Навигация по таблицам
- Таблица 1. Tier-классификация промышленных ЦОД
- Таблица 2. Климатические требования ASHRAE по классам оборудования
- Таблица 3. Требования к системам электропитания
- Таблица 4. Схемы резервирования для разных уровней Tier
- Таблица 5. Параметры систем охлаждения
Таблица 1. Tier-классификация промышленных ЦОД
| Уровень Tier | Доступность | Резервирование | Обслуживание без остановки | Применение |
|---|---|---|---|---|
| Tier I | 99,671% | N (без резерва) | Нет | Архивные системы, некритичные приложения |
| Tier II | 99,741% | N+1 | Нет | Корпоративные системы, веб-сервисы |
| Tier III | 99,982% | N+1 с параллельным обслуживанием | Да | Критичные бизнес-приложения, облачные сервисы |
| Tier IV | 99,995% | 2(N+1) | Да | Финансовые системы, государственные ЦОД |
Таблица 2. Климатические требования ASHRAE по классам оборудования
| Класс ASHRAE | Температура (рекомендуемая) | Температура (допустимая) | Влажность | Точка росы |
|---|---|---|---|---|
| A1 | 18-27°C | 15-32°C | 20-80% | 5,5-15°C |
| A2 | 18-27°C | 10-35°C | 20-80% | 5,5-21°C |
| A3 | 18-27°C | 5-40°C | 8-85% | 5,5-24°C |
| A4 | 18-27°C | 5-45°C | 8-90% | 5,5-24°C |
| H1 (высокая плотность)* | 18-22°C | 15-25°C | 20-60% | 5,5-15°C |
Таблица 3. Требования к системам электропитания
| Компонент | Tier I | Tier II | Tier III | Tier IV |
|---|---|---|---|---|
| ИБП | Одиночный модуль | N+1 | N+1 с двумя каналами | 2(N+1) |
| Генераторы | Один | N+1 | N+1 | 2(N+1) |
| Время автономии ИБП | 10-15 мин | 15-20 мин | 15-30 мин | 15-30 мин |
| Запас топлива | 8 часов | 24 часа | 48 часов | 96 часов |
| КПД ИБП | 92-94% | 94-96% | 96-97% | 97-98% |
Таблица 4. Схемы резервирования для разных уровней Tier
| Параметр | Tier I (N) | Tier II (N+1) | Tier III (N+1) | Tier IV (2(N+1)) |
|---|---|---|---|---|
| Каналы питания | 1 | 1 + резерв | 2 активных | 2 полностью дублированных |
| Системы охлаждения | 1 | 1 + резерв | Дублированные | Полностью изолированные |
| Обслуживание без остановки | Нет | Нет | Да | Да |
| Защита от отказов | Базовая | От одного компонента | От одного канала | Отказоустойчивая |
Таблица 5. Параметры систем охлаждения
| Параметр | Прецизионные кондиционеры | Чиллеры | Фрикулинг | Жидкостное охлаждение |
|---|---|---|---|---|
| Плотность мощности | До 10 кВт/стойка | До 15 кВт/стойка | До 20 кВт/стойка | Свыше 20 кВт/стойка |
| Энергоэффективность (PUE) | 1,8-2,0 | 1,4-1,6 | 1,2-1,4 | 1,05-1,2 |
| Точность поддержания T° | ±1°C | ±2°C | ±3°C | ±0,5°C |
| Капитальные затраты | Средние | Высокие | Низкие | Очень высокие |
Оглавление статьи
- Общие требования к промышленным дата-центрам
- Климатические требования и стандарты ASHRAE
- Системы электропитания и источники бесперебойного питания
- Схемы резервирования и отказоустойчивость
- Tier-классификация и требования надежности
- Современные системы охлаждения ЦОД
- Мониторинг и управление инфраструктурой
1. Общие требования к промышленным дата-центрам
Промышленные центры обработки данных представляют собой сложные технические комплексы, предназначенные для размещения серверного и телекоммуникационного оборудования критически важных систем. В отличие от корпоративных серверных комнат, промышленные ЦОД должны обеспечивать круглосуточную работу в режиме 24/7/365 с минимальными простоями.
