Кабель пуэ ток: Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией

Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией

1.3.10. Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4 — 1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли +15 º С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах).
Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов — по табл. 1.3. 4 и 1.3.5, как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей — по табл. 1.3.6 — 1.3.8, как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5, как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0, 68 для 5 и 6; 0, 63 для 7 — 9 и 0, 6 для 10 — 12 проводов.

Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.

1.3.11. Допустимые длительные токи для проводов, проложенных в лотках, при однорядной прокладке (не в пучках) следует принимать как для проводов, проложенных в воздухе.

Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах, следует принимать по табл. 1.3.4 — 1.3.7, как для одиночных проводов и кабелей, проложенных открыто (в воздухе), с применением снижающих коэффициентов, указанных в табл. 1.3.12.

При выборе снижающих коэффициентов контрольные и резервные провода и кабели не учитываются.

Таблица 1.3.4.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Таблица 1. 3.5.

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Таблица 1. 3.6.

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Таблица 1. 3.7.

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных^*

Таблица 1. 3.8.

Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами

Таблица 1. 3.9.

Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий

Таблица 1. 3.10.

Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников

Таблица 1. 3.11.

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1, 3 и 4 кВ

Таблица 1. 3.12.

Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах

Как правильно пользоваться таблицами ПУЭ 1.

3.4. и 1.3.5 во время выбора сечения кабеля

Таблицы из ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 знакомы уже многим и разжеваны сотни раз на разных форумах профессиональными электриками. В эту дискуссию хочу внести свою лепту и я. Ниже я описываю свое мнение как нужно правильно пользоваться данными таблицами. Там вы найдете ссылки и выдержки на соответствующие пункты ПУЭ, мои расчеты и примеры. Если вы еще не знаете как правильно выбирать сечение кабеля и как пользоваться этими таблицами, то вам нужно обязательно прочитать эту статью.

Вот они эти заветные таблицы ПУЭ.

Таблица 1.3.4. предназначена для выбора проводов с медными жилами.

Таблица 1.3.5. предназначена для выбора проводов с алюминиевыми жилами.

Посмотрели их внимательно? Теперь давайте подумаем, почему для кабеля одного и того же сечения допустимый длительный ток может быть разным. Например, для сечения 2,5мм² он может быть 21А, 25А, 27А или 30А. Видите какой разброс, аж в целых 7 ампер. Из этих таблиц мы видим, что величина длительного номинального тока зависит от способа прокладки проводов. Но какая может быть разница от того если мы кабель заштукатурили в стену, проложили в кабель-канале или в землю закопали? Сопротивление же этого кабеля не может измениться от его способа прокладки. Сопротивление это параметр, который может повлиять на величину номинального тока. Когда мы увеличиваем сечение кабеля мы тупо уменьшаем его сопротивление, поэтому по более толстому проводу может протекать более высокий ток.

Итак, давайте во всем этом мы с вами вместе разберемся. Для этого открываем ПУЭ и смотрим пункт 1.3.2. Тут сказано, что все провода должны удовлетворять только требованиям предельно допустимого нагрева. Это означает, что ограничения по току выбираются исходя из нагрева токопроводящих жил, то есть при выборе сечения нам нужно исключить только перегрев кабелей.

Оказывается, что от способа прокладки кабеля зависит его естественное охлаждение. Если мы прокладываем провод открыто, то он лучше охлаждается, чем если мы его проложим в кабель-канале. Если мы кабель закопаем в землю, то он еще лучше будет охлаждаться и соответственно меньше греться, поэтому по нему допускается протекание более высокого длительного номинального тока.

Листаем ПУЭ дальше и смотрим пункт 1.3.10. Тут сказано, что все номинальные токи, указанные в таблице, рассчитаны исходя из температуры жил +65С⁰, окружающего воздуха +25С⁰ и земли +15С⁰. Таким образом получается, если на улице теплая погода +25С⁰, а мы проложили кабель сечением 2,5мм2 открыто и по нему протекает ток величиной 30А, то температура его жил должна быть +65С⁰. Вы представляете себе эту температуру? Ее даже не сможет выдержать ваша рука. Конечно для изоляции может эта температура и нормальная, но признаюсь честно, что я не хочу чтобы у меня дома жилы кабелей имели температуру +65С⁰.

Делаем вывод что, если кабель имеет хорошее охлаждение, то для того чтобы его жилу нагреть до критической температуры необходимо, чтобы по нему протекал больший ток. Поэтому в таблицах ПУЭ 1.3.4 и 1.3.5 присутствует разброс по величине номинального тока в зависимости от способа прокладки, т.е. от условий его охлаждения.

Теперь давайте разберем, что означает в столбцах таблиц прокладка кабеля в одной трубе и т.д. В том же пункте ПУЭ 1.3.10. написана следующая фраза:.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Я ее понимаю так, что при подсчете количества проводов при использовании многожильных кабелей, нулевые защитные проводники в расчет не принимаются. Также если сеть 3-х фазная, то здесь еще не принимается в расчет нулевой рабочий проводник N.

Поэтому получаем, что когда мы используем 3-х жильный кабель у себя дома, то у него не учитывается нулевой защитный проводник. Для такого кабеля нужно смотреть столбец в таблице для «одного двухжильного». Если вы дома используете 5-ти жильный кабель для подключения 3-х фазной нагрузки, то у него уже не учитываются две жилы — это нулевой защитный и нулевой рабочий проводники. Для такого кабеля нужно смотреть в таблице столбец как для «одного трехжильного».

Нулевой защитный проводник в расчет не принимается, так как по нему не протекает ток, он соответственно не греется и не оказывает теплового влияния на свои соседние жилы. В трехфазном кабеле протекает ток в трех жилах, которые греют друг друга и поэтому жилы этого кабеля нагреваются до температуры +65С⁰ при меньшем токе, чем однофазный кабель.

Также если вы прокладываете провода в кабель-каналах (коробах) или пучками на лотках, то в таблицах ПУЭ это понимается как прокладка в одной трубе.

Вот вроде бы и разобрались с этими волшебными таблицами из ПУЭ )))

Теперь давайте всю полученную информацию подытожим. Для примера я возьму самый распространенный кабель в домах — это 3х2,5. Данный кабель 3-х жильный и поэтому мы у него не считаем третью жилу. Если мы его прокладываем не открыто, а в чем-нибудь (в коробе и т.д.), то значение длительного номинального тока нужно выбирать из столбца «для прокладки в одной трубе одного двухжильного». Для сечения 2,5 мм² мы получает 25А. В принципе мы его можем защитить автоматическим выключателем на 25А, что многие и делают. Когда данный автомат сработает из-за перегрузки, то кабель будет иметь температуру выше +65С⁰. Лично я не хочу, чтобы кабели у меня дома могли нагреваться до такой высокой температуры. Вот из каких соображений:

1. Автомат срабатывает от перегрузки при токе превышающем его номинал более чем на 13%, т.е 25Ах1,13=28,25А. Этот ток уже будет завышенным для кабеля сечением 2,5мм2 и соответственно жилы кабеля нагреются больше чем на +65С⁰.
2. Современный кабель имеет заниженное сечение, чем заявлено на его изоляции. Если взять кабель сечением 2,5мм², то реальное его сечение может оказаться 2,3мм², а то и меньше. Это наша действительность. Вы сейчас уже не сможете найти в продаже кабель соответствующий заявленному сечению. Если на нем будет написано ГОСТ, то уже с большой уверенностью я могу сказать, что его сечение будет меньше на 0,1-0,2 мм². Я делаю такой вывод, так как нами уже измерено множество кабелей и разных производителей, на которых написано ГОСТ.

Исходя из вышесказанного лично я всегда буду защищать кабель сечением 2,5мм², автоматическим выключателем номиналом 16А. Это позволит сделать запас по току 25-16=9А. Этот запас может снизить риски перегрева кабеля из-за задержки срабатывания автомата, из-за заниженного сечения и не позволит жилам кабеля нагреться до температуры +65С⁰. С выбором номиналов автоматических выключателей для других сечений я поступаю аналогичным способом. Я и вам советую придерживаться такого мнения при выборе пары автомат + кабель.

Если вы не согласны с моим мнением, то пожалуйста выскажете это в комментариях. Нам всем будет полезно найти правильное решение в этом нелегком выборе )))

Выбор сечения кабеля по току

Используя таблицу ПУЭ можно правильно выбрать сечение кабеля по току. Так, например если кабель будет меньшего сечения, то это может привести к преждевременному выходу из строя всей системы проводки или порче включённого оборудования. Так же неправильный выбор толщины кабеля может стать причиной пожара, который произойдёт из-за плавления изоляции провода при его перегреве из-за высокой мощности.

При обратном процессе, когда толщина кабеля будет взята со значительным запасом по мощности, может произойти лишняя трата денег для приобретения более дорогостоящего провода.

Как показывает практика, в большинстве случаев выбирать сечение кабеля по току следует исходя из показателя его плотности.

Таблицы ПУЭ и ГОСТ

Плотность тока

При проведении выбора сечения провода необходимо знать некоторые показатели. Так, например величина плотности тока в таком материале как медь составляет от 6 до 10 А/мм2. Такой показатель является результатом многолетних наработок специалистов и принимается исходя из основных правил регламентирующих устройство электрических установок.

В первом случае при плотности в шесть единиц предусмотрена работа электрической сети в длительном рабочем режиме. Если же показатель составляет десять единиц, то следует понимать, что работа сети возможна не длительное время во время периодических коротких включений.

Поэтому производить выбор толщины необходимо именно по данному допустимому показателю.

Приведенные выше данные соответствуют медному кабелю. Во многих электрических сетях до сих пор применяются и алюминиевые провода. При этом медный кабель в сравнении с последним типом провода имеет свои неоспоримые преимущества.

К таковым можно отнести следующее:

1. Медный кабель обладает намного большей мягкостью и в тоже время показатель его прочности выше.
2. Изделия, изготовленные из меди более длительное время не подвержены процессам окисления.
3. Пожалуй, самым главным показателем медного кабеля есть его более высокая степень проводимости, а значит и лучший показатель по плотности тока и мощности.

К самому главному недостатку такого кабеля можно отнести более высокую цену на него.

Показатель плотности тока для алюминиевого провода находится в диапазоне от четырёх до шести А/мм2. Поэтому его можно применять в менее ответственных сооружениях. Так же данный тип проводки активно применялся в прошлом веке при строительстве жилых домов.

