Вентиляция ЦОД

В результате эксплуатации оборудования в центре обработки данных (ЦОД) возникают значительные тепловыделения, а также образование электростатической пыли и вредных аэрозолей — включая испарения из кислотных свинцово-кислых аккумуляторных батарей, продукты неполного сгорания топлива от резервных дизельных электростанций и микрочастицы, выделяемые при работе высокоплотного серверного оборудования. 

Эти факторы создают риски для надёжности ИТ-инфраструктуры: оседание пыли на электронных компонентах приводит к нарушению теплоотвода, коррозии контактов и электрическим замыканиям, а наличие токсичных газов — к ухудшению условий для персонала и потенциальному повреждению чувствительных систем.

Приточно-вытяжная вентиляция как основа надежности ЦОД
Для обеспечения безопасных и стабильных эксплуатационных условий в ЦОД применяется комплексная приточно-вытяжная вентиляционная система, предназначенная для:

• подачи фильтрованного свежего воздуха в зоны обслуживания и технические помещения;
• эффективного удаления отработанного, перегретого и загрязнённого воздуха;
• поддержания избыточного давления в серверных помещениях относительно смежных зон, что предотвращает инфильтрацию пыли, газов и аэрозолей из вспомогательных и технических помещений;
• обеспечения соответствия требованиям чистоты воздуха по стандарту ISO 14644-1 (класс 8 и выше).

Режимы работы системы вентиляции ЦОД
В центре обработки данных (ЦОД) используются два основных режима работы вентиляции: общеобменная приточно-вытяжная  для постоянной циркуляции воздуха и поддержания микроклимата, а также аварийная приточно-вытяжная, которая активируется в непредвиденных ситуациях и обеспечивает минимально необходимые параметры воздухообмена.
Рассмотрим их более подробно:

Общеобменная приточно-вытяжная вентиляция

Принцип функционирования:
Круглосуточный воздухообмен — основа работы современной вентиляционной системы серверных помещений. Система действует непрерывно, 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, поддерживая необходимый баланс воздушных потоков в соответствии с тепловыми и газовыми нагрузками оборудования.

Фильтрация воздуха - Многоуровневая очистка реализуется через последовательное прохождение воздуха через различные типы фильтров. На первом этапе устанавливаются предварительные фильтры класса G4, эффективно улавливающие крупные частицы загрязнений. Далее воздух проходит через высокоэффективные HEPA-фильтры классов H13–H14, которые обеспечивают исключительную чистоту воздушного потока, удаляя до 99,97% мельчайших частиц размером от 0,3 микрометров и более.

Организация воздушных потоков
Рациональное распределение воздуха достигается продуманной конструкцией системы. Свежий воздух поступает в помещение двумя основными путями: через специальные каналы в фальшполе или через потолочные вентиляционные решётки. 

Отработанный воздух удаляется через систему вытяжных каналов, расположенных над серверными стойками. Такой подход обеспечивает оптимальную аэродинамику и существенно снижает вероятность рециркуляции воздушных потоков.

Автоматизированная система контроля и регулирования включает комплекс датчиков, отслеживающих ключевые параметры воздушной среды. Специальные сенсоры непрерывно измеряют температуру, влажность и концентрацию вредных веществ в воздухе. На основе полученных данных система автоматически корректирует производительность вентиляционного оборудования, адаптируясь к текущей нагрузке серверного комплекса.

Благодаря комплексному подходу к организации воздухообмена достигается ряд важных преимуществ. Система не только поддерживает оптимальные условия для работы оборудования, но и существенно продлевает срок его службы. Эффективная фильтрация защищает технику от пыли и загрязнений, а точное регулирование параметров микроклимата предотвращает перегрев компонентов. 
Энергоэффективное управление производительностью позволяет оптимизировать расход электроэнергии при сохранении высокого качества вентиляции.

Рисунок 1: Вентиляция в ЦОД. Принцип работы.

Аварийная приточно-вытяжная вентиляция центра обработки данных
Данная система представляет собой специализированную инженерную систему, предназначенную для активации в условиях чрезвычайных ситуаций. 

К числу таких ситуаций относятся: утечка горючих газов из систем аварийного электроснабжения, срабатывание стационарных систем пожаротушения, а также полный или частичный отказ основного вентиляционного контура.

Основное функциональное назначение системы заключается в обеспечении экстренного удаления из обслуживаемых помещений опасных концентраций токсичных газов, взвешенных частиц дыма и продуктов горения. В результате её работы осуществляется оперативное восстановление безопасных параметров микроклимата, соответствующих требованиям эксплуатации критически важного оборудования.

Ключевые характеристики аварийной системы вентиляции:

• Автономность: оснащена независимыми источниками электроснабжения (например, от дизельных генераторов или бесперебойных источников питания);
• Резервирование: включает резервные вентиляционные агрегаты, обеспечивающие бесперебойную работу в случае выхода из строя основных;
• Изолированность: смонтирована с использованием независимых воздуховодов, полностью изолированных от каналов общеобменной и основной технологической вентиляции, что исключает распространение опасных веществ по другим зонам объекта.

