Почему важно поддерживать температурный режим в серверной. Как обычно устроено охлаждение серверной

Пожалуй с самого начала хотелось бы разобраться что может представлять из себя обычная серверная комната. Как правило, это закрытое помещение, чаще всего небольших размеров, достаточных для размещения серверных стоек с определенным набором сетевого оборудования. В большинстве случаев серверная комната размещается либо в подвальном/полуподвальном помещении, либо в чердачном помещении. То есть о местоположении серверной комнаты руководство организации задумывается далеко не в первую очередь. Предположим, серверная комната находится в подвальном либо полуподвальном помещении. В этом случае кондиционирование помещения будет достаточно осуществлять обычным доступным на рынке кондиционером (сплит-системой). Однако стоит учитывать, что близость почвы и расположение помещения ниже уровня почвы тоже будет давать о себе знать. Не исключен фактор наличия избыточной влажности. Также не исключено наличие коммуникаций отопления, водоснабжения в серверной комнате либо в непосредственной близости, что будет также оказывать непосредственное влияние на температурный режим. Предположим, выбор места для серверной комнаты осуществлялся в самую последнюю очередь, и оказалось, что в помещении установлен радиатор отопления, либо проходят коммуникации с горячей водой. Это обстоятельство несомненно будет дополнительно нагружать систему охлаждения и добавит определенные риски выхода из строя оборудования в случае отказа системы охлаждения. Но не стоит забывать о том, что в некоторых случаях требуется установка дополнительной системы подогрева для поддержания температурного режима. Для этого необходим управляемый обогреватель. Система охлаждения и система отопления должны управляться унифицированным устройством, которое позволяло бы считывать данные с датчиков температуры, влажности и передавать команды управления системам отопления либо системам охлаждения, согласно настройкам предельных значений. Приведем некоторые требования к климатическим условиям в серверной:

1. Должна предусматриваться возможность отключения системы отопления;
2. Система кондиционирования воздуха серверной должна быть автономной;
3. Температура в серверном помещении находиться в пределах от +18 до +24 гр. Цельсия;
4. Влажность воздуха в СП должна находится в пределах от 30% до 50%.

Рассмотрим ситуацию, если серверная комната расположена в чердачном помещении. Кроме тепла, вырабатываемого в процессе работы оборудования, способствовать повышению температуры будет расположение серверной в непосредственной близости от кровли, которая нагревается от солнечных лучей. Опять-таки высок риск перегрева оборудования и как следствие выхода из строя. Как же обычно устроено охлаждение в серверной? Как правило, используется кондиционер (сплит-система), работающий круглогодично в режиме нон-стоп, то есть 24 часа и 7 дней в неделю. Система охлаждения должна быть достаточно надежной, чтобы бесперебойно работать в течение долго времени и поддерживать необходимый уровень температуры и влажности воздуха. Кроме того, в зимнее время года во время действия отрицательных температур оборудованию в серверной комнате также может потребоваться охлаждение. Также может потребоваться отопление. Для включения/выключения отопительной системы требуется система управления, которая сможет управлять обогревателем, основываясь на данных датчиков температуры и влажности. Показатель влажности также является важным в работе вычислительного оборудования. При высокой влажности возможны появление конденсата в устройствах и коррозия, что крайне не рекомендуется для оборудования. Для поддержания оптимальной влажности воздуха необходимо выбирать соответствующий кондиционер либо использовать дополнительно осушитель воздуха. Некоторые современные сплит-системы позволяют понизить температуру, осуществить постоянный приток очищенного воздуха, но не позволяют поддерживать его оптимальную влажность. Стоит избегать использования подобных сплит-систем в серверных помещениях. Как правило, в помещении устанавливается один кондиционер, что с точки зрения обеспечения нормального температурного режима недостаточно: в случае внезапного выхода из строя кондиционера возможен перегрев оборудования и, как следствие, его выход из строя. Поэтому рекомендуется устанавливать как минимум два кондиционера. Мощность каждого кондиционера в отдельности была бы достаточной для создания необходимых климатических условий в серверной комнате. Также, используя современные системы мониторинга климата в серверной, возможна настройка поочередной работы кондиционеров для увеличения срока службы и возможности безотказной работы. Используя функции поочередной работы кондиционеров, возможно проведение профилактических работ с кондиционерами, что в конечном итоге увеличит ресурс кондиционеров и обезопасит оборудование от нежелательных повышений температуры и выхода из строя оборудования.