Проведение расчетов сечения по току

При расчете рабочего показателя толщины кабеля, необходимо знать какой ток будет протекать по сети данного помещения. Например, в самой обычной квартире необходимо суммировать мощность всех электрических приборов, которые подключаются к сети.

В качестве примера для расчета можно привести стандартную таблицу потребляемой мощности основными бытовыми приборами, использующимися в обычной квартире.

Исходя и суммарной мощности, производится расчет тока, который будет течь по кабелям сети.

I=(P*K1)/U

В этой формуле Р означает общую мощность, измеряемую в Ваттах, К1 – коэффициент, который определяет одновременную работу всех бытовых приборов (его величина обычно равняется 0,75) и U – напряжение в домашней сети равное обычно 220 Вольтам.

Данный показатель расчета тока поможет сделать оценку нужного сечения для общей сети. При этом необходимо так же учитывать и рабочую плотность тока.

Такой расчет можно принимать как приблизительный выбор. При этом более точные показатели могут быть получены с использованием выбора из специальной таблицы ПУЭ. Такая таблица ПУЭ является элементом специальных правил устройства электрических установок.

Ниже приведен пример таблицы ПУЭ, по которой возможно производить выбор сечения.

Как видно такая таблица ПУЭ кроме зависимости сечений от показателя по току ещё предусматривает и учёт материала, из которого изготавливаются провода, а так же и его расположение. Кроме этого в таблице регламентируется количество жил и величина напряжения, которая может быть как 220, так и 380 Вольт.

Расчет по току с применением дополнительных параметров

При расчете сечения на основе тока с использованием таблицы ПУЭ можно пользоваться и дополнительными параметрами.

Например, есть возможность учитывать диаметр жилы. Поэтому при определении сечения жилы применяют специальное оборудование под названием микрометр. На основе его данных определяется толщина каждой жилы. Потом с использованием значений ранее полученных токов и специальной таблицы производится окончательный выбор величины сечения жилы провода.

Если же кабель состоит из нескольких жил, то следует произвести замер одной из них и посчитать её сечение. После этого для нахождения окончательного значения толщины, показатель, полученный для одной жилы, умножается на их количество в проводе.

Полученное таким образом с использованием расчетов и таблицы ПУЭ значение сечения кабеля позволит создать в доме или квартире проводку, которая будет служить хозяевам на протяжении довольно долгого периода времени без возникновения аварийных или внештатных ситуаций.

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

1.3.12. Допустимые длительные токи для кабелей напряжением до 35 кВ с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги в свинцовой, алюминиевой или поливинилхлоридной оболочке приняты в соответствии с допустимыми температурами жил кабелей:

1.3.13. Для кабелей, проложенных в земле, допустимые длительные токи приведены в табл. 1.3.13, 1.3.16, 1.3.19-1.3.22. Они приняты из расчета прокладки в траншее на глубине 0,7-1,0 м не более одного кабеля при температуре земли + 15 °С и удельном сопротивлении земли 120 см•К/Вт.

Таблица 1.3.13. Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в земле

Таблица 1.3.14. Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воде

Таблица 1.3.15. Допустимый длительный ток для кабелей с медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воздухе

Таблица 1.3.16. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в земле

Таблица 1.3.17. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, прокладываемых в воде

Таблица 1.3.18. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, прокладываемых в воздухе

Таблица 1.3.19. Допустимый длительный ток для трехжильных кабелей напряжением 6 кВ с медными жилами с обедненнопропитанной изоляцией в общей свинцовой оболочке, прокладываемых в земле и воздухе

Таблица 1.3.20. Допустимый длительный ток для трехжильных кабелей напряжением 6 кВ с алюминиевыми жилами с обедненнопропитанной изоляцией в общей свинцовой оболочке, прокладываемых в земле и воздухе

Таблица 1.3.21. Допустимый длительный ток для кабелей с отдельно освинцованными медными жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией, прокладываемых в земле, воде, воздухе

Таблица 1.3.22. Допустимый длительный ток для кабелей с отдельно освинцованными алюминиевыми жилами с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией, прокладываемых в земле, воде, воздухе

Таблица 1.3.23. Поправочный коэффициент на допустимый длительный ток для кабелей, проложенных в земле, в зависимости от удельного сопротивления земли

При удельном сопротивлении земли, отличающемся от 120 см•К/Вт, необходимо к токовым нагрузкам, указанным в упомянутых ранее таблицах, применять поправочные коэффициенты, указанные в табл. 1.3.23.

1.3.14. Для кабелей, проложенных в воде, допустимые длительные токи приведены в табл. 1.3.14, 1.3.17, 1.3.21, 1.3.22. Они приняты из расчета температуры воды +15 °С.

1.3.15. Для кабелей, проложенных в воздухе, внутри и вне зданий, при любом количестве кабелей и температуре воздуха +25 °С допустимые длительные токи приведены в табл. 1.3.15, 1.3.18-1.3.22, 1.3.24, 1.3.25.

1.3.16. Допустимые длительные токи для одиночных кабелей, прокладываемых в трубах в земле, должны приниматься как для тех же кабелей, прокладываемых в воздухе, при температуре, равной температуре земли.

Таблица 1.3.24. Допустимый длительный ток для одножильных кабелей с медной жилой с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой оболочке, небронированных, прокладываемых в воздухе

* В числителе указаны токи для кабелей, расположенных в одной плоскости с расстоянием в свету 35-125 мм, в знаменателе — для кабелей, расположенных вплотную треугольником.

1.3.17. При смешанной прокладке кабелей допустимые длительные токи должны приниматься для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения, если длина его более 10 м. Рекомендуется применять в указанных случаях кабельные вставки большего сечения.

1.3.18. При прокладке нескольких кабелей в земле (включая прокладку в трубах) допустимые длительные токи должны быть уменьшены путем введения коэффициентов, приведенных в табл. 1.3.26. При этом не должны учитываться резервные кабели.

Прокладка нескольких кабелей в земле с расстояниями между ними менее 100 мм в свету не рекомендуется.

1.3.19. Для масло- и газонаполненных одножильных бронированных кабелей, а также других кабелей новых конструкций допустимые длительные токи устанавливаются заводами-изготовителями.

1.3.20. Допустимые длительные токи для кабелей, прокладываемых в блоках, следует определять по эмпирической формуле

где I₀ — допустимый длительный ток для трехжильного кабеля напряжением 10 кВ с медными или алюминиевыми жилами, определяемый по табл. 1.3.27; a — коэффициент, выбираемый по табл. 1.3.28 в зависимости от сечения и расположения кабеля в блоке; b — коэффициент, выбираемый в зависимости от напряжения кабеля:

c — коэффициент, выбираемый в зависимости от среднесуточной загрузки всего блока:

Таблица 1.3.25. Допустимый длительный ток для одножильных кабелей с алюминиевой жилой с бумажной пропитанной маслоканифольной и нестекающей массами изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке, небронированных, прокладываемых в воздухе

* В числителе указаны токи для кабелей, расположенных в одной плоскости с расстоянием в свету 35-125 мм, в знаменателе — для кабелей, расположенных вплотную треугольником.

Таблица 1.3.26. Поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (в трубах или без труб)

Таблица 1.3.27. Допустимый длительный ток для кабелей, кВ с медными или алюминиевыми жилами сечением 95 мм, прокладываемых в блоках

Таблица 1.3.28. Поправочный коэффициент a на сечение кабеля

Резервные кабели допускается прокладывать в незанумерованных каналах блока, если они работают, когда рабочие кабели отключены.

1.3.21. Допустимые длительные токи для кабелей, прокладываемых в двух параллельных блоках одинаковой конфигурации, должны уменьшаться путем умножения на коэффициенты, выбираемые в зависимости от расстояния между блоками:

Выбор мощности, тока и сечения проводов и кабелей

Выбор сечения кабеля по току и мощности

Основополагающим документом в проведении электромонтажа является ПУЭ (привила устройства электроустановок). Я не ставлю задачу процитировать все нормы и правила, это займет массу нашего времени. Рассмотрим основное, наиболее чисто встречающееся в повседневной жизни. Одно из первых вопросов возникающие при проведении электромонтажных работ является расчет нагрузок и сечения кабеля по току. Рассмотрим несколько таблиц из ПУЭ в которых указаны допустимые токи для разного сечения кабеля.

ПУЭ Глава 1.3

Раздел: допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией

Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, нейритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Комментарий

Как мы видим из таблицы самые распространенные кабели 1,5мм2 и 2,5мм2, проложенные открыто выдерживают токи 19 и 25 ампер соответственно, а если те же кабели проложены в земле (или замоноличены в стене) токи еще более увеличиваются. По правилам для защиты групповой линии с установленным шестнадцати амперным автоматом можно использовать кабели обоих сечений.

Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Комментарий

Внимательно изучив эту таблицу видно, что токи, которые выдерживают медные провода несколько ниже. Когда мы приходим в магазин, для покупки кабеля, там висит именно эта таблица. Продавцам значительно выгоднее продать Вам кабель более большого сечения.  Однако в соответствии с правилами мы должны пользоваться первой таблицей. Именно в ней внесены нужные нагрузки! Во второй таблице прописаны максимальные токи для проводов и шнуров, это существенно отличается от кабеля!

ПУЭ Глава 7.1 

Раздел: Электропроводки и кабельные линии

В жилых зданиях сечения медных проводников должны соответствовать расчетным значениям, но быть не менее указанных в таблице 7.1.1.

Таблица 7.1.1 Наименьшие допустимые сечения кабелей

и проводов электрических сетей в жилых зданиях

отличие проводов от кабелей, маркировка кабелей

Одним из основных этапов процесса проектирования электрической проводки относится определение необходимого типа кабеля и сечения проводов. От того, насколько грамотным будет этот выбор, напрямую зависит уровень безопасности в помещении.

В своде правил устройства электроустановок или, сокращенно, ПУЭ, изложены все требования, предъявляемые к монтажу электрической части и освещения:

• всех типов строительных объектов как жилых, так и производственных;
• улиц;
• открытых пространств;
• и не менее важное, устройства освещения рекламного характера;

В списке требований уделено внимание электрооборудованию общественных мест, спортивных сооружений и комплексов.