Современные требования к промышленным дата-центрам формируются под влиянием нескольких ключевых факторов. Во-первых, это растущая плотность размещения оборудования. Если три года назад среднее энергопотребление серверной стойки составляло 7-8 кВт, то в 2024 году средняя запрашиваемая мощность достигла 11,6 кВт на стойко-место, при этом участились запросы на размещения свыше 20 кВт. Во-вторых, это повышенные требования к надежности и безопасности данных со стороны регулирующих органов и новых российских стандартов.
Основные компоненты инфраструктуры промышленного дата-центра включают системы электропитания с многоуровневым резервированием, прецизионные системы кондиционирования воздуха, современные системы пожаротушения и контроля доступа. До 15-20% потребляемой дата-центром электроэнергии приходится на охлаждение оборудования, что делает энергоэффективность критически важным параметром.
2. Климатические требования и стандарты ASHRAE
Система поддержания микроклимата является одной из наиболее критических для обеспечения надежной работы промышленных ЦОД. Согласно последним директивам ASHRAE 2011 года, рекомендуемый диапазон температур в машинном зале ЦОД составляет 18-27°C, при относительной влажности не выше 60% и точке росы от 5,5°C до 15°C.
Стандарты ASHRAE разделяют все ИТ-оборудование на пять классов (A1-A4 и H1), каждый из которых имеет свои температурно-влажностные требования. Класс A1 предназначен для наиболее критичного оборудования с узким диапазоном допустимых параметров, в то время как класс A4 позволяет работу в более широком спектре условий. Новый класс H1, введенный в 2024 году, предназначен для высокоплотного ИТ-оборудования и требует более жесткого температурного режима 18-22°C для обеспечения надежной работы.
Для ЦОД мощностью 1000 кВт при PUE = 1,6:
- Общее энергопотребление: 1000 × 1,6 = 1600 кВт
- Энергопотребление охлаждения: 1600 - 1000 = 600 кВт
- Доля охлаждения: 600/1600 = 37,5% от общего потребления
Современные тенденции в области климатического оборудования направлены на повышение энергоэффективности. Большинство потенциальных мест размещения ЦОД в мире соответствуют классам А3 и А4, что предполагает практически круглогодичное использование фрикулинга. Это позволяет значительно снизить энергозатраты на охлаждение, особенно в климатических зонах с умеренными температурами.
3. Системы электропитания и источники бесперебойного питания
Система электропитания промышленного ЦОД представляет собой многоуровневую архитектуру, обеспечивающую непрерывную подачу качественного электричества ко всему оборудованию. В дата-центре Tier III электропитание подается от двух независимых источников по схеме резервирования 2N, где каждый машинный зал получает питание от четырех раздельных шинопроводов.
Современные промышленные ИБП работают по технологии двойного преобразования (Online/VFI), обеспечивая КПД до 97-98%. Источники бесперебойного питания могут обеспечить дата-центр электропитанием в течение 40-60 минут, после чего автоматически запускаются дизель-генераторные установки.
Критически важным параметром является время переключения на резервное питание. В среднем требуется до 3 минут для запуска ДГУ и их выхода на режим рабочей нагрузки, при этом заряда батарей ИБП с запасом хватает на эту операцию. Для обеспечения максимальной надежности применяется схема резервирования генераторов N+1, где один генератор всегда находится в горячем резерве.
Для стойки мощностью 10 кВт с батареями 200 Ач при напряжении 240В:
- Емкость батарей: 200 Ач × 240В = 48 кВт·ч
- Время работы: 48 кВт·ч / 10 кВт = 4,8 часа
- С учетом глубины разряда 80%: 4,8 × 0,8 = 3,84 часа
4. Схемы резервирования и отказоустойчивость
Резервирование является фундаментальным принципом построения промышленных ЦОД, обеспечивающим их отказоустойчивость. Система классификации Uptime Institute определяет четыре уровня резервирования: от базового уровня N без резерва до отказоустойчивого уровня 2(N+1) с двукратным резервированием.
