Проектирование ЦОД: основные принципы, подводные камни и частые ошибки

15 июля 2025 года Государственная Дума утвердила закон, который впервые на федеральном уровне устанавливает определение и правила для работы центров обработки данных. Этот нормативный акт направлен на систематизацию стремительно развивающейся сферы и одновременно вводит значимые изменения, касающиеся как крупных участников рынка, так и небольших предприятий.

Федеральный закон от 23.07.2025 N 244-ФЗ «О внесении изменений в статьи 2 и 6 Федерального закона «О связи» и отдельные законодательные акты Российской Федерации»

Первый этап проектирования – разработка концепции. В случае ЦОД здесь важны не столь архитектурные, сколь принципиальные технические решения: какие планируются мощности дата-центра, какую пиковую нагрузку он должен выдерживать, какие ресурсы потребуются для его стабильной эксплуатации. В отличие от большинства других зданий и сооружений дата-центр – прежде всего комплекс инженерных систем, и точность именно инженерных решений определяет успех всего проекта.

В концепте сходятся архитектура, энергоснабжение, охлаждение, резервирование и эксплуатационная модель будущего объекта. Формируется генплан площадки, выстраивается архитектурный облик здания, его этажность, конфигурация помещений, размещение вспомогательных систем. В случае ЦОД здесь же принимаются инженерные решения, на которых будет держаться работа дата-центра: схема резервирования (4/3, 8/7 и др.), необходимая электрическая и холодильная мощность, компоновка стоек и плотность нагрузки. Параллельно проводится CFD-моделирование, позволяющее оценить эффективность работы систем охлаждения в разных режимах. Для ЦОД это критично: ошибки при расчете тепловых нагрузок или недооценка локальных перегревов приводит к дорогостоящим корректировкам в рабочей документации или даже во время эксплуатации.

Когда концепт утвержден и основные инженерные решения согласованы, начинается разработка проектной (стадия П) и рабочей документации (стадия РД). На этом этапе все решения детализируются, выпускаются чертежи для генподрядчика, выбираются конкретные модели оборудования. Новые объекты капитального строительства также требуют прохождения экспертиз; в случае капитального ремонта или реконструкции стадия П может не потребоваться. Но даже при упрощенном сценарии ЦОД должен быть спроектирован так, чтобы энергетика, охлаждение, архитектура, системы безопасности и IT-инфраструктура работали как единое целое.

Третий этап – согласование. Требования к ЦОД мало отличаются от требований регуляторов к проектам иных зданий. Однако на два момента стоит обратить внимание.

• Во-первых, пожарная безопасность: для ЦОД всегда требуется оформление специальных технических условий (СТУ) от МЧС в связи с большим объмом инфраструктуры. В документах фиксируются категория здания, допуски, пути эвакуации, расположение пожароопасного оборудования, топливных хранилищ и т.д., а также схемы тушения и расстановки систем.
• Второй элемент – санитарно-защитная зона (СЗЗ), где учитываются выбросы СО, шумовое воздействие от чиллеров и тестовых запусков генераторов. По итогам расчетов СЗЗ проходит экспертизу Роспотребнадзора и ставится на кадастровый учет. Неверные расчеты по шумам и воздуху могут привести к задержкам на этапе прохождения экспертизы.

Поскольку центры обработки данных являются прежде всего техническими сооружениями, ключевую роль играют инженерные системы — от дизель-генераторов и аккумуляторов ИБП до чиллеров на крыше и кондиционеров в машинных залах. Проектировщик должен знать их эксплуатационные особенности: как оборудование работает в штатных условиях, как ведет себя под нагрузкой, в жару или холод, при отказах и в нештатных ситуациях. Расчеты по электроснабжению и охлаждению не сводятся к простому подбору «с запасом»; это разработка сценариев. Например, просчитываются отключение одного кондиционера или сразу двух, разные режимы работы дизеля (continuous, prime, standby), опасности и преимущества различных типов батарей. Инженеры, которые привыкли проектировать торговые центры или офисы, часто недооценивают важность такого моделирования – и именно из-за этого в проектах ЦОД могут возникать критические ошибки.

Кроме того, проектировщик ЦОД должен рассчитать и учесть уровень шума, выбросы и воздействие на окружающую застройку – и делать это еще на этапе оценки участка. Так, объект, расположенный на расстоянии в 200–300 метров от жилых домов, должен соответствовать требованиям по шуму для прохождения всех согласований. В «обычных» проектах, где инженерные системы играют вспомогательную роль, эту проблему часто можно решить; для ЦОД лучше сразу искать другую площадку.