Немного теории

До потребителя электромагнитной энергии доходит не весь ее объем – в процессе движения часть энергии расходуется на нагревание провода. Величина потерь зависит от следующих факторов:

• величины протекающего тока
• сопротивления провода

Чем больше толщина (то есть, его поперечное сечение), тем меньше величина его сопротивления и потери допустимой энергии на нагревание.

Таким образом, при движении длительно допустимого тока или, другими словами, тока большого напряжения по проводу с небольшим сечением он будет серьезно нагреваться и оказывать тепловое воздействие на изоляционный материал. Если допустимый длительный ток для кабелей постоянно будет превышать нужные показатели в несколько раз , то изоляция полностью потеряет все свои защитные свойства и придет в негодность, а в системе произойдет сбой функционирования токопроводящих жил. Иными словами, случится короткое замыкание.

Правильно составленный проект электрической проводки для длительно допустимого тока поможет сократить потери энергии на нагрев проводов. Это ощутимо поможет сэкономить немалое количество денежных средств, которые идут на оплату коммунальных платежей.

Чем провод отличается от кабеля

Довольно часто эти понятия подменяются один другим. И это неудивительно. Зачастую непрофессионалу очень трудно отличить эти два изделия, из-за из внешнего сходства. Однако провод представляет собой систему, состоящую из следующих элементов:

• одной неизолированной жилы
• одной или более жил, покрытых изоляционным материалом

Поверх всех жил исходя из условий прокладки и использования провода создается неметаллическая оболочка, оплетка посредством волокнистых материалов, обмотка или слой проволоки. Все существующие в настоящее время на рынке провода бывают двух видов – голые и изолированные.

Голые провода – элементы, токопроводящие жилы которых не обладают защитным и изолирующим покрытием. Основная область применения данных проводов – воздушные линии электропередач.

Изолированные провода представляют собой элементы с покрытыми изоляцией токопроводящими жилами. В качестве изоляционного материала в подавляющем большинстве случаев используется либо резина, либо пластмасса.

Сверху изоляции у таких проводов находится оплетка, выполненная, из хлопчатобумажного материла или же оболочка из пластмассы либо резины.

Классификация проводов

Изолированные провода, в свою очередь, можно классифицировать на две группы – защищенные и незащищенные.

Защищенные получили свое название вследствие наличия у них сверху изоляционного материала оболочки. Ее основная функция – герметизация и обеспечение надежной защиты провода от разнообразных внешних факторов. К защищенным относятся изделия с маркировкой АПРН, ПРВД и АПРФ.

Незащищенный провод с изоляцией представляет собой систему, в которой отсутствует оболочка над изоляционным материалом. Такими проводами являются элементы АПРТО, ПРД, АППВ, ППВ, АППР и др.

Кабель представляет собой одну или несколько изолированных токопроводящих жил, которые скручены между собой. Как правило, они размещаются в специальной оболочке – из резины, пластмассы или металла. Главное предназначение оболочки – выдерживать допустимый длительный ток для кабелей и обеспечение надежной защиты изоляционного материала токопроводящих жил от внешнего воздействия. Это могут быть солнечные лучи, влага, химические соединения и механические повреждения.

Маркировка кабелей согласно требованиям ПУЭ

Каждой кабельной линии важно присвоить свое собственное название и номер. Если система содержит несколько элементов, то все из них должны находиться под номером кабельной линии с добавлением одной из букв, например, А или Б.

При открытой прокладке кабели и кабельные муфты требуется оснастить бирками с информацией о марке кабеля, уровне его напряжения, сечения и присвоенного номера.

Определение необходимой мощности, тока и сечения проводов и кабелей

Для установления требуемой величины сечения кабелей и проводов применяется такой показатель, как предельно допустимая величина потребляемого тока. При расчете необходимо учитывать то, что он зависит от общей мощности всех потребителей системы. Она, в свою очередь, определяется сложением электроэнергии, которую потребляет каждый элемент группы.

Определить допустимый длительный ток для кабелей и его значение можно без труда. Для этого разработана специальная формула: I=P/220. Сведения о мощности допустимой длительности тока можно найти в техническом паспорте изделия.

После того как будут проведены все расчеты и получена информация о суммарном токе всех потребителей электрической энергии, приступайте к расчету сечение кабеля. При этом необходимо учитывать показатель предельно допустимой токовой нагрузки:

1. Для элементов из меди – 10 ампер на один квадратный миллиметр.
2. Для элементов из алюминия – 8 ампер на один квадратный миллиметр.

Если планируется выполнение скрытой силовой проводки (например, в трубе или стене), то вышеуказанные значения необходимо скорректировать в сторону уменьшения путем умножения на поправочный коэффициент – 0,8.

При проведении подобной работы необходимо помнить, что оптимальное сечение кабеля – не менее 4 квадратных миллиметров. Именно эта величина является достаточной для обеспечения должного уровня механической прочности. Перечисленные выше значения запоминаются без труда и помогают использовать кабели с высокой точностью.

Основные правила монтажа

Говоря о правилах монтажа электрооборудования и различных осветительных приборов, следуйте советам и специалистов. Ниже приведены рекомендации по установке проводов и кабелей питания для 12-вольтного электронного оборудования (видеокамеры, датчики и другие электронные приборы):

1. Предельно допустимое падение длительного допустимого тока, или другими словами, напряжения на любом из участков системы от блока питания до каждого элемента не должно составляет 1В.
2. Если блок питания требуется подключить непосредственно к клеммам устройств, то лучше всего использовать провод, сечение которого не превышает отметки в 1,5 миллиметра.
3. Если элементы размещены по длине провода равномерно, то величина его сечения может быть снижена в 2 раза.
4. Если монтаж цепей питания предполагает использование провода с сечением, превышающим отметку в 1,5 квадратных миллиметров, то во избежание длительного перенапряжения необходимо равномерно распределить общую нагрузку. Выполнять данную работу требуется таким образом, чтобы имелась возможность к любой из групп системы подвести питание посредством отдельного луча. Величина сечения провода не должна быть больше 1,5 квадратных миллиметров.

Правильное определение сечения проводов складывается из нескольких показателей. Дело в том что все зависит от того какой именно источник тока планируется использовать в качестве питания сети. Это может быть и электронный, и индукционный. Оптимальная длина проводки электроблоков вторичной цепи ни в коем случае не должна быть более 2 метров. Однако бывают исключения в случаях с трансформаторами большей мощностью допустимого тока. Длина составит 3 метра. В таком случае нужно обратиться к документации для трансформатора.

Основные ПУЭ

Главными правилами ПУЭ, которые требуется соблюдать для обеспечения длительной безопасности при работе с электроустановками любого типа, являются:

1. Соблюдение определенного расстояния до опасных элементов.
2. Использование блокировочных и ограждающих устройств в целях предотвращения возникновения ошибок в процессе работы и доступа к элементам под высоким напряжением.
3. Применение сигнализационных устройств, специальных надписей и плакатов.
4. Установка устройств, которые обладают способностью уменьшать уровень допустимого электрического и магнитного напряжения до безопасных значений.
5. Применение средств защиты от электрического и магнитного воздействия при превышении безопасных величин длительно допустимого тока.

В заключение нужно еще раз отметить, что допустимый длительный ток для кабелей, это величина, напрямую зависящая от исходного материала, из которого выполнен кабель или провод, а также от условий окружающей среды. Категорически запрещено длительное воздействие высоких температур, химических соединений. А также нужно учитывать температуру воздуха и избегать механических повреждений.

И помните, лучше всего обратиться за помощью к высококвалифицированному специалисту, который составит грамотный проект будущей проводки в здании любого типа допустимый по всем показателям ПУЭ.

Пять вопросов, которые вы должны задать о PUE

Срикант Муруган, глобальный директор по продажам, Flexenclosure

Разработанный Green Grid, PUE (Power Usage Effectiveness) — очень полезный показатель для измерения энергоэффективности центра обработки данных. PUE просто рассчитывается путем деления общей мощности, поступающей в объект, на мощность, потребляемую ИТ-нагрузкой в ​​нем — цель — максимально приблизиться к PUE, равному 1.0, так как это будет означать, что центр обработки данных работает на 100 процентов.

Проектирование центров обработки данных с низким значением PUE и измерение фактической производительности становится все более важным, поскольку операторы стремятся минимизировать свое воздействие на окружающую среду и снизить свои эксплуатационные расходы. Одним из результатов этой тенденции является то, что сейчас практически невозможно найти поставщика центров обработки данных, который не хвастался бы исключительными показателями PUE своих продуктов. Но вместо того, чтобы принимать эти маркетинговые утверждения за чистую монету, вот пять важных вопросов, которые вам нужно задать, чтобы убедиться, что вы получили полную информацию об энергоэффективности:

1. Где измеряется мощность?

Результат расчета PUE может сильно варьироваться в зависимости от того, где измеряются входящая мощность и IT-нагрузка.Для центра обработки данных общая мощность объекта должна быть измерена на входящем MLVDB (главном низковольтном распределительном щите) и IT-нагрузке на стоечных БРП. Однако некоторые поставщики измеряют свою ИТ-нагрузку на вспомогательных распределительных щитах, таким образом добиваясь более привлекательного PUE, поскольку они игнорируют все потери в кабелях от низковольтных распределительных щитов к стойкам. В таблице ниже приведены четыре рекомендуемые категории для измерения PUE. Конечно, окончательный PUE, рассчитанный и заявленный для любого данного объекта, будет варьироваться в зависимости от того, какая категория измерения используется.

* Для категории ПУЭ 0 измерения относятся к потреблению электроэнергии (кВт).

2. Учитываются ли все убытки?

При расчете PUE центра обработки данных необходимо учитывать все потери. К сожалению, некоторые поставщики не учитывают некоторые потери в своих расчетах, чтобы добиться гораздо лучшего показателя эффективности, поэтому вам нужно быть уверенным, что они включают все потери в распределительном устройстве, кабелях, освещении и ИБП, а также увеличенную нагрузку на системы охлаждения. с теплом, выделяемым солнцем снаружи или даже людьми внутри объекта.Только тогда вы получите реалистичный PUE для вашего объекта. Подробнее об этом можно прочитать в очень интересной статье о подходе Google к измерению PUE в своих центрах обработки данных.

3. Является ли PUE разовым расчетом?

