Чиллер для ЦОД и серверной: расчёт по мощности стоек

Чиллер для ЦОД и серверной рассчитывают по мощности ИТ-оборудования: почти вся электроэнергия, которую потребляют серверы, коммутаторы и системы хранения, превращается в тепло. К ней добавляют потери источника бесперебойного питания (ИБП), освещение и вентиляторы кондиционеров зала. Калькулятор посчитает холодопроизводительность по числу стоек и их мощности, а также расход воды.

Расчёт чиллера для ЦОД и серверной

Стоек, шт На стойку, кВт

ИБП в зале Да Нет Площадь зала, м²

Вода, °C Фрикулинг Нет Да, на гликоле

Выносной конденсатор

Требуемый чиллер

64,8

кВт

ИТ-нагрузка, кВт

50,0

ИБП и прочее, кВт

6,4

Расход, м³/ч

11,2

Вода, °C

10

Подобрать чиллер на 64,8 кВт

Подбор модели откроется на сайте производителя xiron.ru

Откуда берётся тепло

• ИТ-оборудование. Электрическая мощность стоек целиком переходит в тепло в воздухе зала. Для сравнения: офис даёт 60–130 Вт/м², серверная — в десять раз больше; таблица по помещениям собрана в справочнике об удельных теплопритоках для кондиционирования.
• ИБП. Если ИБП стоит в том же зале, его потери — около 5 % от ИТ-нагрузки — тоже идут в воздух зала.
• Вентиляторы кондиционеров. Прецизионные кондиционеры и фанкойлы гоняют большой объём воздуха, и мощность их вентиляторов добавляется к нагрузке; в расчёте принято 5 %, а точнее её считают как в расчёте тепловыделений от электродвигателей.
• Освещение, люди, ограждения. В зале без окон это небольшая добавка, ориентировочно 20 Вт на квадратный метр.

Формула

Q_ИТ = n × P

Q_ИТ — ИТ-нагрузка, кВт; n — число стоек; P — средняя мощность стойки, кВт.

Q = (Q_ИТ × (1 + k_ИБП) + 0,02 × S) × 1,05 × 1,15

Q — холодопроизводительность чиллера, кВт; k_ИБП — потери ИБП, 0,05, если он стоит в зале, иначе 0; S — площадь зала, м²; 0,02 — освещение, люди и ограждения, кВт/м²; 1,05 — вентиляторы кондиционеров; 1,15 — запас 15 %.

G = Q / (c × 5)

G — расход, м³/ч; c — теплоёмкость кубометра: 1,163 кВт·ч/(м³·°C) для воды и 1,06 для этиленгликоля 30 %; 5 — нагрев воды в кондиционерах, °C.

Стойки от 20–30 кВт воздухом уже не охладить: ускорители переводят на водоблоки, и большая часть тепла уходит в тёплую воду 25–30 °C. Такой контур считают в задаче о чиллере для GPU-серверов с жидкостным охлаждением.

Пример расчёта

Серверная на 10 стоек по 5 кВт, площадь 60 м², ИБП стоит в зале, кондиционеры работают на воде 10/15 °C, фрикулинга нет.

1. ИТ-нагрузка: Q_ИТ = 10 × 5 = 50,0 кВт.
2. Тепло в зале: 50 × 1,05 + 0,02 × 60 = 52,5 + 1,2 = 53,7 кВт.
3. С вентиляторами: 53,7 × 1,05 = 56,385 кВт, из них ИБП и прочее (свет, вентиляторы) — 6,385 кВт, округлённо 6,4 кВт.
4. Холодопроизводительность: Q = 56,385 × 1,15 = 64,8 кВт.
5. Расход воды: G = 64,84 / (1,163 × 5) = 11,2 м³/ч.

Как выглядит установка на 64,8 кВт — компрессоры, потребление, расход воды, габариты и масса — показано на странице чиллера 65 кВт; температуру воды там задают свою.

Типовые ошибки

• Нагрузка по площади, как для офиса. Офис считают по 100–150 Вт/м², а серверная с десятью стойками по 5 кВт на 60 м² выделяет больше 800 Вт/м². Расчёт по площади занижает нагрузку в разы.
• Нагрузка по паспорту блоков питания. Номинал блоков питания серверов заметно выше реального потребления, и сумма номиналов завышает чиллер. Надёжнее брать нагрузку по выходу ИБП или по замерам.
• Один чиллер без резерва. Серверная работает круглосуточно, и при остановке единственного чиллера температура в зале растёт за минуты. Холодопроизводительность делят на несколько чиллеров или компрессоров с резервом, а бак-аккумулятор даёт запас холода на время перезапуска после пропадания питания.
• Слишком холодная вода. Вода 7 °C осушает воздух зала без нужды и снижает эффективность чиллера. Для ЦОД обычно берут 10–15 °C: при более тёплой воде дольше работает фрикулинг.