Схема резервирования N+1 означает, что помимо оборудования, необходимого для работы системы (N), имеется один дополнительный компонент (+1) для обеспечения отказоустойчивости. В ЦОД Tier III все ИТ-оборудование должно иметь двойные источники питания, подключенные к разным блокам ИБП, что позволяет отключать один из блоков без сбоев в работе серверов.
Наиболее совершенная схема 2(N+1) применяется в ЦОД Tier IV и предполагает полное дублирование всех систем с дополнительным резервом в каждой. Все компоненты поддерживаются двумя различными поставщиками электроэнергии, двумя резервными генераторами, двумя системами ИБП и двумя различными системами охлаждения.
5. Tier-классификация и требования надежности
Система классификации Tier, разработанная Uptime Institute, является международным стандартом для оценки надежности промышленных дата-центров. Каждый уровень включает в себя требования нижних уровней, при этом затраты на инфраструктуру увеличиваются с повышением уровня Tier.
Tier I представляет базовый уровень с минимальными требованиями к резервированию. Такие ЦОД обеспечивают доступность 99,671% и допускают до 28,8 часов простоя в год, что подходит только для некритичных приложений. В промышленной среде такой уровень практически не применяется из-за высоких рисков.
Tier III является оптимальным выбором для большинства промышленных применений. ЦОД уровня Tier III обеспечивают показатель доступности не менее 99,982% и стабильное функционирование в режиме 24×7 с простоем не более 1,6 часа в год. Ключевое преимущество - возможность проведения планового обслуживания без остановки работы.
При стоимости простоя 100 000 руб/час:
- Tier II (22 часа простоя): 22 × 100 000 = 2,2 млн руб/год
- Tier III (1,6 часа простоя): 1,6 × 100 000 = 160 тыс руб/год
- Экономия: 2,04 млн руб/год
6. Современные системы охлаждения ЦОД
Системы охлаждения промышленных ЦОД должны обеспечивать эффективный отвод тепла при минимальном энергопотреблении. Для организации кондиционирования серверных комнат оптимально используются прецизионные кондиционеры, которые могут работать по различным схемам в зависимости от тепловых нагрузок.
Современные тенденции направлены на использование энергоэффективных решений. Для охлаждения ИТ-оборудования используются центральные вентиляционные установки, работающие по принципу фрикулинга, которые забирают воздух с улицы, обрабатывают его и направляют в машинный зал. Это позволяет значительно снизить энергопотребление в холодное время года.
Для высокоплотных нагрузок применяются системы жидкостного охлаждения. Среди перспективных решений обсуждаются методы жидкостного охлаждения, когда серверы погружаются в специальные жидкие среды с повышенной теплоемкостью. Такие системы способны эффективно охлаждать стойки мощностью свыше 20 кВт.
7. Мониторинг и управление инфраструктурой
Современные промышленные ЦОД требуют интеллектуальных систем мониторинга и управления инфраструктурой (DCIM). Российская DCIM платформа "СДИ Базис" позволяет консолидировать информацию о ключевых ресурсах ЦОД: от инфраструктуры здания до ИТ-систем и процессов предоставления услуг.
Система мониторинга должна контролировать все критические параметры в режиме реального времени. Это включает температуру и влажность в различных зонах, загрузку систем электропитания, состояние ИБП и генераторов, параметры систем охлаждения и пожарной безопасности. Современные системы способны прогнозировать возможные отказы и автоматически переключать нагрузку на резервные системы.
Особое внимание уделяется энергоэффективности. Системы мониторинга позволяют оптимизировать работу климатического оборудования в зависимости от фактической тепловой нагрузки и внешних условий, что может снизить энергопотребление на 15-25% без ущерба для надежности.