Таким образом, проектировщик дата-центра – не только специалист по разработке 3D-моделей, чертежей и документации, но и инженер, понимающий технологическую логику работы ЦОД и способный просчитать десятки сценариев его эксплуатации. Он должен разбираться в характеристиках оборудования, знать его возможности и ограничения, особенности и очередность установки; и разрабатывать проектные решения с учетом всех этих факторов. В зрелых командах, таких как у IXcellerate, эти знания основаны на опыте: оптимальные решения хорошо известны специалистам и закладываются в проект сразу, без долгих поисков компромиссов. Это позволяет строить дата-центры быстро, технологически правильно и без финансовых потерь.

CFD (Computational Fluid Dynamics) – это компьютерное моделирование потоков воздуха или жидкостей, позволяющее увидеть их циркуляцию в трехмерном пространстве – внутри или снаружи объекта. Проектировщик дата-центров должен отлично владеть этим инструментом, поскольку он позволяет правильно организовать охлаждение – один из важнейших факторов бесперебойной работы ЦОД. На CFD-модели можно видеть, что будет происходить с воздушными потоками при отказе одного кондиционера или группы, как будет меняться температура в узких проходах, как роза ветров повлияет на работу чиллеров и наружных установок.

В CFD-модели учитывают:

• расположение серверных стоек и их тепловыделение;
• конфигурацию кондиционеров и схему резервирования;
• систему подачи воздуха – через фальшпол или холодные стены;
• реальные температурные пороги (нормальные, пограничные, критические);
• режимы отказа: что будет, если отключится один или несколько кондиционеров;
• локальные зоны перегрева – «красные зоны», где проект вообще не работает.

Если на модели после включения виртуальных кондиционеров зал окрашивается в зелено-синие тона – значит система сбалансирована. Если появляются желтые и красные зоны – нужно менять расстановку, оборудование или маршруты движения воздуха.

Моделирование воздушных потоков проводится не только внутри проектируемых помещений, но и снаружи. Например, для холодильных машин (чиллеров), предполагающихся к установке на кровле, CFD позволяет рассчитать:

• как будет продуваться пространство под агрегатами;
• не создаст ли тепловая завеса риск ухода чиллеров в дерейтинг летом;
• не перекрывают ли декоративные элементы свободный приток воздуха;
• как будут работать чиллеры в пик жары (особенно в августе);
• не попадут ли выхлопные газы от дизель-генераторов в зону забора воздуха.

Так, закрытая декоративными панелями этажерка может выглядеть красиво, но фактически перекроет естественную вентиляцию, повышая температуру воздуха вокруг чиллеров. Несколько лишних градусов – и агрегат снизит свою холодильную мощность , что мгновенно ударит  по устойчивости всей системы охлаждения.

CFD также позволяет смоделировать поведение водовоздушного охлаждения. Хотя в России пока мало запросов на стойки 60+ кВт, при которых требуются водяные контуры, современный ЦОД должен иметь возможность быстро их организовать. В частности, такая опция доступна в дата-центрах IXcellerate.

В целом, при проектировании ЦОД CFD-моделирование является не просто инженерным инструментом, но и системой раннего предупреждения. Она позволяет провести виртуальную эксплуатацию будущего дата-центра в десятках режимов, включая аварийные, до того, как будет забита первая свая на стройке.

Ошибки проектирования могут проявиться на любом этапе строительного проекта – в концепте, в стадии П, в рабочей документации, на стройке или даже во время эксплуатации. Однако в случае ЦОД характер этих ошибок часто инженерный: что-то было некорректно рассчитано в охлаждении или электрике. Такие ошибки сложно заметить во время строительства и дорого исправить на готовом объекте, поэтому их важно своевременно выявлять еще во время проектирования.

Часто недочеты случаются на этапе концепта. Неправильно оцененная тепловая нагрузка или неверно подобранные маршруты циркуляции воздуха ведут к выбору оборудования, которое не обеспечит надежную работу в заявленных режимах или будет сбоить под нагрузками и в теплое время года. Поэтому важно обязательно проверять проект на CFD-модели, выявляя очаги перегрева – «красные пятна». Неопытный проектировщик может этим пренебречь или проверить недостаточное количество сценариев работы в условиях использования резервных мощностей.

