8 (800) 500-23-05 info@agk-russia.ru

Заказать звонок

АГК > О компании > Блог АГК > Системы охлаждения ЦОД

Системы охлаждения ЦОД

04 ноября 2025
Назад

Современные системы охлаждения ЦОД в центре обработки данных: холодный коридор и инженерная инфраструктура дата-центра

Проектирование системы охлаждения для современного центра обработки данных (ЦОД) — это сложная инженерная задача, имеющая целью создание высокоточной, отказоустойчивой и энергоэффективной экосистемы, которая обеспечит бесперебойную работу критически важного ИТ-оборудования и эффективный отвод тепла даже в условиях пиковых нагрузок. Ключевые требования к такой системе формируются на основе отраслевых стандартов, соображений экономической эффективности и отказоустойчивости.

Основные требования к системам охлаждения ЦОД

Температура: прецизионный контроль в расширенном диапазоне

Современные требования к микроклимату в серверных помещениях кардинально отличаются от стандартов прошлых лет, когда в машинных залах было необходимо поддерживать температуру воздуха в узком диапазоне +18–20 °C.

Влажность: баланс между электростатикой и коррозией

Контроль влажности — это постоянная борьба с двумя противоположными угрозами, требующая точного управления климатом. Для большинства дата-центров действует требование, в соответствии с которым в машинных залах необходимо поддерживать относительную влажность воздуха в диапазоне 20–60 % (иногда 40–60 %).

Тепловые нагрузки: высокая плотность и динамика

Прогресс в области микроэлектроники ведет к постепенному снижению тепловыделения процессоров и интегральных схем, однако их размер также уменьшается, а плотность размещения — растет. Вкупе с высокими вычислительными нагрузками, обусловленными, в том числе развитием систем ИИ, это ведет к экспоненциальному росту тепловыделения в современных ЦОД, который объясняет беспрецедентные требования к системам охлаждения.

Высокоплотные стойки HPC/AI в дата-центре с in-row и жидкостным охлаждением

Энергоэффективность PUE: ключевой показатель рентабельности ЦОД

PUE трансформировался из технического показателя в главный финансовый KPI для операторов ЦОД, напрямую влияющий на стоимость владения (TCO) и окупаемость инвестиций.

Резервирование и отказоустойчивость

Надежность системы охлаждения не менее важна, чем надежность системы электропитания. Ее отказ неминуемо и очень быстро (за минуты) приводит к тепловой перегрузке и аварийному отключению серверов.

Внешние системы охлаждения для ЦОД: сравнение и применение в России

Внешние системы отводят тепло от внутреннего контура ЦОД в атмосферу. Выбор технологии критически зависит от климатических условий. Для большинства российских регионов характерны значительные перепады сезонных температур: холодная зима и умеренно теплое лето. В особенностях климата заключен огромный потенциал для естественного охлаждения (фрикулинг), когда холодный наружный воздух используется для охлаждения напрямую, минуя компрессоры чиллера.

Чиллеры (воздушные и водяные)

Выбор чиллера для системы охлаждения дата-центра напрямую влияет на энергоэффективность, затраты (CAPEX и OPEX), возможность масштабирования и срок эксплуатации инфраструктуры. Рассмотрим основные типы чиллеров, применяемых в современных ЦОД.

Чиллеры с воздушным охлаждением

Принцип работы: хладагент отбирает тепло у воды или раствора гликоля в испарителе, сжимается компрессором и отдает тепло в конденсаторе, охлаждаемом потоком атмосферного воздуха.

Плюсы:

Минусы:

Применение: небольшие и средние ЦОД, модульные объекты, регионы с умеренным или холодным климатом.

Модульные чиллеры «АГК»

Благодаря продуманной конструкции модульные чиллеры превосходят обычные модели с воздушным охлаждением по ряду параметров, позволяют реализовать все возможности системы и расширяют сферу применения. Одно из главных преимуществ такого решения — возможность построения хладоцентров любой мощности без необходимости подключения водоснабжения и регулярной дозаправки из-за потерь на испарение. Модульные чиллеры «АГК» рассчитаны на регулярную транспортировку с использованием погрузчиков и снабжены петлями для фиксации строп.

Плюсы:

Применение: в составе гибких систем любой мощности, временных хладоцентров (к примеру, во время ремонта или для досрочного пуска дата-центров до окончания стройки), а также для покрытия пиковых сезонных нагрузок.

Чиллеры с водяным охлаждением

Принцип работы: тепло от хладагента передается воде, которая охлаждается в градирне.

Плюсы:

Минусы:

Применение: крупнейшие ЦОД (десятки и сотни МВт), регионы с жарким климатом, проекты с упором на низкий PUE и долгосрочную экономичность.

Абсорбционные чиллеры

Используют вторичное тепло (пар, горячая вода, выхлопные газы) вместо электроэнергии.

Плюсы: разгрузка электросети, утилизация тепла, улучшение экологических показателей.