Количество энергии, необходимое центру обработки данных, со временем будет меняться в зависимости от ряда факторов. Например, усиление зависимости от систем охлаждения в теплую погоду будет означать, что значения PUE обычно выше летом, чем зимой.Таким образом, вместо того, чтобы делать это разовый расчет, в идеале PUE необходимо рассчитывать за весь год, чтобы найти среднегодовое значение, а также годовой пик. А с точки зрения планирования эксплуатационных расходов точный расчет этого показателя наихудшего случая на самом деле важнее, чем знание наилучшего сценария.

4. Влияют ли местные погодные условия на PUE?

Большинство поставщиков любят заявлять значения PUE 1,1 или 1,2 для своих центров обработки данных, и это, конечно, вполне возможно, если объект развернут в холодной среде, такой как Скандинавия, где естественное воздушное охлаждение может использоваться очень эффективно.Однако, если вы строите центр обработки данных в тропиках, ваш лучший случай PUE будет от 1,5 до 1,6, поэтому вам нужно убедиться, что значение PUE, которое предлагает любой поставщик, основано на местоположении, в котором он собирается. быть построенным. Спросите, делали ли они какое-либо моделирование на основе погодных условий фактического местоположения объекта. Даже если они не строили там раньше, пиковые и средние PUE могут быть точно определены с использованием статистических климатических данных (температуры и влажности) с помощью программного обеспечения для моделирования.

5. Гарантирует ли поставщик требуемую PUE?

Все вышеперечисленное, учитывая, что вычислением PUE относительно легко манипулировать так, чтобы результирующие значения выглядели лучше, чем они есть на самом деле, возможно, самый важный вопрос, который вы можете задать любому поставщику в отношении их требований PUE, — это будут ли они гарантировать какой уровень производительности с течением времени? (В Flexenclosure мы готовы гарантировать PUE для каждого построенного нами центра обработки данных, в какой бы точке мира он ни находился.)

Вооружившись этими пятью вопросами, вы сможете прорваться сквозь маркетинговую шумиху и сравнить конкурирующих поставщиков на относительно равном уровне PUE. Конечно, экономика PUE — это совершенно другой предмет — влияние на PUE, например, при питании объекта от сети, или от дизельного топлива, или от того и другого, или влияние на PUE увеличения уровня резервирования объекта. Это станет темой для другой статьи…

Оценка энергоэффективности центра обработки данных

Установленная Green Grid, эффективность использования энергии — это вычисляемая мера, используемая многими .

Патрик Маклафлин

В ноябре мы сообщили о некоторых шагах, предпринимаемых Агентством по охране окружающей среды США (EPA; www.epa.gov) для стимулирования энергоэффективных операций центров обработки данных. (См. «Внедрение передовых методов эффективного использования энергии», ноябрь 2009 г., стр. 21.) С момента публикации этого выпуска EPA пересмотрело основные средства измерения энергоэффективности для своей предстоящей программы EnergyStar для центров обработки данных. удобства.

Первоначально агентство планировало установить и использовать показатель под названием Energy Usage Effectiveness, или EUE, а не показатель Power Usage Effectiveness, или PUE, установленный Green Grid (www.thegreengrid.org). В ходе телефонной конференции в сентябре прошлого года EPA объяснило, что оно решило разработать EUE для количественной оценки общего потребления энергии, включая природный газ, дизельное топливо и другие виды топлива, а не просто потребления энергии. Кроме того, расчеты EUE будут производиться на основе энергии источника, а не энергии объекта, в соответствии с другими программами EnergyStar.

В ходе последующей конференц-связи в ноябре 2009 года EPA заявило, что фактически будет использовать PUE в качестве метрики для программы EnergyStar для центров обработки данных. Агентство приняло это решение в основном на основе отзывов, полученных после объявления метрики EUE. Представители EPA заявили, что эта обратная связь включала указание на то, что PUE действительно позволяет рассчитывать общее потребление энергии, а не только потребление электроэнергии.

Расчет PUE

PUE — это простая формула для измерения комплексного потребления.Эта простая формула представляет собой общую мощность предприятия, деленную на мощность оборудования информационных технологий (ИТ). Когда в начале 2007 года The Green Grid предложила использовать PUE, она также предложила использовать его обратную величину — мощность ИТ-оборудования, деленную на общую мощность объекта, что организация назвала эффективностью центра обработки данных (DCE). В следующем году Green Grid пересмотрела измерение DCE на DCiE для оценки эффективности инфраструктуры центра обработки данных. Его расчет делится на 1, деленную на PUE, или мощность ИТ-оборудования, деленную на общую мощность объекта x 100%.

Согласно расчетам, чем ближе PUE к единице, тем эффективнее ИТ-оборудование центра обработки данных. EPA собрало данные о потреблении энергии из 121 центра обработки данных при первоначальном сборе информации для программы EnergyStar и сообщило, что рейтинги PUE этих объектов варьировались от 1,25 до 3,75 со средним рейтингом 1,91. Более 30 участвовавших в программе центров обработки данных имели PUE от 1,51 до 1,75; более 20 человек имеют рейтинг от 1,76 до 2,0; а между 15 и 20 учреждениями PUE составлял 2.01 и 2.25.

В официальном документе Green Grid 2008 года, в котором представлена ​​метрика DCiE, авторы Энди Роусон, Джон Пфлеугер и Тахир Кадер объяснили: «В идеале значение PUE, приближающееся к 1,0, будет означать 100% эффективность (т. Е. Всю мощность, используемую только ИТ-оборудованием) . В настоящее время нет исчерпывающих наборов данных, показывающих истинный разброс PUE для центров обработки данных ».

Приближаясь к 1

Из 121 центра обработки данных, проанализированных Агентством по охране окружающей среды, только один получил оценку 1,25. По словам Рона Манна, технического директора группы HP по инфраструктуре стоек и электроснабжения, еще одно государственное учреждение уделяет внимание низкому показателю PUE.В январе Министерство энергетики (DOE; www.energy.gov) объявило о грантах в размере 47 миллионов долларов США для конкретных целей поддержки разработки технологий для повышения энергоэффективности на объектах информационных технологий и телекоммуникаций.

HP получила грант в размере 7,4 миллиона долларов от Министерства энергетики на разработку модульного центра обработки данных со встроенными системами электропитания, кондиционирования воздуха и распределенного энергоснабжения, который обещает снизить потребности в энергии. Манн прокомментировал, что требование гранта заключается в том, чтобы разработанная технология приводила к показателю PUE, не превышающему 1.25. «Чем ближе вы подходите к 1, тем вы эффективнее», — сказал он. «Для этого вы должны поместить [ИТ-оборудование] в контролируемую среду».

Yahoo! получил почти 10 миллионов долларов из этих грантов Министерства энергетики на пассивное охлаждение центра обработки данных, который он в настоящее время строит в Локпорте, штат Нью-Йорк. Когда Министерство энергетики объявило о предоставлении Yahoo! гранта в размере 9,9 миллиона долларов, оно описало это предприятие следующим образом. «Интегрированная конструкция здания, включая форму и ориентацию здания, а также расположение серверов внутри здания, позволяет центру обработки данных использовать наружный воздух для охлаждения 99 процентов в год.Относительно низкая начальная стоимость строительства, совместимость с текущими моделями серверов и сетей, а также эффективное использование электроэнергии и воды — все это ключевые особенности, которые делают этот центр обработки данных высоко совместимым и воспроизводимым инновационным проектом для индустрии центров обработки данных ».

EPA рассмотрело вопрос об использовании экономайзеров в контролируемой зоне во время ноябрьской телефонной конференции. Чтобы представить в контексте позицию EPA относительно использования экономайзеров, агентство отвечало на предложения о том, что объект, претендующий на получение рейтинга EnergyStar, должен быть вознагражден дополнительными баллами за использование экономайзеров.В ответ Агентство по охране окружающей среды объяснило, что объекты, которые правильно используют экономайзеры, на самом деле позволят снизить энергопотребление и, следовательно, снизить рейтинг. Агентство подчеркнуло слово «должным образом» в решении этого вопроса.

Уточнение метрики

В своем техническом документе 2008 года Green Grid признала некоторые проблемы при вычислении PUE и DCiE, включая интеграцию охлаждающих элементов в последнее ИТ-оборудование. «Эти технологии стирают границы между тем, что традиционно было четким разграничением между оборудованием предприятия и ИТ-оборудованием», — говорится в документе.

Совсем недавно группа опубликовала технический документ, озаглавленный «Рекомендации по использованию и общедоступной отчетности для показателей инфраструктуры Green Grid (PUE / DCiE)». В этом документе рассматривается способ, которым организации публично заявляют свои рейтинги PUE и DCiE.

В прошлом году Green Grid представила предлагаемую метрику производительности центра обработки данных (DCeP). Простая формула для его расчета: DCeP равна полезной работе, деленной на общую потребляемую энергию. Для тех, кто попытается рассчитать метрику, используя действительные числа, это будет значительно сложнее.Недавно организация разместила на своем веб-сайте презентацию, посвященную проделанной работе; эта работа продолжается.

Первоначально предложенный всего несколько лет назад рейтинг эффективности использования энергии стал популярным показателем, по которому центры обработки данных рассчитывают свою энергоэффективность. Зеленая сетка продолжает совершенствовать метрику и ее использование.

Патрик Маклафлин — главный редактор журнала Cabling Installation & Maintenance.

Другие статьи о CIM

Как обеспечить точность расчета PUE вашего центра обработки данных

Ключевым показателем при определении эффективности вашего центра обработки данных является эффективность использования энергии (PUE).Понимание расчета PUE, разработанного Green Grid, информационным консорциумом и мировым авторитетом в области ресурсоэффективности, необходимо для успешного управления центром обработки данных.

Расчет

PUE заключается в делении количества энергии, используемой для питания всего центра обработки данных, на количество энергии, потребляемой ИТ-оборудованием. В идеале эти числа должны быть как можно ближе, чтобы показание PUE было близко к 1 (это означает, что вся мощность используется ИТ-оборудованием).Например, если ваша ИТ-нагрузка составляет 2000 кВт, а нагрузка вашего предприятия — 3000 кВт, ваш PUE составляет 1,5 (3000/2000 = 1,5). Показатель PUE, равный 2,0, является примерно средним, а показатель PUE, равным 3,0, крайне неэффективен. Зная свой базовый PUE, вы сможете измерить эффективность инициатив по энергосбережению и передовых методов ее улучшения.