Похожая ситуация с электрикой: расчет нагрузок – не суммирование паспортных мощностей, а моделирование поведения системы в разных критических сценариях. Схемы резервирования (4/3, 6/5 и т.д.) задают логику лучей; важно понимать, какая нагрузка ляжет на каждый из них при одном или нескольких отказах. Ошибка в этих расчетах приводит к перегрузкам, потерям и – в худшем случае – отказам.

Практика показывает, что технология информационного моделирования (BIM) помогает отлавливать часть коллизий, но не решает всех проблем. Трехмерная модель может показать пересечение коммуникаций и строительных конструкций, но не заменит опытного инженера, который видит и понимает проблемы «вживую»: как пронести кабельную корзину, как совместить ливневку и трассу кабеля, какие места создадут проблемы при монтаже крупного и тяжелого оборудования. Часто проверка «глазами и ногами», стройконтроль и опыт команды спасают проект там, где автоматические инструменты молчат.

Внимания требуют и внешние решения: размещение чиллеров на кровле или на этажерках требует расчетов не только внутреннего воздушного баланса, но и внешних потоков. Прикрытая декоративными панелями этажерка, неправильный учет розы ветров или близость выхлопов ДГУ к забору воздуха – все эти архитектурно-инженерные ошибки лишают агрегаты номинальной мощности в жару и переводят их в дерейтинг.

Нельзя забывать и про специфику оборудования: разные типы генераторов имеют разные режимы работы, это влияет на их выбор и расчет. Батареи ИБП – литий-ионные или свинцовые – предъявляют разные требования по пожарной безопасности, монтажу и обслуживанию; от выбора зависят и архитектура помещений, и время монтажа, и система мониторинга. Ошибки в учете эксплуатационных характеристик оборачиваются переработками, изменениями размеров проходов и переносами трасс уже на стройке.

Профилактика таких ошибок – тщательная проработка концепта, CFD-моделирование с максимумом сценариев, внимательная проверка всех инженерных допущений и живой стройконтроль. Такое сочетание инженерного расчета и богатого практического опыта позволяет специалистам IXcellerate избегать потерь времени и финансовых средств при строительстве ЦОД.

Рекомендации для проектировщиков ЦОД: ключевой этап — тщательная проработка концептуальных решений. Ошибки, такие как неверная инженерная схема или заниженная тепловая нагрузка, возникают именно на этом этапе. Концепт должен базироваться на реальных эксплуатационных сценариях машинного зала, а не только на технических характеристиках оборудования.

CFD-моделирование необходимо проводить комплексно, учитывая различные режимы работы и аварийные ситуации: летние нагрузки, частичные отключения и прочие отказные сценарии. Ошибки в CFD приводят к неправильному выбору систем охлаждения, количеству кондиционеров, способу подачи воздуха и схемам резервирования. Недопустимо ограничиваться расчетом только рабочего режима — ЦОД должен сохранять работоспособность при различных сбоях, что и формирует основу проектных расчетов.

Аналогично критичен расчет электрических нагрузок с учетом перераспределения мощности при отказах. Непредусмотренные сценарии могут привести к критическим перегрузкам, проявляющимся спустя годы стабильной работы. Заблаговременное моделирование отказов электросистем — обязательный этап. При размещении внешнего оборудования (чиллеров на крыше или этажерках) важно оценить продуваемость, тепловые режимы в жару и влияние архитектурных элементов (экраны, панели, карнизы) на температурный режим и надежность техники.

BIM-технологии эффективны для выявления коллизий на ранних стадиях, но не заменяют инженерный опыт и понимание специфики ЦОД, где функциональность важнее эстетики. В отличие от офисных зданий, где допустимы компромиссы в системе кондиционирования ради коммерческой площади, в ЦОД такие решения недопустимы.

Выбор оборудования — ИБП, аккумуляторов (свинцовые или литиевые), генераторов — должен опираться на эксплуатационные требования ЦОД. Параметры техники (типоразмер, размещение, обслуживание) существенно влияют на концептуальные решения.

Наконец, критически важен постоянный контроль проектной группы над строительством. Инженерная основа ЦОД требует, чтобы концепт, проектная документация и строительство были максимально синхронизированы. Проект должен быть реализуемым «в бетоне», а корректировки на стройке «по месту» не должны ломать тщательно просчитанные инженерные решения.