Рост вычислительных мощностей ставит перед операторами ЦОД новые вызовы. Плотность размещения оборудования увеличивается, требования к энергоэффективности ужесточаются, а классические подходы к климатическому обеспечению достигают своих пределов.
В таких условиях операторы ищут альтернативные решения, способные обеспечить стабильную работу высоконагруженных машинных залов.
Одним из таких решений стала воздухоохладительная камера (ВОК) статического давления — инженерная система, которая меняет логику построения климатической инфраструктуры в дата-центрах.
Особенности конструкции и принцип работы
Воздухоохладительная камера представляет собой инженерную систему кондиционирования, где все вентиляторы работают через единую камеру статического давления. Это обеспечивает равномерное распределение воздушных потоков на теплообменные аппараты, установленные в стенах между камерой и машинным залом.
В отличие от традиционных воздухоохладительных приборов, где теплообменник, вентиляторы, фильтры и система управления объединены в единый блок, в схеме с ВОК эти компоненты устанавливаются раздельно. Теплообменные аппараты с фильтрами монтируются как независимые элементы, вентиляторы и управляющие шкафы — отдельно.
Классические системы часто сталкиваются с проблемой неравномерности воздушных потоков в сечении теплообменников, что снижает эффективность использования теплообменной поверхности. ВОК решает эту проблему за счет архитектуры камеры статического давления.
Запатентованное решение
В 2025 году IXcellerate получил патент на изобретение способа и устройства кондиционирования для охлаждения высоконагруженных машинных залов. Федеральная служба по интеллектуальной собственности (РОСПАТЕНТ) подтвердила исключительные права компании на разработанную технологию ВОК после независимой экспертизы.Команда R&D-центра IXcellerate создала специальную формулу для расчета объема расходуемого воздуха, температурного режима и суммарной площади теплообменников. Это позволило оптимально подбирать мощность и количество вентиляторов для каждого конкретного машзала.
Преимущества модульной архитектуры
- Гибкость на этапе проектирования. Теплообменные аппараты подбираются независимо от вентиляторных блоков. Инженеры учитывают габариты, мощность, потери давления и температурный график под конкретные условия эксплуатации. Это позволяет адаптировать систему под различные режимы работы и мощность потребителей.
- Оптимизация режимов работы. Количество и тип вентиляторов определяются исходя из суммарного расхода воздуха на весь машинный зал. Это дает возможность выстраивать эффективные схемы резервирования и управления.
- Независимое обслуживание. Схемы резервирования в гидравлическом контуре и в контуре воздухораспределения работают автономно друг от друга. Это упрощает ремонт и техническое обслуживание отдельных элементов системы.
Проектирование системы: расчеты и подбор оборудования
Процесс начинается с расчета температурного режима серверных стоек. Основой служит необходимый объемный расход воздуха, заявленный производителем оборудования.
Проектировщики определяют несколько ключевых параметров: разницу температур на входе и выходе серверного оборудования, температуру на выходе из стойки, количество стоек и максимальную общую мощность.
При подборе вентиляторов учитываются требуемый расход воздуха и статическое давление в камере. Приоритет отдается энергоэффективным моделям с EC-двигателями, которые обеспечивают оптимальное соотношение производительности и энергопотребления. Количество вентиляторов рассчитывается с учетом необходимого резерва.
Теплообменные аппараты подбираются по расчетной холодопроизводительности с учетом температурного графика теплоносителя. Параметры оребрения, шаг ламелей, рядность труб и схемы змеевиков напрямую влияют на аэродинамическое сопротивление и эффективность теплообмена.
Габариты камеры рассчитываются так, чтобы обеспечить равномерное распределение воздушного потока и удобство обслуживания. При проектировании также учитываются требования к шумо- и виброизоляции, а также организация сервисных проходов.
Результаты эксплуатации в действующих объектах
Технология воздухоохладительных камер прошла испытания в реальных условиях на объектах IXcellerate MOS5 — с общей проектной IT-нагрузкой более 30 МВт. В стандартной конфигурации одна ВОК включает 12–18 теплообменных аппаратов холодопроизводительностью до 220 кВт каждый и 70–90 вентиляторов с расходом воздуха до 8 000 м³/ч.
Практика эксплуатации подтвердила эффективность решения по нескольким направлениям. Увеличилась плотность мощности оборудования при достаточной подаче воздуха, что исключило риски перегрева высоконагруженного IT-оборудования. Оптимизация системы привела к повышению энергоэффективности и снижению потребления электроэнергии.
Достигнутый оптимальный температурный график теплоносителя позволил дата-центру работать преимущественно в режиме фрикулинга, что дополнительно снижает эксплуатационные расходы. Количество стойко-мест увеличилось на 15%, что напрямую повысило доходность новых машинных залов.
Практическое применение
Запатентованные решения IXcellerate протестированы и успешно эксплуатируются в действующих машинных залах Южного кампуса с общей нагрузкой более 30 МВт. Изобретение позволяет поддерживать параметры климата по стандарту ASHRAE, обеспечивает отказоустойчивость и сервисное обслуживание оборудования без перерывов.Технология применима для любых дата-центров и помещений с серверным оборудованием. Её использование критично для обеспечения энергоэффективности и готовности площадки к высокопроизводительным вычислениям. Срок действия патента составляет 20 лет.
Особенности реализации в проектах IXcellerate
Анализ рыночных решений показал, что многие предложения базируются на использовании фальшпола в машинном зале. Обе технологии — ВОП и ВОК — имеют свои области применения и успешно используются в портфеле IXcellerate в зависимости от проектных требований и специфики объекта. Выбор конкретного решения определяется техническим заданием, параметрами нагрузки и архитектурными особенностями каждого дата-центра.
В проектах IXcellerate в Южном кампусе технология ВОК применяется без фальшпола. Для изоляции воздушных потоков системы технологического кондиционирования внедрена система тамбур-шлюзов в венткамерах.
Система фильтрации воздуха устанавливается на нагнетающем потоке перед теплообменным аппаратом. При реализации проектов машзалов рассчитаны ВОК высокой холодопроизводительности — от 1 до 3 МВт.
Технология полностью соответствует требованиям рынка, позволяя коммерческим ЦОД быть готовыми к растущим нагрузкам. Система обеспечивает бесперебойную работу серверных стоек в диапазоне мощностей от 8 до 55 кВт.
Конкурентным преимуществом является независимость от конкретного производителя оборудования. Это гарантирует гибкость на всех этапах жизненного цикла дата-центра: от проектирования и строительства до эксплуатации.
Выводы
Воздухоохладительные камеры статического давления демонстрируют эффективность в решении задач современных дата-центров. Модульная архитектура системы обеспечивает гибкость проектирования, гарантированное резервирование и упрощенное обслуживание.
Технология особенно актуальна для высоконагруженных объектов, где критичны масштабируемость, энергоэффективность и бесперебойная работа. Опыт внедрения в машзалах IXcellerate MOS5 подтверждает, что ВОК — это готовое инженерное решение для задач нового поколения.
Полученный патент на изобретение закрепляет технологическое лидерство IXcellerate и открывает возможности для дальнейшего развития R&D-практики в области инженерных систем дата-центров.