Функционирование аварийной приточно-вытяжной вентиляции (АПВВ) осуществляется в строгой синхронизации с системами пожарной сигнализации, автоматического пожаротушения и платформой автоматизированного управления инженерной инфраструктурой ЦОД (DCIM) -это специализированная система управления инфраструктурой центра обработки данных, которая объединяет все компоненты ИТ-инфраструктуры на единой платформе).

Такая интеграция позволяет обеспечить немедленное реагирование на возникающие угрозы и минимизировать масштабы возможного ущерба.

Таким образом, аварийная приточно-вытяжная вентиляция центра обработки данных является не вспомогательным, а критически важным элементом инженерной инфраструктуры. Её работа направлена не только на поддержание условий, приемлемых для пребывания персонала, но и на обеспечение фундаментальной защиты дорогостоящего информационного оборудования от разрушительного воздействия внешних и внутренних загрязнителей.

В связи с этим, процессы проектирования, монтажа, пусконаладки и последующей эксплуатации АПВВ подлежат строгому регламентированию в соответствии с действующими нормативными правовыми актами и сводами правил, в частности, ГОСТ Р 59711-2022 и СП 60.13330.2020. Указанные нормативы предъявляют обязательные требования к применению промышленных решений, характеризующихся повышенной надежностью, обязательным резервированием ключевых компонентов и глубокой интеграцией в единую систему автоматизации здания.

Техническое проектирование системы вентиляции центра обработки данных

Нормативно-правовая база
Проектирование вентиляционных систем центров обработки данных (ЦОД) осуществляется в строгом соответствии с Постановлением Правительства РФ № 87 от 16 февраля 2008 года. Данный документ регламентирует состав и содержание проектной документации. При разработке учитываются требования технического задания, региональные строительные нормы, а также действующее законодательство в области охраны труда, экологической безопасности и пожарной безопасности.

Этапы проектирования вентиляционной системы центра обработки данных (ЦОД) включают следующие стадии:

Получение технического задания (ТЗ) — сбор и анализ требований заказчика, определение параметров объекта: площадь, тепловыделение, плотность оборудования, нормативные стандарты ГОСТ, требования к резервированию и микроклимату.

Разработка проектной документации (стадия «П») — формирование технологических решений, создание архитектурно-планировочных и инженерных схем, выбор принципиальных решений по воздухообмену, зонированию, типу вентиляции (общеобменная/аварийная), интеграции с BMS и DCIM.

Разработка рабочей документации (стадия «Р») — выполнение детальных расчётов воздухообмена, подбор оборудования (вентиляторы, фильтры, воздуховоды, автоматика), составление спецификаций, аксонометрических схем, узлов присоединения, схем управления и систем автоматизации.

Формирование сметной документации (стадия «СД») — расчёт стоимости материалов, монтажа, пусконаладочных работ и сервисного обслуживания, формирование смет на все этапы реализации проекта с учётом нормативов и рыночных цен.

Каждый этап сопровождается согласованием с заказчиком и проверкой на соответствие нормативным требованиям, что обеспечивает качество, надёжность и юридическую защищённость проекта.

Параметры микроклимата в ЦОД
Параметры микроклимата в центре обработки данных являются критически важными для обеспечения стабильной, долговечной и безопасной эксплуатации серверного оборудования. 

Их поддержание в заданных пределах не только предотвращает перегрев и коррозию компонентов, но и соответствует требованиям международных и отечественных стандартов, включая ГОСТ Р 59711-2022, ASHRAE TC 9.9 и ISO 14644-1.

Для обеспечения оптимальных условий функционирования ЦОД необходимо поддерживать следующие параметры микроклимата:

• Температура воздуха — в пределах 20–25 °C. Этот диапазон обеспечивает баланс между энергоэффективностью охлаждения и надёжностью работы электронных компонентов. Отклонения за пределы указанного интервала могут привести к ускоренному износу полупроводниковых устройств, сбоям в работе систем памяти и снижению срока службы оборудования;
• Относительная влажность — в диапазоне 40–50 %. Уровень ниже 40 % повышает риск возникновения электростатических разрядов, способных повредить чувствительные микросхемы; уровень выше 50 % создаёт условия для конденсации влаги на поверхностях, что ведёт к коррозии контактов и замыканиям;
• Точка росы — не выше 21 °C. Этот параметр контролируется для предотвращения конденсации влаги на холодных поверхностях оборудования, особенно в зонах с низкой температурой приточного воздуха или при работе систем свободного охлаждения;
• Избыточное давление — обеспечивается за счёт превышения объёма приточного воздуха над объёмом вытяжного на 5–10 %. Это создаёт положительное давление в серверных помещениях относительно смежных зон (технических коридоров, помещений с АКБ, машинных залов электрогенераторов), что предотвращает инфильтрацию пыли, газов и аэрозолей из внешних источников;
• Температурный градиент — не должен превышать 5 °C в час. Быстрые изменения температуры вызывают термические напряжения в печатных платах, соединениях и корпусах оборудования, что может привести к микротрещинам, отказам пайки и сбоям в работе;
• Класс фильтрации наружного воздуха — не ниже EU4 (по EN 779:2014). Это обеспечивает эффективное удаление пыли, пыльцы, волокон и крупных аэрозолей, предотвращая засорение фильтров и теплообменников;
• Чистота воздуха в машинных залах — соответствует классу 5 по ISO 14644-1, что означает ограничение концентрации частиц размером 0,5 мкм и более до 3 520 частиц на кубический метр. 