Пример резервирования кондиционеров:

Внутренняя система отвода тепла в современных серверах разработана таким образом, чтобы обеспечить охлаждение всех внутренних компонентов, выделяющих тепло в процессе работы. Однако корпус сервера негерметичен, и теплообмен происходит с окружающей средой серверного помещения, поэтому ошибочно считать, что температура воздуха внутри корпуса будет значительно ниже температуры в серверной. Необходимо также учитывать тот факт, что температура воздуха в серверной вне коммуникационного шкафа, в коммуникационном шкафу и непосредственно в корпусе сервера могут отличаться. Поэтому рекомендуется устанавливать температурные датчики не только в серверном помещении на потолке, но и в каждом коммуникационном шкафу, чтобы иметь объективную информацию о климатических условиях как в шкафах, так и вне их. В целях обеспечения правильной циркуляции воздуха в серверном помещении необходимо проектировать установку кондиционера/системы отопления с учётом потоков воздуха, образуемых этими системами. Для этого в серверных шкафах предусмотрена активная вентиляция, обеспечивающая доступ охлажденного воздуха непосредственно в серверный шкаф. Важным также является правильное расположение устройств в серверном шкафу. Это должно быть выполнено с учётом размеров и тепловыделения устройств. Правильным является применение 1U вентиляторов между оборудованием, которое активно выделяет тепло, чтобы обеспечить вентиляцию и необходимый отвод тепла.

Пример 1U вентиляторов:

Вентиляторы, установленные в нижней части шкафа для притока воздуха:

Вентиляторы, осуществляющие отвод теплого воздуха из шкафа:

На приведенном рисунке показана неправильная установка кондиционера. Рассмотрим очевидные ошибки:

1. Кондиционер находится прямо над коммуникационным шкафом. В случае возникновения течи в кондиционере оборудование в коммуникационном шкафу окажется залито жидкостью, что может привести к нежелательным последствиям вплоть до короткого замыкания и физического выгорания компонентов оборудования.
2. Кондиционер установлен почти вплотную к потолку. Подобная установка осложняет возможное проведение технического обслуживания и затрудняет циркуляцию воздуха.

Так почему же необходимо и важно поддерживать температурный режим в серверной?

В серверной комнате, как правило, располагается крайне важное и дорогостоящее оборудование. Выход из строя или временные простои в работе оборудования могут привести к материальным и финансовым потерям. Заглянем вовнутрь современного сервера и попробуем выяснить, какие компоненты наиболее критичны к изменению температуры.

Жёсткий диск.

Является, пожалуй, самым важным компонентом системы. Соответственно выход из строя жёсткого диска в случае отсутствия резервного может стать критичным для организации. Компоненты жёсткого диска являются чувствительными к изменению температуры: к резким повышениям, понижениям и к перегреву. Повышение температуры, как правило, приводит к расширению материала, из которого изготовлены головки, системы позиционирования головки, магнитные диски. Перегрев может привести к отказу жёсткого диска, что в последствии приводит к нежелательной потере важной и дорогостоящей информации.

Оперативная память.

Современная серверная оперативная память снабжена системой пассивного охлаждения и не нуждается в дополнительном охлаждении, тем не менее, стоит помнить, что пассивная система охлаждения эффективна только в определенном диапазоне температур. Если температура в серверной комнате будет повышаться, то никакие радиаторы на линейке памяти не спасут от перегрева оперативную память.

Процессор.

Современные процессоры обладают системами защиты от перегрева. Их датчики будут сигнализировать операционной системе о перегреве и предотвращать работу процессора на высоких температурах.

Наборы микросхем на платах.

