Проектування серверної кімнати - це вправа на балансування між фізикою термодинаміки, законами електротехніки та жорсткими експлуатаційними стандартами. Помилка на етапі розрахунку навантаження на перекриття або вибору типу холодоагенту неминуче призводить до каскадних відмов інфраструктури. Цей матеріал є технічним референсом для побудови серверної кімнати (Server Room), що відповідає стандартам TIA-942, EN 50600 та рекомендаціям ASHRAE, з фокусом на відмовостійкість та прогнозованість середовища.
Архітектурно-будівельний базис: Геометрія та фізика приміщення
Фундамент надійної серверної закладається задовго до встановлення першої стійки. Фізична оболонка приміщення повинна діяти як бар'єр від зовнішніх загроз (вогонь, вода, пил, електромагнітні перешкоди) та забезпечувати структурну цілісність під екстремальними навантаженнями.
Які вимоги до несучої здатності та конструктиву підлоги?
Стандарт TIA-942 вимагає, щоб перекриття витримувало розподілене навантаження мінімум 7.2 кПа (близько 730 кг/м²) та точкове навантаження не менше 1.2 кПа. Це критично, оскільки повністю укомплектована серверна шафа 42U з серверами високої щільності та блоками ДБЖ може важити понад 1200 кг. Для приміщень, де неможливо забезпечити такі параметри несучих плит, необхідно використовувати розвантажувальні рами для розподілу ваги ніжок шафи на більшу площу.
Фальшпідлога (Raised Floor) рекомендується при кількості стійок більше 5-7 або при необхідності прихованого прокладання великих масивів мідних кабелів та магістралей охолодження. Мінімальна рекомендована висота фальшпідлоги становить 300 мм, а для систем з подачею холодного повітря під підлогу - 450-600 мм для створення достатнього статичного тиску. Плити фальшпідлоги повинні мати антистатичне покриття, щоб запобігти генерації статичного заряду при терті взуття персоналу.
Чому гідроізоляція та вогнестійкість є критичними параметрами?
Стіни серверної кімнати повинні формувати герметичний контур з межею вогнестійкості мінімум EI 60 (60 хвилин збереження цілісності та теплоізолюючої здатності), а двері - EI 30 або EI 60. Важливою деталлю є використання "вогнестійких проходок" у місцях вводу кабельних трас; звичайний монтажна піна тут неприпустима, оскільки вона горить і пропускає дим.
Оскільки рідина є головним ворогом електроніки, приміщення не повинно мати транзитних трубопроводів водопостачання, каналізації або опалення. Стеля та підлога мають бути гідроізольовані для захисту від протікань зверху та запобігання затопленню нижніх поверхів у разі спрацювання спринклерної системи. Обов'язковим є встановлення поріжка висотою 10-15 см на вході або використання герметичних дверей для створення "ванни" всередині приміщення.
Термодинаміка та Охолодження: Битва з ентропією
Задача системи охолодження - не "робити повітря холодним", а ефективно евакуювати теплову енергію, що генерується процесорами (Sensible Heat), підтримуючи стабільну різницю температур (Delta T) та вологість. Кожен Ват спожитої електроенергії перетворюється на тепло, яке потрібно вивести.
Чому побутові спліт-системи заборонені в серверних?
Побутові кондиціонери розраховані на Latent Heat (приховане тепло - видалення вологи та охолодження людей), маючи коефіцієнт SHR (Sensible Heat Ratio) близько 0.60–0.70. Це означає, що 30-40% їх потужності витрачається на непотрібне осушення повітря. Прецизійні кондиціонери (CRAC/CRAH) мають SHR 0.90–1.0, витрачаючи майже 100% енергії на зниження температури обладнання. Крім того, побутові системи не мають "зимових комплектів" для роботи при -20°C, не підтримують точність температури ±1°C та не працюють в режимі 24/7/365, маючи ресурс 3-5 років проти 10-15 років у промислових систем.
Як розрахувати необхідну потужність охолодження (BTU/h)?
Базова формула розрахунку спирається на конвертацію електричної потужності в теплову. 1 Ват = 3.412 BTU/h.
Формула:Total Cooling (BTU/h) = (Total IT Load (W) + UPS Losses (W) + Lighting (W)) × 3.412.
Для прикладу, стійка потужністю 5 кВт (5000 Вт) генерує 17,060 BTU/h. Це потребує близько 1.5 тонни охолодження (1 Refrigeration Ton ≈ 12,000 BTU/h). Проте, критично важливо закладати коефіцієнт запасу 1.2-1.3 для компенсації теплопритоків через стіни та майбутнього масштабування.
Яка стратегія організації повітряних потоків (Containment) найефективніша?
Хаотичне розміщення стійок призводить до змішування гарячого вихлопу з холодним припливом, знижуючи ефективність охолодження на 30-50%. Єдиним стандартом є організація Гарячих (Hot Aisle) та Холодних (Cold Aisle) коридорів.
- Ізоляція холодного коридору (CAC): Найпоширеніший метод модернізації. Двері та дах закривають простір перед серверами, створюючи "басейн" холодного повітря. Недолік: решта кімнати стає гарячою.
- Ізоляція гарячого коридору (HAC): Термодинамічно досконаліша. Гаряче повітря з тилу серверів ізолюється і через повітропровід або пленум стелі повертається прямо в кондиціонер. Перевага: вся кімната стає комфортною "холодною зоною", що збільшує теплову інерцію приміщення при аварії охолодження.
Система Електроживлення: Гарантія Безперервності
Система живлення серверної кімнати має забезпечити якість струму та доступність. Це досягається через каскад: Зовнішня мережа -> АВР -> Генератор -> ДБЖ -> PDU -> Блок живлення сервера.