Однако получение чисел для расчета PUE может быть затруднено. Иногда бывает трудно сказать, следует ли включать в расчет определенные устройства или учитывать их только частично.Некоторые объекты смешанного использования имеют подсистемы питания, которые используются совместно с функциями за пределами центра обработки данных. Вот несколько шагов, которые вы можете предпринять, чтобы ваши расчеты были максимально точными.

Назначить категории

Прежде всего необходимо решить, как классифицировать каждую из подсистем вашего центра обработки данных. Разделите все на три категории: ИТ-нагрузка, физическая инфраструктура или подсистемы, которые следует исключить. Некоторые из этих классификаций будут простыми. Например, серверы, устройства хранения и сетевое оборудование считаются ИТ, а системы охлаждения, ИБП, переключатели и генераторы — это физическая инфраструктура.Другие системы, такие как наружное освещение или рабочие места персонала, которые не вносят прямого вклада в работу центра обработки данных, сложнее классифицировать. Важно создать систему классификации, которая может применяться единообразно для разных мест.

Создание оценок для общих устройств

Некоторые устройства или подсистемы отбора мощности используются как для центров обработки данных, так и для других функций. Например, ИБП может обеспечивать питание серверов и офисного оборудования.Простое исключение таких устройств из расчета PUE может привести к значительным ошибкам. Вместо этого оцените процентную долю электроэнергии, которая расходуется на функции центра обработки данных. Один из способов сделать это — временно отключить на устройстве нагрузки, не связанные с центром обработки данных, и измерить оставшееся энергопотребление. Оценки для устройств, которые трудно измерить, всегда лучше, чем пропуски, чтобы обеспечить более точный расчет PUE.

Используйте лучшие инструменты

Чтобы измерить энергопотребление предприятия, вы можете просто положиться на счетчик коммунальных услуг.Информацию об энергопотреблении ИТ-оборудования можно получить от ваших ИБП или удаленных силовых панелей (RPP), но лучшим источником являются ваши стоечные блоки распределения питания (PDU). Например, Raritan предлагает широкий спектр интеллектуальных PDU, которые позволяют измерять кВтч, ток и напряжение на входе, выходе и автоматическом выключателе PDU с точностью до уровня выставления счетов. Они позволяют измерять энергопотребление конкретных устройств. А интеллектуальные стоечные БРП могут обмениваться данными с программным обеспечением управления инфраструктурой вашего центра обработки данных (DCIM) для автоматического расчета PUE.Полноцветные стоечные PDU Raritan позволяют четко видеть силовые цепи, что может улучшить категоризацию вашего оборудования для расчета PUE. (Это лишь одна из 5 веских причин использовать цветные стоечные БРП.)

Получение наиболее точных расчетов PUE даст вам представление о вашем центре обработки данных, которое поможет вам найти способы уменьшить углеродный след и сэкономить на расходах на электроэнергию. Вы можете продолжать использовать расчеты PUE, чтобы показать, как вносимые вами изменения способствуют повышению энергоэффективности в центре обработки данных.

Performance Indicator, новый показатель центра обработки данных Green Grid, объяснение

Green Grid, отраслевая группа центров обработки данных, известная прежде всего созданием самого популярного в отрасли показателя эффективности центра обработки данных, Power Usage Effectiveness (PUE), разработала новый показатель для операторов центров обработки данных, названный Performance Indicator.

Документ, в котором описывается это, в настоящее время доступен только для членов организации, но Data Center Knowledge получил раннее рассмотрение.Вот что вам нужно знать:

The Green Grid опубликовал PUE в 2007 году. С тех пор этот показатель стал широко использоваться в индустрии центров обработки данных. Это не только простой способ измерить эффективность электрической и механической инфраструктуры центра обработки данных, но и способ сообщить, насколько эффективна или неэффективна эта инфраструктура, людям, не являющимся экспертами по центрам обработки данных.

Создание на основе PUE с двумя дополнительными измерениями

Performance Indicator основан на PUE, используя его версию, но также добавляет два других аспекта к эффективности инфраструктуры, измеряя, насколько хорошо система охлаждения центра обработки данных выполняет свою работу в нормальных условиях и насколько хорошо она спроектирована, чтобы противостоять сбоям.

В отличие от PUE, который ориентирован как на охлаждение, так и на электрическую инфраструктуру, PI ориентирован на охлаждение. Цель создания Green Grid заключалась в том, чтобы обратить внимание на тот факт, что эффективность — не единственное, что волнует операторов центров обработки данных. Для них важна эффективность, но также важны производительность их систем охлаждения и их отказоустойчивость.

Все три — эффективность, производительность и отказоустойчивость — неразрывно связаны. Вы можете улучшить одно в ущерб двум другим.

Например, повысив температуру на полу центра обработки данных, можно повысить энергоэффективность за счет уменьшения количества холодного воздуха, подаваемого системой кондиционирования воздуха, но при слишком сильном его повышении, что может привести к отказу некоторого ИТ-оборудования. Точно так же вы можете сделать систему более отказоустойчивой, увеличив избыточность, но увеличение избыточности часто отрицательно сказывается на эффективности, поскольку теперь у вас есть больше оборудования, которое необходимо запитать, и больше возможностей для электрических потерь. В то же время чем больше оборудования, тем больше потенциальных точек отказа, что плохо для устойчивости.

Разные компании по-разному оценивают эти три характеристики производительности, говорит Марк Сеймур, технический директор Future Services и один из ведущих разработчиков метрики PI. Для Google или Facebook может не быть большой проблемой, если, например, один или два сервера в кластере выйдут из строя, и они могут решить не жертвовать энергоэффективностью всего многомегаваттного объекта, чтобы этого не произошло. Однако, если вы часто торгуете, отказавший сервер может означать потерю прибыльной сделки, и вы скорее смиритесь с дополнительной степенью неэффективности, чем позволите чему-то подобному.

PI измеряет, где находится ваш центр обработки данных по всем трем параметрам, и, что особенно важно, как изменение одного из них повлияет на два других. Это еще одно важное отличие от PUE: PI, используемый в полной мере, имеет прогнозируемое качество, которого нет у PUE.

Это три числа вместо одного, что делает PI не таким простым, как PUE, но Сеймур говорит, что не стоит беспокоиться: «Это три числа, но все они довольно простые».

Святая Троица ЦОД Метрики

Три измерения PI — это коэффициент PUE, или PUEr, тепловое соответствие ИТ и термостойкость ИТ.Их отношения визуализируются в виде треугольника на трехосной диаграмме:

Пример визуализации индикатора производительности для центра обработки данных (любезно предоставлено The Green Grid)

PUEr — это способ выразить, насколько далеко ваш центр обработки данных находится от целевого PUE. Зеленая сетка определяет семь диапазонов PUE, от A до G, каждый из которых представляет разный уровень эффективности. A, наиболее эффективный диапазон, составляет от 1,15 до 1,00, а G, наименее эффективный, составляет от 4.20 до 3.20.

Каждый центр обработки данных попадает в одну из семи категорий, и ваш PUEr показывает, как далеко вы в данный момент находитесь от нижнего предела целевого диапазона (помните, более низкий PUE означает более высокую эффективность).

Итак, если текущий PUE вашего предприятия составляет 1,5, что помещает вас в категорию C (1,63 — 1,35), и ваша цель находится на вершине C, вы разделите 1,35 на 1,5 и получите PUEr 90% как результат. Однако вам необходимо указать категорию, в которой вы находитесь, поэтому правильным способом ее выражения будет PUEr (C) = 90%.

Тепловое соответствие ИТ — это просто часть ИТ-оборудования, которое работает в рекомендованных ASHRAE диапазонах температур входящего воздуха. Другими словами, он показывает, насколько хорошо ваша система охлаждения выполняет то, для чего предназначена. Чтобы найти его, разделите количество оборудования, которое находится в пределах диапазона, на общее количество оборудования, объясняет Сеймур.

Green Grid решила использовать рекомендации ASHRAE, но операторы центров обработки данных могут сами определять, какие диапазоны температур приемлемы для них, или использовать указанные производителем температурные ограничения без снижения полезности метрики, добавляет он.

IT Thermal Resilience показывает, сколько ИТ-оборудования получает холодный воздух в пределах допустимых или рекомендуемых по ASHRAE температурных диапазонов, когда резервные охлаждающие устройства не работают либо из-за неисправности, либо из-за планового технического обслуживания. Другими словами, если вместо 2N или N + 1 у вас останется только N, какова вероятность того, что у вас отключится?

Рассчитывается так же, как рассчитывается тепловое соответствие IT, только расчет выполняется, когда резервные охлаждающие устройства отключены.Конечно, Green Grid никогда не скажет вам намеренно отключать резервные охлаждающие устройства. Вместо этого они рекомендуют проводить это измерение либо тогда, когда агрегаты не работают на техническое обслуживание, либо, что еще лучше, использовать программное обеспечение для моделирования для имитации условий.

Моделирование делает PI намного более полезным

Программное обеспечение для моделирования

с возможностями моделирования, используемое в сочетании с PI, может стать мощным инструментом для принятия решений об изменениях в вашем центре обработки данных. Вы можете увидеть, например, как добавление дополнительных серверов повлияет на эффективность, отказоустойчивость и охлаждающую способность вашего предприятия.

Здесь важно отметить, что Future Facilities является поставщиком программного обеспечения для моделирования центров обработки данных. Но Сеймур говорит, что около 50 членов Green Grid из разных компаний, включая Teradata, IBM, Schneider Electric и Siemens, участвовали в разработке метрики, подразумевая, что на процесс не повлиял коммерческий интерес одного поставщика.

Четыре уровня показателя результативности

Зеленая сетка описывает четыре уровня оценки PI, от наименее до наиболее точной.Не каждый центр обработки данных оснащен датчиками температуры на каждом сервере, и Level 1 — это оценка начального уровня, основанная на измерениях температуры на уровне стойки. По словам Сеймура, ASHRAE рекомендует снимать показания температуры в трех точках на стойку, что хорошо подходит для оценки PI уровня 1.

Уровень 2 также основан на измерениях, но требует измерений на каждом сервере. Чтобы получить такой уровень оценки, центр обработки данных должен быть оснащен датчиками уровня сервера и программным обеспечением DCIM или какой-либо другой системой мониторинга.