Так называемые северные и южные мосты компьютера также являются мощными выделителями тепла. Обычно указанные контроллеры снабжены радиаторами пассивного охлаждения, но и они чувствительны к изменению температуры воздуха в серверной. Суммируя все вышесказанное про компоненты сервера, можно с уверенностью сказать, что при определенных диапазонах температур встроенная система охлаждения сервера достаточно эффективна. В ситуации, когда температура выше рабочего диапазона, система охлаждения может не справиться с задачей отвода тепла. Также необходимо избегать резких температурных скачков, что может привести к потере свойств элементов материнской платы сервера. В серверной комнате может быть сконцентрировано некоторое количество дорогостоящего оборудования, которое критично к повышению температуры, к резким изменениям температурного режима, в связи с чем необходимо правильно подходить к выбору системы охлаждения серверной. Необходимо позаботиться о резервном кондиционере и о системе контроля управления кондиционерами, в случае если возникнет неисправность основного кондиционера. Также необходимо помнить, что большинство современных устройств производит достаточное количество тепла и может за короткий промежуток времени значительно повысить температуру в закрытом помещении. Необходимым также является и правильный выбор сплит-системы, отвечающей требованиям серверной комнаты.

Заключение.

Хотелось бы напомнить, что современное вычислительное оборудование разрабатывается с учетом работы в определенных климатических условиях. Поэтому эксплуатация оборудования в условиях, отличных от рекомендованных заводом-изготовителем, может привести к выходу из строя оборудования и, как следствие, отсутствию гарантийного ремонта. Учитывая все изложенное выше, рекомендуем использовать надежные системы контроля климата серверной и надежные системы поддержания климата в серверной. Использованые ресурсы:www.rti-mints.ru/uploads/files/publications/295/tehn_treb_server.docchvcorp.ruinpc.com.ua/data/cabinet.htmlwww.42u.com/cooling/in-rack-cooling/in-rack-cooling.htm

Серверная комната (аппаратная) по ГОСТ Р 58242-2018

Общие положения

Серверные комнаты (аппаратные) отличаются от телекоммуникационных комнат в основном тем, что они предназначены для размещения большого количества крупных единиц активного телекоммуникационного оборудования. Серверные комнаты могут также совмещать функции телекоммуникационных комнат и точки внешнего подключения. Серверная комната предоставляет среду с контролируемыми параметрами, служащую для установки активного телекоммуникационного оборудования, коммутационного оборудования, муфт, элементов системы заземления и выравнивания потенциалов и средств защиты.

Основным назначением серверной комнаты является обеспечение специально оборудованного пространства для терминированиякабелеймагистральной подсистемыСКС на коммутационном оборудовании главного коммутационного центра и коммутационных центров здания (магистрального коммутационного центра).

В серверной комнате может располагаться этажный коммутационный центр, обслуживающий рабочие места пользователей, расположенные на одном этаже с серверной комнатой. Кроме того, в серверной комнате могут находиться точка разграничения и средства защиты внешних линий [из п. 6.1 ГОСТ Р 58242-2018]

Кабельная система серверной комнаты (аппаратной)

Серверная комната обеспечивает средства для администрирования и трассировки аппаратных кабелей и шнуров, соединяющих коммутационные центры с активным телекоммуникационным оборудованием.

Кабели горизонтальной и магистральной подсистем должны быть терминированы в серверной комнате на коммутационном оборудовании, отвечающем требованиямпроизводителейкабельных систем и коммутационного оборудования. Перемещение точек терминирования кабелей горизонтальной и магистральной подсистем СКС в серверной комнате с целью внесения штатных изменений в схему коммутации запрещено. Для подобных целей следует использовать коммутационные и аппаратные шнуры [из п. 6.2 ГОСТ Р 58242-2018]

Телекоммуникационные трассы и пространства

Серверная комната является местом централизованного расположения активного телекоммуникационного оборудования (такого, например, как УАТС, вычислительные комплексы, коммутаторы видеосистем). Рекомендуется располагать серверную комнату как можно ближе к центру обслуживаемого ею здания.

Пространство серверной комнаты должно быть предназначено только для обеспечения работы информационных, телекоммуникационных систем и сопутствующих им сервисных систем. Запрещено размещать в серверной комнате оборудование систем электроснабжения, не относящихся к телекоммуникационным системам, и оборудование посторонних инженерных систем здания (например, систем водоснабжения, управления микроклиматом здания и т.п.).