Яку топологію ДБЖ обрати: Online vs Line-Interactive?
Для серверних навантажень допустимим є лише використання ДБЖ з подвійним перетворенням (Online Double Conversion / VFI). У цій схемі змінний струм (AC) перетворюється на постійний (DC) для зарядки батарей, а потім інвертується назад у стабільний змінний струм. Це забезпечує:
- Нульовий час перемикання (0 ms): Критично для чутливих імпульсних блоків живлення, які можуть вимкнутися при розриві синусоїди навіть на 10-20 мс (характерно для Line-Interactive).
- Ідеальну синусоїду: Повний захист від гармонійних спотворень та стрибків напруги в мережі.
- Frequency Conversion: Можливість роботи з нестабільною частотою генератора без переходу на батареї.
Роль заземлення згідно з TIA-607
Звичайного захисного заземлення (PE) недостатньо для IT-інфраструктури. Стандарт TIA-607-C вимагає створення системи телекомунікаційного заземлення. Ключовим елементом є TMGB (Telecommunications Main Grounding Busbar) - мідна шина, до якої окремими провідниками приєднуються:
- Корпуси всіх серверних шаф.
- Металеві лотки та кабельрости.
- Стійки фальшпідлоги.
- Корпуси активного обладнання.
Це вирівнює потенціали між всіма металевими частинами, запобігаючи виникненню блукаючих струмів, які можуть пошкодити мережеві порти, та захищає персонал від ураження струмом при дотику до стійки.
Кабельна інфраструктура: Нервова система
Згідно зі статистикою, 70% проблем у мережі виникають на фізичному рівні. Дотримання стандартів ISO/IEC 11801 та TIA-568 гарантує довговічність та масштабованість середовища передачі даних.
Організація СКС: Мідь та Оптика
Для з'єднань всередині стійки та між сусідніми стійками рекомендовано використовувати кабелі категорії Cat6a або вище, які підтримують 10 Gigabit Ethernet на відстані до 100 метрів та мають кращий захист від перехресних завад. Для магістралей та швидкостей 40/100 Gbps стандартом де-факто стає багатомодове оптоволокно OM4 або OM5 з конекторами MPO/MTP, які дозволяють підключати 12 або 24 волокна одним рухом.
Вимоги до прокладання (Cable Management)
Кабельні траси повинні бути розділені: силові кабелі та кабелі передачі даних мають прокладатися у різних лотках або з розмежувачем, щоб уникнути електромагнітної індукції. Рекомендована відстань між паралельними силовими (220В) та інформаційними лініями - мінімум 200 мм без екранування.
Радіус вигину: Критично важливо дотримуватися мінімального радіуса вигину (зазвичай 4x діаметра кабелю для міді, 10-20x для оптики). Перегинання кабелю змінює його геометрію, порушує імпеданс та призводить до втрат пакетів.
Безпека та Моніторинг: Захист активів
Серверна кімната є режимним об'єктом. Система безпеки повинна базуватися на принципах "глибинного захисту" (Defense in Depth).
Контроль доступу та "Правило двох осіб"
Звичайний замок - це не захист. Необхідна система контролю доступу (ACS) з журналюванням подій. Для відповідності високим стандартам використовується Двофакторна автентифікація (2FA): карта доступу + біометрія (відбиток пальця або геометрія долоні). Функція Anti-Passback унеможливлює вхід другої людини по тій самій карті без попереднього виходу, блокуючи передачу перепусток.
Пожежогасіння: Novec 1230 як золотий стандарт
Водяні спринклери - це останній рубіж захисту будівлі, але смерть для серверів. Для серверних кімнат використовуються системи газового пожежогасіння. Агентом вибору є Novec 1230 (фторкетон).
Переваги Novec 1230 перед FM-200 та аерозолями:
- Безпека для електроніки: Це рідина-діелектрик, що миттєво випаровується. Вона не проводить струм і не залишає нальоту.
- Екологічність: Потенціал глобального потепління (GWP) = 1. Він розпадається в атмосфері за 5 днів.
- Безпека для людей: Концентрація гасіння значно нижча за поріг небезпеки для людини, що дозволяє безпечну евакуацію навіть під час випуску газу.
Моніторинг середовища (EMS)
Сліпа зона в моніторингу - це гарантована аварія. Система моніторингу навколишнього середовища повинна контролювати:
- Температуру та вологість: Датчики встановлюються на вході повітря в стійку (знизу, посередині, зверху) для виявлення зон локального перегріву.
- Протікання рідини: Сенсорний кабель прокладається по периметру кімнати та під трубами кондиціонерів.
- Статус живлення: Напруга на вході/виході ДБЖ, рівень заряду батарей, навантаження на PDU.
Всі ці дані повинні збиратися через протоколи SNMP або Modbus в єдину консоль DCIM з налаштуванням сповіщень при виході параметрів за межі норми.
Висновок: Інфраструктура як стратегічний актив
Серверна кімната перестала бути просто "підсобним приміщенням" - сьогодні це повноцінний інженерний комплекс, серце цифрової стабільності бізнесу. Відповідність стандартам TIA-942, правильна організація термодинаміки та багаторівневий захист живлення - це не питання бюрократії, а питання економічної доцільності.
Вартість простою (Cost of Downtime) сучасної компанії часто вимірюється тисячами доларів на хвилину, що значно перевищує витрати на правильне проектування інфраструктури. Інвестиція в стандартизовану, масштабовану та захищену северну кімнату - це, по суті, страхування бізнес-процесів від хаосу непередбачуваних аварій. Будуйте систему так, ніби від неї залежить життя вашого бізнесу, тому що в цифрову епоху це так і є.