Если вы хотите заняться прогнозным моделированием, добро пожаловать в PI Level 3 . Здесь вы выполняете оценку PI на основе показаний температуры на уровне стойки, но вы используете их для создания модели, которая позволяет моделировать будущие состояния и получить представление о том, как система может вести себя при внесении различных изменений. «Это дает возможность начать строить лучшие планы на будущее», — говорит Сеймур.

Здесь вы также можете узнать, сможет ли ваш центр обработки данных справиться с нагрузкой, на которую он рассчитан.Допустим, вы используете 50% проектной нагрузки центра обработки данных, что составляет 2 МВт. Если вы создаете модель, моделируете сценарий полной нагрузки и обнаруживаете, что либо тепловое соответствие ИТ, либо тепловая устойчивость ИТ — это только то, что вы хотите, при 1,8 МВт, вы зря потратили деньги.

Это всего лишь пара возможных вариантов использования. Их гораздо больше, особенно с PI Level 4 , который похож на Level 3, но с гораздо более точной моделью. Эта модель откалибрована с использованием показаний температуры из максимально возможного количества точек на полу ЦОД: серверов, перфорированной плитки, воздухозаборника возвратного воздуха на охлаждающих устройствах и т. Д.Речь идет о том, чтобы модель действительно отражала состояние центра обработки данных.

По словам Сеймура, разные операторы предпочтут начать с разных уровней оценки PI. Какой уровень они выберут, будет зависеть от их текущего объекта и потребностей их бизнеса. Смысл наличия всех четырех уровней, чтобы не мешать кому-либо использовать новую метрику, потому что на их предприятии недостаточно инструментов или потому, что они не использовали программное обеспечение для мониторинга или моделирования.

Консультации — Инженер по подбору | Удовлетворение требований к электрической инфраструктуре в центрах обработки данных

Кристофер М.Джонстон, ЧП, Syska Hennessy Group, Атланта

16 мая, 2013

Цели обучения

• Узнайте о современных требованиях центров обработки данных и о том, как их удовлетворить.
• Знать требования к основному оборудованию и его установке.
• Уясните, как правильно подобрать проводку для различных напряжений.

Чтобы описать центр обработки данных с помощью аналогии, центр обработки данных — это матка без вида — для компьютеров. Центр обработки данных, спроектированный так, чтобы сделать сложное оборудование комфортным, требует прочной и высоконадежной электрической инфраструктуры, которая намного превосходит аналогичные объекты коммерческих и промышленных предприятий.

Эти различия в инфраструктуре с высокой степенью надежности достигаются за счет обеспечения уникальной эффективности эксплуатации, правильного выбора и установки электрического оборудования, а также определения правильной проводки и методов проектирования с соответствующими напряжениями при соблюдении требований ремонтопригодности для планового обслуживания.

Первым шагом в этом процессе является определение основных требований к электрической системе / целей центра обработки данных. Типичные для высоконадежной установки:

1.Избыточные компоненты и системы равносильны тому, что человек выходит из дома утром в слишком больших штанах, поэтому он берет ремень и пару подтяжек. Если ремень порвется, подтяжки будут удерживать брюки, и наоборот. В любом случае, он прикрыт.

2. Возможность одновременного обслуживания означает обеспечение того, чтобы каждый компонент и система (как питание, так и охлаждение), снабжающие компьютеры, могли быть выведены из эксплуатации для замены, ремонта или обслуживания без выключения компьютеров.

3. Отказоустойчивость, отличная от одновременного обслуживания, означает, что когда какой-либо компонент или система выходит из строя или выходит из строя, системы автоматически перенастраиваются, чтобы компьютеры не выключались. Отказоустойчивость — это автоматический процесс; одновременная ремонтопригодность — это ручной процесс. Частью отказоустойчивости является разделение на отсеки, чтобы пожар или взрыв в одной области не приводили к полной потере питания, охлаждения или того и другого для компьютеров.

4. Полное резервное питание в режиме ожидания достигается с помощью генераторной установки, которая настроена на обеспечение энергией, когда энергокомпания недоступна.

5. Селективная координация по максимальному току автоматических выключателей и / или предохранителей достигается таким образом, что во время неисправности отключается только минимальное количество системы. В идеале система будет отключать только автоматические выключатели, питающие отдельную часть вышедшего из строя оборудования, и ничего больше перед ней.

6. Модульная масштабируемая конструкция позволяет центру обработки данных расширяться в будущем без чрезмерного увеличения мощности в первый же день. Это имеет решающее значение по двум причинам: во-первых, все следят за своими кошельками, поэтому, если в конечном итоге потребуется 10 МВт компьютеров, но в первый день потребуется только 5 МВт, общая стоимость владения (TCO) может быть минимизирована путем создания модульной системы. , масштабируемая оболочка на 10 МВт, но только 5 МВт внутренней инфраструктуры на первый день.Во-вторых, модульный масштабируемый центр обработки данных проще в обслуживании. Центры обработки данных с избытком неиспользуемых мощностей — головная боль при обслуживании. Тщательное рассмотрение окончательной конфигурации объекта и этапов расширения необходимо, чтобы минимизировать риск и исключить необходимость отключения компьютерного оборудования во время расширения.

7. Подземные цепи используются в центрах обработки данных по двум причинам: подрядчики считают, что их установка менее затратна, и они обеспечивают физическую безопасность и разделение кабельной системы центра обработки данных.Однако важно отметить, что они требуют специальных расчетов на этапе проектирования. Расчеты Neher-McGrath, содержащиеся в Национальных электротехнических правилах (NEC) 310.15.C и ПРИЛОЖЕНИИ B, должны использоваться для проектирования всех подземных цепей. Эти расчеты часто приводят к тому, что количество и размер проводов, проложенных под землей, значительно больше, чем требовалось бы над землей. Таким образом, ожидаемая экономия по сравнению с воздушными цепями часто оказывается ложной надеждой.

8. Акцент на операционной эффективности (снижение эксплуатационных расходов или OPEX) и минимизация совокупной стоимости владения могут быть достигнуты за счет снижения эффективности использования энергии (PUE).

Каждое из этих требований / целей имеет решающее значение, потому что, в отличие от типичного коммерческого или промышленного объекта, нагрузка на центр обработки данных является постоянной, с повышенными температурами окружающей среды во многих областях. Например, задние секции шкафов данных могут иметь температуру от 104 до 113 F, где установлена ​​разветвленная разводка цепи, в то время как горячие коридоры могут достигать тех же 104-113 F, где разветвленная электропроводка проходит перед шкафами. Эти повышенные температуры являются результатом более высокой температуры приточного воздуха к компьютерному оборудованию как стратегии снижения PUE.Помещения с электрооборудованием (кроме помещений с аккумуляторными батареями) могут работать при температуре до 104 F для снижения PUE. Экстремальные температуры центра обработки данных делают его конструкцию для высоких рабочих температур в дополнение к требованиям кодов, которые гораздо более важны, чем проект типичного коммерческого или промышленного объекта.

Эксплуатация и техническое обслуживание

Помимо уникальных требований к базовой конструкции, опытные проектировщики центров обработки данных также должны учитывать обслуживание оборудования во время проектирования, поскольку простота обслуживания будет иметь решающее значение для обеспечения непрерывной и надежной работы центра обработки данных.Поскольку для поддержания критической среды требуется большой объем технического обслуживания, одновременное обслуживание, маркировка вспышки дуги и сокращение среднего времени ремонта (MTTR) — все это играет роль в поддержании электрических операций центра обработки данных.

Проектирование электрических систем центра обработки данных для обеспечения одновременной ремонтопригодности означает создание схемы, в которой любой элемент оборудования или системы, питающие компьютеры, можно отключить для целей обслуживания, пока нагрузка продолжает работать.

Иногда проводится техническое обслуживание части оборудования, находящегося под напряжением (горячие работы). Хотя высоконадежный центр обработки данных рассчитан на одновременное обслуживание, некоторые операторы выбирают горячие работы, чтобы сократить время обслуживания. Несмотря на то, что для этого типа обслуживания существует множество процедур безопасности, лучший способ понять риски, связанные с каждым элементом оборудования центра обработки данных, — это понять его маркировку дугового разряда. На этой этикетке отражена опасность вспышки дуги, рассчитанная для каждой единицы оборудования, и указаны уровень использования средств индивидуальной защиты (СИЗ) и расстояния, необходимые для безопасного обслуживания.Важно понимать, что некоторое техническое обслуживание мелких деталей в ограниченных местах невозможно с СИЗ 3 и 4 уровня NFPA 70E.

Сведение к минимуму времени, необходимого для ремонта части критически важного электрического оборудования центра обработки данных и его повторного использования для удовлетворения потребностей нагрузки (MTTR), также важно при предварительном расчете технического обслуживания центра обработки данных и при выборе оборудования. Правильная спецификация может снизить MTTR. Например, выкатной автоматический выключатель низкого напряжения на 4000 А может быть извлечен и заменен со склада за 15 минут, в то время как замена аналогичного стационарного автоматического выключателя может занять час или больше.

Подбор электрооборудования

Теперь, когда требования к базовому проектированию и техническому обслуживанию выполнены, выбор электрического оборудования центра обработки данных будет в центре внимания. Автоматические выключатели используются исключительно в центрах обработки данных (за исключением периодического использования предохранителей среднего напряжения с распределительными устройствами электросети снаружи здания) из-за их способности сокращать время восстановления после сбоя и облегчения одновременного обслуживания, а также относительной простоты достижения избирательной координации сверхтоков.

Автоматические выключатели

могут быть установлены одним из двух способов: стационарным, когда выключатель прикреплен болтами к шине, или выкатным, когда он подсоединен к шине с помощью пальцевого механизма, который позволяет легко повернуть кривошип или рычаг и вынуть автоматический выключатель. Выкатной автоматический выключатель может фактически снизить среднее время восстановления работоспособности и способствовать одновременной ремонтопригодности, в то время как все распределительные устройства с плавкими предохранителями устанавливаются стационарно и, следовательно, требуют больше времени для замены, чем выкатной автоматический выключатель.

Распределительное устройство

UL 1558 часто указывается вместо распределительных устройств UL 891 в центрах обработки данных. Коммутатор рассчитан на ток короткого замыкания не более трех циклов, что эквивалентно 0,05 с или немногим более 50 мс. Распределительное устройство, с другой стороны, рассчитано на ток короткого замыкания в течение 30 циклов или 0,5 с. Несмотря на то, что распределительное устройство прочнее и надежнее, оно также имеет более высокую цену и часто требует больше места. Выбор распределительных щитов или распределительного устройства становится критическим при выполнении выборочной координации максимального тока.