Такой уровень чистоты достигается за счёт многоступенчатой фильтрации (G4 → F7 → H13–H14) и герметизации воздуховодов, что критично для предотвращения накопления электростатической пыли на контактах и радиаторах.

После завершения монтажа и пусконаладочных работ производится комплексное измерение параметров микроклимата с использованием калиброванных датчиков температуры, влажности и давления, интегрированных в систему DCIM (система управления инфраструктурой дата-центра, которая поставляется в виде специализированного программного обеспечения). 

Результаты фиксируются в актах ввода в эксплуатацию и сравниваются с проектными значениями. Только при подтверждении соответствия всех параметров установленным нормам ЦОД допускается к промышленной эксплуатации.

Соблюдение указанных требований является обязательным условием для достижения классов доступности Tier III–IV и обеспечения непрерывной работы критически важных ИТ-систем.

Технические требования
При проектировании системы вентиляции учитываются следующие технические параметры. Кратность воздухообмена и расчётные параметры микроклимата определяются на основании технического задания заказчика и действующих санитарных норм. Преимущественно применяется система приточно-вытяжной вентиляции. 

Для комнаты ввода ЦОД и машинного зала проектируется несколько систем приточно-вытяжной вентиляции с активным кондиционированием, что обеспечивает эффективность и надёжность работы.
Поступление приточного воздуха осуществляется через фальшпол или нижнюю зону помещения. Каждый воздухораспределитель оснащается устройствами для изменения направления приточной струи и регулирования расхода воздуха. 

Воздуховоды приточной и вытяжной вентиляции должны иметь плотную конструкцию с тепловой и звуковой изоляцией. На воздуховодах, проходящих через несущие конструкции, устанавливаются огнезадерживающие клапаны.

Помещение ЦОД оборудуется системой автоматического регулирования температуры воздуха. Система автоматики включает датчики температуры, влажности, запылённости и загазованности внутреннего и наружного воздуха. Производится подбор эффективных комплектующих для щитов автоматики.

Квалификация специалистов
Проектирование систем вентиляции для ЦОД доверяют исключительно высококвалифицированным инженерам, обладающим глубокими специализированными знаниями. Их компетенция подтверждена не только профильным высшим образованием в области теплофизики, климатологии или строительства, но и рядом дополнительных сертификатов от ведущих производителей оборудования и международных инженерных ассоциаций. 

Эти специалисты непрерывно совершенствуют свои навыки, изучая передовые методики расчёта и современные стандарты, что позволяет им создавать не просто рабочие, а оптимальные и энергоэффективные решения для сложных инфраструктурных объектов.

Ключевым требованием к проектировщикам является наличие подтверждённого практического опыта в реализации крупных проектов, соответствующих уровню надёжности TIER III.
Это означает, что инженеры не понаслышке знакомы с принципами резервирования и отказоустойчивости, которые лежат в основе данного стандарта. Они способны спроектировать систему, которая гарантирует бесперебойное охлаждение критически важного оборудования даже во время планового технического обслуживания или при частичном отказе компонентов, что является визитной карточкой ЦОД высокой готовности.

Почему выбирают «ТОП Групп»?

Проектирование и реализация вентиляционных систем для центров обработки данных — это сложный, многоуровневый процесс, требующий глубокой технической экспертизы, строгого соблюдения нормативных требований и интеграции всех компонентов — от фильтрации воздуха до автоматизации микроклимата — в единую отказоустойчивую инфраструктуру. 

Успешное функционирование ЦОД невозможно без точного поддержания параметров температуры, влажности, чистоты воздуха и избыточного давления, а также без надёжной работы как общеобменной, так и аварийной вентиляции, спроектированных в соответствии с установленными нормами и стандартами.

Компания «ТОП Групп» успешно реализует проекты по внедрению различных климатических систем на объкты различной направленности. Мы выполняем полный комплекс работ: от компьютерного моделирования воздушных потоков до монтажа и последующего сервисного обслуживания. Наши специалисты используют сертифицированное оборудование и строго соблюдают требования пожарной безопасности, что подтверждается действующей лицензией МЧС и членством в СРО.

Разрабатываемые нами климатические решения обеспечивают стабильную работу и отвечают всем нормативным требованиям. Особое внимание мы уделяем оптимизации энергопотребления и защите критически важного ИТ-оборудования. Благодаря профессионализму команды и обширному опыту мы предлагаем эффективные решения, полностью соответствующие потребностям современных дата-центров. Для консультации и получения расчета по вашему проекту заполните форму ниже.