Допускается располагать в серверной комнате оборудование систем контроля и управления микроклиматом и источники бесперебойного питания (ИБП) мощностью до 100 кВА, обслуживающие телекоммуникационное оборудование, установленное в серверной комнате, ИБП с мощностями свыше 100 кВА должны быть расположены в отдельных помещениях [из п. 6.3 ГОСТ Р 58242-2018]

Оборудование помещения

Оборудование серверной комнаты должно соответствовать ГОСТ Р 58241. Полы, стены и потолки в аппаратных рекомендуется обрабатывать средствами, препятствующими оседанию и накоплению пыли.

Доступ в серверную комнату является свободным только для авторизованного персонала, потому с целью ограничения доступа следует избегать использования дверей серверной комнаты для прохода через нее в другие помещения здания.

Для обслуживания серверной комнаты рекомендуется обеспечить выделенный источник питания от отдельного электрического щита. Требования к системе электроснабжения серверной комнаты определяют в зависимости от мощности, потребляемой активным оборудованием и вспомогательными системами, а также наличием специфических потребностей, установленных производителем используемого оборудования.

В серверной комнате должны быть обеспечены меры по защите оборудования от воздействия загрязняющих веществ, способных отрицательно влиять на работу установленного в ней оборудования и свойстваматериалов, входящих в его конструкцию. В случае превышения уровней концентрации загрязняющих веществ в воздухе серверной комнаты свыше максимально допустимых пределов, приведенных в таблице 1, должны быть применены такие меры, как пароизоляция, избыточное давление или абсолютные фильтры.

Таблица 1 — Предельно допустимые уровни содержания загрязняющих веществ в воздухе серверной комнаты

Температура и относительная влажность воздуха в серверной комнате должны находиться в диапазонах от 18 °С до 24 °С и от 30 % до 55 % соответственно. Для поддержания заданных уровней влажности может быть использовано специальное оборудование для увлажнения/осушения воздуха. Температуру и влажность окружающей среды следует измерять на высоте 1,5 м над уровнем чистого пола в любой точке в центре прохода во время работы активного оборудования.

Рекомендуется поддерживать в серверной комнате избыточное давление при смене всей массы воздуха в течение одного часа.

В случае использования аккумуляторных батарей в качестве источников резервного питания должна быть обеспечена вентиляция в соответствии с действующими нормативами [из п. 6.4 ГОСТ Р 58242-2018]

           Температура в серверной, согласно СН-512-78 должна поддерживаться в пределах 19-23°C в холодный период и 20-24°C в теплый период года. Влажность в серверной должна быть в пределах 45-59%. Это оптимальные значения. Допустимые значения температуры и влажности несколько шире и указаны в Требованиях к серверной.

Необходимо осуществлять постоянный мониторинг температуры в серверной комнате.  Контроль температуры в серверной необходим для того, чтобы в случае выхода из строя системы кондиционирования, можно было предпринять экстренные меры, по защите дорогостоящего оборудования от перегрева.

Обычно в серверном помещении устанавливаются отдельный электронный датчик. Датчик температуры в серверной расположен в самом оборудовании или недалеко от него. При превышении температуры идет сигнал на световую или звуковую сигнализацию, расположенную в комнате обслуживающего персонала. В отдельных случаях, может быть организовано SMS-оповещение дежурного сотрудника.

Влажность в помещении серверной менее критична, хотя при длительном превышении допустимых параметров влажности, возможна коррозия металлических изделий. Выпадение конденсата на поверхности недопустимо.

При низкой влажности в серверной комнате, возможно постепенное разрушение изоляции проводов и возникновении электрических разрядов. Эти явления имеют неприятные последствия и могут привести к отказу электронного оборудования. Но это может происходить при длительных отклонениях оптимальных параметров влажности в самом помещении серверной.

Мы работаем в Москве, Санкт-Петербурге, Краснодаре, Сочи, Майкопе и д.р. городах. 

Зайдите на страницу Ваш город.

Используемые источники:

• https://habr.com/post/235245/
• https://tdocs.su/43471
• http://splitoff.ru/kondicionirovanie-serverov/temperatura.html