Используется два метода: зональная селективная блокировка и разделение кратковременных срабатываний выключателя. Независимо от техники выключатель распределительного устройства или распределительного щита, устраняющий неисправность, может быть запрограммирован на ожидание до 0,4 с перед отключением; это называется кратковременной задержкой. Общие настройки: 0,1, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 секунды; Распределительное устройство UL 1558 следует указывать вместо распределительных устройств UL 891, если автоматический выключатель на входе имеет кратковременное отключение, но не имеет мгновенного отключения

Мощность автоматических выключателей может быть снижена, если расчетное значение X / R при неисправности необычно велико.(Это еще один способ заявить, что расчетный коэффициент мощности при КЗ необычно низок.) Автоматические выключатели в литом корпусе рассчитаны на различные максимальные значения X / R, в зависимости от их отключающей способности (IR): 1,73 X / R для 10 тысяч ампер. отключающая способность (KAIC) IR, 3,18 X / R для 10–20 KAIC и 4,9 X / R для более чем 20 KAIC. Автоматические выключатели с изолированным корпусом рассчитаны на 6.59 X / R. Силовые автоматические выключатели рассчитаны на 6.59 X / R, если они не предохранены, но только на 4.9 X / R, если они предохранены. Снижение номинальных характеристик может быть значительным — если применяется силовой выключатель с предохранителями номиналом 200 KAIC, где X / R равно 19.9, рейтинг прерывания 200 KAIC должен быть понижен на 17% до 166 KAIC.

Такие ситуации с высоким X / R обычно возникают в центрах обработки данных, когда резервная электростанция подключена параллельно к энергосистеме для переключения нагрузки при закрытом переходе. Это ситуация, когда доступный ток короткого замыкания и X / R максимальны; Для резервного генератора нет ничего необычного в X / R, равном 32. В идеале инженер-проектировщик должен провести анализ электрической системы, чтобы определить, какой максимальный ток короткого замыкания и X / R доступны на каждом выключателе, чтобы гарантировать, что выключатель может безопасно отключить нагрузку в соответствии с конструкцией.Этот анализ также должен включать рассмотрение ожидаемых настроек расцепителя автоматического выключателя. Если автоматический выключатель является частью схемы селективной координации максимального тока, как и должны быть центры обработки данных, выключатель без мгновенного отключения должен иметь возможность проводить доступный ток повреждения до тех пор, пока его кратковременное отключение не истечет, и он не устранит повреждение. В этой ситуации автоматический выключатель следует применять с номинальной стойкостью, которая обычно ниже, чем номинальная мощность отключения. После того, как этот анализ будет завершен, номинал X / R — и, следовательно, отключающие и выдерживающие характеристики — автоматического выключателя, необходимого в этом месте, может быть должным образом определен.

Поскольку нагрузка центра обработки данных является одновременно критической и постоянной, все автоматические выключатели, питающие критическую нагрузку, должны иметь 100% номинальные характеристики, поскольку использование автоматических выключателей с номинальной мощностью 80% излишне увеличивает затраты на прокладку кабелей. Например, если в центре обработки данных имеется постоянная нагрузка 400 А, то автоматического выключателя на 500 А, примененного при 80% мощности, будет достаточно; однако после автоматического выключателя должна быть подведена проводка на 500 А, что на 25% дороже, чем то, что действительно необходимо для выключателя со 100% номинальным током.Будучи более дорогостоящим, автоматический выключатель на 100% снижает совокупную стоимость владения и затраты на проектирование.

Концы шин распределительного устройства и выключателя

обычно проектируются таким образом, чтобы проводники могли работать при температуре 90 ° C во время технического обслуживания и в аварийных условиях. В то время как кусок провода для коммерческого использования может быть рассчитан на работу при пиковых условиях 75 ° C, центры обработки данных требуют более высоких значений силы тока и температуры проводника для обеспечения большей мощности, когда это необходимо. Часто эти потребности возникают во время аварийной ситуации или технического обслуживания.

Рекомендуется, чтобы все автоматические выключатели, несущие критическую нагрузку (ИТ, сеть и оборудование непрерывного охлаждения), проходили испытания в соответствии со стандартом ANSI / NETA для технических условий приемочных испытаний для электроэнергетического оборудования и систем во время ввода в эксплуатацию. Многие автоматические выключатели не сработают или не сработают, если они не должны сработать, если они не будут проверены, а вместо этого будут сразу введены в эксплуатацию. Редко можно найти возможность отключить автоматический выключатель для проверки работоспособности, особенно на критическом объекте с постоянной нагрузкой, даже если электрические системы обслуживаются одновременно.Инженеры нередко наблюдают равномерную частоту отказов малых выключателей на уровне от 6% до 15%. Итак, само собой разумеется, что этот шаг очень важен.

Типы и способы подключения

Базовый проект электрической инфраструктуры и выбор оборудования подкреплены соответствующей спецификацией проводки центра обработки данных. От типа выбранной проводки до методов ее установки, напряжений и поддержки — проводка — это буквально вены тела центра обработки данных.

Медь является предпочтительным материалом для проводников из-за простоты использования, исторически низкого риска и способности работать в тесноте.При этом алюминиевые проводники могут использоваться для больших фидеров, когда необходимо снижение первоначальных затрат, даже несмотря на то, что алюминиевые провода сложнее подключать к автоматическим выключателям или шине, поскольку алюминий расширяется и сжимается больше, чем медь, при изменении нагрузки. Для более крупных алюминиевых проводников часто требуется больше места в распределительных устройствах, распределительных щитах и ​​щитах. Алюминиевые соединения также требуют дополнительных испытаний и обслуживания. Лучшая практика с алюминиевыми проводниками — это ежегодно термосканирование стыков и заделок в условиях пиковой нагрузки.Затяжка нестандартных стыков и соединений обычно выполняется в то время, когда риск выхода из строя критической нагрузки сведен к минимуму.

В центрах обработки данных используются различные способы подключения. Центры обработки данных в основном заполнены воздушными и подземными проводниками в каналах и каналах, а также используются шинные каналы, кабельные лотки и кабельные шины.

Электротехнические подрядчики предпочитают подземные проводники, потому что они считают, что затраты на установку будут снижены за счет автоматической экономии 5 футов пробега на обоих концах и устранения затрат на подвешивание.Они предполагают, что под землей проложено такое же количество и размер проводов, что и над землей. Правильный дизайн с использованием расчетов Neher-McGrath часто требует большего количества и размеров проводов, которые должны быть проложены под землей, чем надземные, что снижает или устраняет это воспринимаемое преимущество. Подземные проводники должны быть большего размера, чтобы противостоять дополнительной изоляции, естественным образом обеспечиваемой землей. Однако с помощью воздушных проводов легче избавиться от естественного тепла.

Кроме того, масштабируемая модульная конструкция центра обработки данных может затруднить надлежащую установку подземных каналов для будущего оборудования, поскольку нет 100% точного способа узнать, где должны выходить каналы для будущего строительства.

Необходимо соблюдать осторожность при выборе размеров проводов, соответствующих повышенным температурам окружающей среды в стойках с компьютерным оборудованием, в горячих коридорах информационных залов и в помещениях с электрооборудованием. Таблица 310.15 (B) (16) NEC предполагает, что температура окружающей среды составляет 86 F. Однако, если температура окружающей среды выше 86 F, проводник не будет постоянно пропускать ток нагрузки, для которого он рассчитан на 86 F, и должен быть сниженными для фактической температуры окружающей среды.

Хотя шинные каналы иногда используются в электрической инфраструктуре ЦОД, они сталкиваются с проблемами как надежности, так и ремонтопригодности из-за наличия в шинных каналах множества соединений.Соединения шинопровода обычно находятся через каждые 10 футов в прямых участках, поэтому на каждые 100 футов прямого участка может быть до 11 соединений (помните, что фитинги, колена и т. Д. Добавляют дополнительные соединения). Это может сделать шинопроводы более уязвимыми к сбоям и затруднить обслуживание. Кроме того, шинопроводы — это изделия, собранные на заводе с учетом полевых измерений. Если какие-либо измерения ошибочны или кусок шинопровода не подходит, его нельзя изменить на месте. Новое изделие необходимо заказывать на заводе, часто с длительным ожиданием.

Кабельные лотки, обычно используемые надземные, напоминают лестницу, свисающую с потолка, и используются в электрических схемах центра обработки данных для их надежной, гибкой и недорогой установки. Одножильные и многожильные кабели могут быть проложены в кабельном лотке, а бронированные кабели часто используются для обеспечения повышенной отказоустойчивости. Кабельный лоток можно легко модифицировать в полевых условиях в соответствии с условиями, поэтому точное измерение не так важно, как для шинопровода. Важно понимать, что каждый кабель в кабельном лотке может быть потерян, если только один из них выйдет из строя и сгорит, если все кабели не армированы.Еще одним важным моментом является то, что штабелирование кабельных лотков друг над другом может привести к каскадным сбоям. Если кабель неисправен в нижнем лотке, это может вызвать пожар, в результате которого сгорят все кабели в этом лотке, а также в перечисленных выше.

Кабельная шина — альтернатива шинному каналу, имеющая множество преимуществ. Собранный как кабельный лоток, внутри которого проложены большие одножильные силовые кабели, включая дистанционные блоки между кабелями, он может быть легко модифицирован в полевых условиях для соответствия полевым условиям. В отличие от шинных каналов, кабельные шины обычно имеют только два вывода (по одному на каждом конце, с твердым кабелем между ними) и без соединений, что делает их более надежными.Уменьшение количества заделок и соединений также снижает необходимость в обслуживании.

Напряжение и установка

В современных центрах обработки данных используются как низкие, так и средние напряжения. Правильный выбор напряжения выходит за рамки данной статьи. Выбор подходящих типов изоляции важен для обеспечения желаемой надежности. Низковольтная (600 В или ниже) изоляция на проводниках обычно рассчитана на 94 F с изоляцией проводов с термопластичным высокотемпературным нейлоновым покрытием (THHN) типа NEC, используемой над головой в сухих помещениях, и резиной типа NEC с высокой термостойкостью (RHHW-2) или XLP-2 (сшитый полиэтилен) во влажных, влажных или подземных помещениях.Кабели среднего напряжения (1000 В или более) обычно экранированы, с изоляцией из этиленпропиленового каучука (EPR) или XLP с номиналом 194 F или 221 F и с выбранными уровнями изоляции 100%, 133% или 173% в зависимости от системы. нейтральное заземление.