Минусы: низкий показатель COP, высокий CAPEX, крупные габариты, сложность эксплуатации.

Применение: интеграция с ТЭЦ и промышленными объектами.

Прочие решения:

Ключевые требования к чиллерам для ЦОД:

Таким образом, оптимальная система охлаждения для ЦОД подбирается с учетом масштаба объекта, климатических условий, приоритетов по затратам и энергоэффективности. «АГК» предлагает решения, позволяющие сочетать модульность, эффективность, гибкость и низкий риск простоев. Смотрите подробнее в статье «Чиллеры для ЦОД».

Драйкулеры (сухие градирни)

Принцип работы

Теплообменник, в котором рабочая жидкость охлаждается напрямую холодным наружным воздухом (без испарения воды). Идеален для систем фрикулинга. Имеет достаточно высокий КПД, так как потребляет электроэнергию только для питания вентиляторов. Эффективность охлаждения на 100 % зависит от температуры наружного воздуха.

Применение в России

Идеальное решение для российского климата. Осенью, зимой и весной работает в режиме 100 % фрикулинга, летом может использоваться для предварительного охлаждения жидкости перед чиллером.

Драйкулеры «АГК»

Драйкулер DC1150 представляет собой высокоэффективный трубчато-ребристый теплообменник мощностью 400 кВт в режиме охлаждения жидкости (750 кВт в режиме охлаждения воздуха). Агрегат оснащен четырьмя мощными осевыми вентиляторами, которые обеспечивают общий расход воздуха 114500 м3/ч и предназначен для охлаждения жидкостей за счет использования окружающего воздуха. Кроме того, он может функционировать в качестве воздухоохладителя или калорифера и служит универсальным решением для организации временных инженерных систем.

Конструкция драйкулера отличается исключительной надежностью, простотой монтажа и удобством эксплуатации. Модель DC1150 демонстрирует многозадачность и успешно применяется в различных режимах:

Прочная оцинкованная стальная рама адаптирована для перемещения вилочным погрузчиком, а вертикальная компоновка позволяет экономить пространство при монтаже.

Агрегат может быть интегрирован в состав автономных хладоцентров в комбинации с генераторными установками, чиллерами, насосными станциями и другими элементами климатических систем.

Плюсы:

Градирни закрытого типа (испарительные охладители)

Принцип работы:

Теплообменник с орошением — гибрид драйкулера и чиллера. При высокой нагрузке и температуре включается разбрызгивание воды, что резко повышает эффективность охлаждения за счет испарения.

Плюсы: высокая эффективность в широком диапазоне температур, компактнее драйкулера при той же мощности.

Минусы: требует воды, нужны системы водоподготовки и защита от замерзания зимой.

Модульные градирни «АГК»

Мобильная градирня СТ2500 представляет собой высокопроизводительное решение с принудительно-противоточной подачей воздуха, обеспечивающее холодопроизводительность до 1800 кВт. Конструкция разработана для частых перемещений и эксплуатации в сложных условиях, что делает ее идеальным решением для проектов, требующих мобильности и надежности.

Оборудование отличается широким рабочим диапазоном и способно функционировать в различных климатических условиях. Прочная рама с карманами для  вилочного погрузчика и проушинами для такелажных строп обеспечивает удобство транспортировки и монтажа. Корпус выполнен из легких и долговечных материалов, а компактные габариты соответствуют стандартному 20-футовому контейнеру, что упрощает логистику.

Плюсы:

Для быстрого ввода в эксплуатацию предусмотрены:

Модульная градирня ACTS холодопроизводительностью 2450 кВт состоит из двух автономных секций, которые могут объединяться в блоки из четырех модулей. Такая конфигурация позволяет организовать охлаждение до 1400 м³ воды в час. Конструкция каждого модуля включает две шестиметровые контейнерные рамы, собираемые на месте.

Верхняя секция содержит вентиляторы, систему орошения и теплообменные элементы, нижняя — поддон и место для хранения шлангов при перевозке. Система оснащена высокоэффективными каплеуловителями и предназначена для работы с высокими расходами воды при температурах выше +25 °C.

Обе модели обеспечивают:

Градирни «АГК» — это комплексное решение для промышленного охлаждения, сочетающее мобильность, высокую производительность и простоту эксплуатации.

Гибридные системы (чиллеры + драйкулеры)

Принцип работы:

Комбинированная система, где драйкулер и чиллер работают на общий контур. Умная система управления автоматически выбирает самый энергоэффективный режим:

Это одно из наиболее популярных и окупаемых решений для ЦОД в России, позволяющее максимально использовать преимущества умеренно-холодного климата.

Гибридная схема охлаждения дата-центра: чиллер, драйкулер и фрикулинг с пластинчатым теплообменником

Гибридные решения «АГК»

Хотя чиллеры с воздушным охлаждением имеют определенные недостатки, они оптимальны для модульного исполнения, поскольку не требуют дополнительной инфраструктуры. В этом случае они дают широкие возможности для построения различных комбинированных систем, производительность и эффективность которых почти соответствует параметрам агрегатов с водяным охлаждением. Подобные комбинации довольно часто применяются в составе модульных хладоцентров.

