Кондиционеры на основе ОСА-ЭВО отличаются непревзойдённой компактностью
Компоненты ВЕРОСА-600®
Под стать вентилятору все остальные компоненты кондиционеров ВЕРОСА-600® отвечают самым взыскательным требованиям заказчиков.
О качестве корпуса, испытанного согласно EN 1886, говорят показатели, которые сведены в табл. 1. Качество исполнения и применяемые материалы обеспечивают надёжную эксплуатацию в атмосфере класса С3 по ISO 12944.
Секрет качества корпуса кроется в педантичном отношении производителя к мельчайшим деталям и высоком уровне производства, особенно в части металлообработки.
Система корпуса — собственной разработки и изготовления. Каркас и панели выполнены из оцинкованной стали, покрыты полимерным порошковым покрытием, образуют жёсткую, герметичную, прочную, гигиеничную конструкцию.
Применение отечественных уплотнителей, производимых для автомобильной промышленности, и уникальной системы фиксации сервисных панелей гарантирует долговременное сохранение герметичности корпуса, а по необходимости и её простое восстановление. В качестве теплои звукоизоляции применяется негорючая минеральная вата плотностью 80 кг/м³, что обеспечивает высокие прочностные, теплоизоляционные и шумовые характеристики. Специальная структура волокон, система фиксации, герметизации утеплителя сохраняют качество теплозвукоизоляционных параметров на протяжении всего периода эксплуатации.
Доступность выбора из 69 стандартных типоразмеров ВЕРОСА-600® позволяет адаптировать их под большинство условий размещения. При необходимости возможно изготовление с нестандартными размерами корпуса.
Крайне важным аспектом подготовки воздуха для ЦОД является фильтрация. «ВЕЗА» для всех сфер применения делает ставку на высокое качество используемых фильтров и системы их установки в корпус кондиционера. Для применения в объектах ЦОД в качестве основного используемого типа применяются карманные фильтры высокой пылеёмкости малого аэродинамического сопротивления. Фильтрующий материал не гигроскопичен, имеет трёхмерную структуру, что исключает образование поверхностного твёрдого слоя пыли даже при воздействии капельной влаги. Применение таких фильтров обеспечивает гарантированную длительную эксплуатацию при малых значениях аэродинамического сопротивления.
Распространённым решением по обеспечению охлаждения воздуха в объектах ЦОД является применение сотового адиабатического увлажнителя. Изначально данный тип увлажнителя индустрией создавался как бюджетный аналог форсуночного увлажнителя с рядом компромиссных решений, которые недопустимы для объектов высокого уровня требований к микроклимату помещений. Компания «ВЕЗА» для применения в объектах ЦОД использует следующие решения:
1. В качестве сотовой насадки доступно применение стеклонаполненного материала. Он является негорючим, дольше сохраняет эффективность увлажнения в процессе эксплуатации, требует меньшей частоты замены по сравнению с целлюлозными сотовыми насадками.
2. Применяются надёжные погружные насосы постоянного режима работы S1.
3. Применяемые металлические элементы выполнены из нержавеющей стали высокого качества.
4. Распределяющие шланги выполнены из нержавеющей стали, что исключает их прогиб и прекращение циркуляции воды.
5. Используется соленоидный вентиль с электромагнитным приводом и датчики контроля уровня воды в поддоне.
Теплообменники
С момента своего основания компания «ВЕЗА» занимается разработкой и производством высококачественного теплообменного оборудования на основе собственных наукоёмких исследований. Специализация выбрана в создании индивидуальных решений для широкого спектра задач, в том числе для сложных проектов в сочетании с экстремальными условиями эксплуатации.
Специалисты предприятия стояли у истоков создания целой индустрии на рынках бывшего СССР. Наше предприятие обладает одним из самых развитых технологических и интеллектуальных потенциалов, позволяющим успешно производить продукцию для различных отраслей промышленности.
Фото 7. Теплообменник центрального кондиционера ВЕРОСА-600®
Широкие технологические возможности, опыт, современные программные комплексы позволяют производить индивидуальные теплообменники в полном соответствии с заданными параметрами и условиями обеспечения минимальных энергетических затрат как на аэродинамическое, так и гидравлическое сопротивление. Особенности производимых теплообменников (фото 7):
1. Диаметры применяемых трубок: 7; 9,52; 12 и 16 мм.
2. Количество уникальных геометрий — 9 шт.
3. Наличие оребрённых внутри труб для теплообменников с фазовым переходом теплоносителя.
4. Десять типов используемых материалов (алюминиевые, медные сплавы с покрытиями и без, нержавеющая сталь), доступно исполнение с увеличенными толщинами.
Теплообменники-охладители устанавливаются в поддоны для сбора конденсата особой конструкции. Поддон высокой ёмкости выполнен из нержавеющей стали со скруглёнными краями и гарантирует полное удаление конденсата и высокую гигиеничность.
Кондиционеры ВЕРОСА-600® имеют практически полный уровень локализации производства компонентов и элементов обработки воздуха, благодаря чему обладают существенными преимуществами в факторах оперативности поставки, стоимости, доступности расходных материалов и замены вышедших из строя компонентов, безопасности и надёжности поставщика.
Подбор и разработка кондиционеров осуществляется компетентным инженерным составом «ВЕЗА» в программном обеспечении собственной разработки, позволяющим полностью удовлетворить требования заказчиков.
Надеемся, что наше решение в системах Free-cooling найдёт достойное применение при реализации ваших проектов.
Сфера деятельности компании «ВЕЗА» для ЦОД не ограничивается системами прямого Free-cooling — мы познакомим вас и с другими техническим решениями нашей компании на страницах СОК.