В частности, компания «АГК» имеет богатую практику сборки гибридных двухконтурных холодильных комплексов, где задействованы компактные модульные чиллеры воздушного типа, мобильные градирни, а также пластинчатые теплообменники и циркуляционные насосы в модульном исполнении. Сперва вода из основного (рабочего) контура подается в градирню, где происходит ее предварительное охлаждение при минимальных энергозатратах, после чего поступает в теплообменник для дальнейшего охлаждения, которое обеспечивает чиллер.

Методы интеграции систем внешнего охлаждения

Внешние установки соединяются с внутренними шкафами через систему трубопроводов с теплоносителем (обычно вода или водно-гликолевая смесь). Для защиты ИТ-оборудования обычно используется промежуточный теплообменник, разделяющий внешний и внутренний контуры.

Фрикулинг (естественное охлаждение)

Не путать со встроенными системами фрикулинга некоторых чиллеров. Внешние системы фрикулинга в составе инфраструктуры хладоцентра также используют потенциал холодного наружного воздуха. Экономия энергии компрессора чиллера достигает 70-80 % в год для московского региона. Чем ниже температура воздуха, тем выше экономия.

Системы на холодоносителе (CW)

Стандартная схема: внешние установки (чиллеры/драйкулеры) охлаждают воду, которая по трубам подается в фанкойлы или охладительные змеевики внутри машинных залов. Это надежная и хорошо изученная схема.

Примеры схем подключения

  1. Классическая схема с чиллером и градирней: чиллер производит холод, градирня охлаждает конденсатор чиллера;
  2. Схема с пластинчатым теплообменником и драйкулером (фрикулинг): при низкой температуре наружного воздуха контур чиллера отключается. Тепло от внутреннего контура через пластинчатый теплообменник передается в контур драйкулера;
  3. Гибридная схема: драйкулер и чиллер подключены параллельно. В межсезонье драйкулер предварительно охлаждает теплоноситель, снижая нагрузку на чиллер.

Проектирование и монтаж системы охлаждения ЦОД

Этапы проектирования

  1. Расчет тепловых нагрузок: определение текущей и перспективной мощности ЦОД (кВт на стойку, суммарно);
  2. Климатический анализ: анализ сезонных колебаний температуры в месте строительства для расчета потенциала фрикулинга;
  3. Выбор концепции и оборудования: на основе расчета нагрузок и анализа климата выбирается тип системы (чиллерная, гибридная и т. д.), производится гидравлический расчет;
  4. Проектирование обвязки: разработка схем трубопроводов, выбор насосов, аккумулирующих баков, систем автоматики и резервирования;
  5. Интеграция с системой мониторинга и управления (DCIM): обеспечение централизованного контроля всех рабочих параметров.

Особенности монтажа

Расчет мощности и экономика

Упрощенный пример расчета нагрузки

Допустим, в залах ЦОД размещено 100 серверных стоек с нагрузкой 5 кВт на каждую.

Экономия с фрикулингом

Рекомендации по выбору оборудования

Общие рекомендации

Критерии выбора для российских условий

  1. Приоритет гибридных решений: для подавляющего большинства регионов России оптимален выбор чиллеров со встроенным контуром фрикулинга или связка чиллер + отдельный драйкулер/градирня.
  2. Защита от замерзания: все наружное оборудование и трубопроводы должны быть рассчитаны на зимнюю эксплуатацию. Используются незамерзающий теплоноситель (например, раствор пропиленгликоля), электрообогрев дренажных трасс, антиобледенительные системы вентиляторов.
  3. Климатическое исполнение: оборудование должно быть рассчитано на работу в широком диапазоне температур (от -35 °C до +40 °C).
  4. Коррозионная стойкость: для промышленных районов или приморских регионов выбирайте оборудование с усиленной защитой теплообменников и корпусов (оцинковка, полимерные покрытия).

Преимущества арендной модели «АГК»

Арендная модель — это комплексное решение, выходящее далеко за рамки простой поставки оборудования, гибкая стратегия, которая позволяет бизнесу оптимизировать капитальные затраты, управлять рисками и оперативно реагировать на любые вызовы. Вот ключевые преимущества этого подхода:

Оперативная гибкость и масштабируемость:

Минимизация рисков:

Скорость развертывания и экспертный подход:

Широкий парк современного оборудования

Правильный выбор системы охлаждения ЦОД, основанный на глубоком анализе нагрузок и климата, — это не статья расходов, а инвестиция, которая определяет будущую операционную эффективность, масштабируемость и надежность дата-центра на долгие годы вперед. Для российских условий технологии с использованием естественного охлаждения являются must-have для создания экономичного и современного центра обработки данных. Наиболее полно использовать преимущества современных решений позволяет арендная модель «АГК».

Читать предыдущую статью Вернуться к разделу Читать следующую статью

Связаться