Если нейтраль системы надежно заземлена, то обычно указывается 100% уровень изоляции. Если нейтраль системы заземлена по сопротивлению и ей будет разрешено работать в течение часа с заземленной фазой, то обычно указывается уровень изоляции 133%.Если нейтраль системы заземлена по сопротивлению и может работать более одного часа с заземленной фазой, то обычно указывается уровень изоляции 173%. (Высокое напряжение составляет 69000 В или выше, что обычно не используется в центрах обработки данных и обычно предназначено для установки на открытом воздухе для коммунальных служб.)

Центрам обработки данных

требуется высокоразвитая и надежная электрическая инфраструктура, которая намного превосходит инфраструктуру коммерческих и промышленных объектов. Кроме того, повышенные температуры встречаются во многих областях, поскольку операторы пытаются повысить PUE и операционную эффективность.Для достижения этой эксплуатационной эффективности требуется надлежащая спецификация оборудования и проводки, а также реализация методов проектирования с соответствующими напряжениями и системами. Необходимы скоординированные усилия, чтобы обеспечить долговечность электрической инфраструктуры центра обработки данных.

Кристофер М. Джонстон — старший вице-президент и главный инженер группы критических объектов Syska Hennessy Group. Джонстон специализируется на планировании, проектировании, строительстве, тестировании и вводе в эксплуатацию критически важных объектов 7 × 24, а также руководит коллективными исследованиями и разработками для решения текущих и надвигающихся технических проблем на критических и сверхкритических объектах.Обладая более чем 40-летним инженерным опытом, он работал инспектором по контролю качества и инженером-надзирателем во многих проектах.

Почему PUE рассказывает только часть истории энергоэффективности центра обработки данных

Статья международного менеджера по маркетингу продукции HVACR компании ABB Motion Марии Федоровичевой.

Эффективность использования энергии (PUE) — один из наиболее важных ключевых показателей производительности, показывающий, насколько эффективно центр обработки данных использует энергию.

PUE — это отношение, определяемое как мощность, потребляемая центром обработки данных, деленная на мощность, потребляемую его ИТ-оборудованием.В частности, он показывает, сколько энергии используется фактическим ИТ-оборудованием по сравнению с мощностью, используемой всеми службами центра обработки данных, включая охлаждение, освещение, сетевое оборудование и т. Д.

Приняв передовой опыт, можно достичь среднегодового показателя PUE 1,1 и даже ниже.

Полезно знать PUE, но следует проявлять осторожность при интерпретации того, что он показывает на самом деле. Это связано с тем, что PUE — это только отношение активной мощности, измеренной в ваттах (Вт), тогда как мощность, подаваемая в центр обработки данных, состоит из активной и реактивной мощности.

Реактивная мощность не выполняет никакой реальной работы, но ее необходимо подавать на индуктивные или емкостные нагрузки для поддержания стабильности напряжения в сети.

Типичные индуктивные нагрузки в центре обработки данных включают двигатели, работающие в системах охлаждения, в то время как блоки питания компьютерных серверов являются хорошими примерами емкостных нагрузок.

Если реактивная мощность не управляется немедленно потребляющей ее нагрузкой, это может вызвать огромные потери во всей сети.

Также важно помнить, что нелинейные нагрузки, такие как приводы с регулируемой скоростью (VSD), светодиодное освещение, ИБП и серверы с импульсным источником питания, также потребляют реактивную мощность.

Особый способ прохождения тока может вызвать его искажение. Помимо активного (основного) тока присутствует реактивная составляющая тока, называемая гармониками.

Гармоники — это своего рода электрическое загрязнение в сети, вызывающее повышенные потери энергии, снижение надежности электросети и сокращение срока службы подключенного оборудования.

Чтобы оценить, сколько реактивной мощности присутствует в сети, используется значение, называемое коэффициентом мощности (PF) — оно показывает соотношение между активной мощностью, которая действительно работает, и общей мощностью, подаваемой в цепь.Чем ближе коэффициент мощности к 1, тем меньше реактивной мощности присутствует в сети и тем эффективнее и надежнее сеть.

Коммунальные предприятия часто штрафуют потребителей за низкий коэффициент мощности, поскольку он требует от коммунальных предприятий увеличения генерирующих и распределительных мощностей.

При принятии мер по улучшению PUE, таких как установка VSD для систем охлаждения, очень важно проверить, как это влияет на сеть электроснабжения центра обработки данных.

Приводы

позволяют экономить в среднем от 20 до 60% энергии в процессе охлаждения.Но их обратная сторона может заключаться в повышенных потерях энергии в электросети — а PUE этого не отразит.

Стандартные преобразователи частоты

, в конструкции которых используются конденсаторы, обычно хорошо компенсируют реактивную мощность индуктивных нагрузок, которыми они управляют. Приводы используют свои конденсаторы для подачи реактивного тока на двигатели и защиты электросети от того, чтобы быть источником самого реактивного тока.

Однако более сложные приводы с активным входным каскадом (AFE) и конденсаторами постоянного тока, такие как приводы ABB со сверхнизкими гармониками (ULH), могут пойти дальше, также компенсируя индуктивные или емкостные нагрузки других сетей для еще большей эффективности сети. .

Иная ситуация с гармониками. Гармонические характеристики во многом зависят от конструкции привода.

Влияние гармоник измеряется как процентное значение, известное как полное гармоническое искажение (THD), которое представляет собой отношение между всеми гармониками тока или напряжения и основным током или напряжением. При отсутствии гармоник напряжения или тока THD составляет 0%.

Типичный 6-пульсный привод со встроенным сопротивлением имеет THDi около 40%. Это приводит к увеличению линейного тока на 8% и потерям энергии на 16% по сравнению с системой без гармоник.

Вместо того, чтобы использовать дополнительные фильтры для устранения гармоник, почему бы не использовать приводы, которые вообще не вызывают гармоник? Активные внешние приводы производят исключительно низкую гармоническую составляющую даже при частичных нагрузках, снижая риски отказа электросети и повышая ее эффективность.

Хотя важно, чтобы PUE был близок к 1, также важно обращать внимание на технологию VSD, используемую для управления системами охлаждения для достижения этого уровня. Это связано с тем, что выбор преобразователей частоты влияет не только на эффективность процесса охлаждения, но и на эффективность электросети, что не отражается в PUE.

В конечном итоге именно эффективность всех систем, включая сеть охлаждения и электроснабжения, определяет истинную энергоэффективность центра обработки данных.

Методы расчета энергоэффективности центра обработки данных

Мы видели множество различных аспектов центров обработки данных и их эксплуатационных характеристик. Вы когда-нибудь задумывались, какие факторы определяют эффективность центра обработки данных? Как мы можем убедиться, что наш центр обработки данных работает наиболее экономичным, энергоэффективным и экологически безопасным способом? Поскольку центр обработки данных имеет важное значение для работы предприятия и вмещает постоянно растущее количество критически важного оборудования, существует несколько ключевых соображений и проблем, когда дело доходит до обеспечения надежности и производительности.В этой статье мы обсудим 4 основных фактора, которые определяют эффективность центра обработки данных, например,

.

• Эффективность использования энергии (PUE)
• Эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE)
• Эффективность использования воды (WUE)
• Эффективность использования углерода (CUE)

Общее примечание — мощность, охлаждение и эффективность центра обработки данных

Энергопотребление является ключевым фактором в центре обработки данных, учитывая стоимость и повышенное количество энергии, необходимое для современных вычислений в центре обработки данных.Поэтому перед менеджерами центров обработки данных стоит задача обеспечить эффективность для снижения эксплуатационных расходов, и они часто используют показатель PUE Green Grid, чтобы гарантировать, что мощность, поступающая в центр обработки данных, эффективно используется оборудованием и не расходуется впустую.

Охлаждение центра обработки данных также оказывает значительное влияние на потребление энергии. Предотвращение смешивания холодного входящего и горячего воздуха в центре обработки данных помогает повысить температуру возвратного воздуха, что повышает эффективность систем охлаждения центра обработки данных и предотвращает избыточное выделение энергоемких блоков кондиционирования воздуха.Предотвращение смешивания горячего и холодного воздуха также имеет решающее значение для обеспечения надежности, поскольку горячие точки могут отрицательно сказаться на сроке службы и надежности оборудования.

Использование конфигурации горячего и холодного коридора в центре обработки данных — это один из способов предотвращения смешивания горячего и холодного воздуха в центрах обработки данных. Он включает в себя выстраивание рядов шкафов таким образом, чтобы поступление холодного воздуха из систем охлаждения центра обработки данных было оптимизировано в передней части оборудования, а выход горячего воздуха из задней части оборудования был оптимизирован для достижения возвратной системы охлаждения.Системы локализации также могут использоваться для полной изоляции горячих и холодных коридоров друг от друга, где панели крыши используются для изоляции холодного коридора от остальной части центра обработки данных (т. Е. Изоляция холодного коридора) или вертикальные панели используются для изоляции горячего коридора. и верните горячий выхлоп в верхнюю обратную камеру статического давления.

На охлаждение центра обработки данных также может влиять количество прокладываемых кабелей. Если кабели перегружены в проходах под полом или в передней части оборудования, это может помешать правильному перемещению холодного воздуха к входному отверстию оборудования или горячего воздуха из выхлопной трубы.Эффективная прокладка кабелей и перемещение кабелей высокой плотности по воздуху — это стратегии, используемые для обеспечения надлежащего воздушного потока.

Существует множество факторов, которые заставляют центры обработки данных становиться более устойчивыми и эффективными с точки зрения энергопотребления. Бизнес-спрос, стоимость и окупаемость инвестиций, давление на окружающую среду и проблемы безопасности — вот лишь некоторые из факторов, влияющих на них. Эти проблемы решаются правительствами всего мира и другими организациями, такими как Green Grid и даже Европейским союзом.

Эффективность использования энергии (PUE)

Наиболее распространенная метрика энергоэффективности называется «Эффективность использования энергии», широко известная как PUE . Эффективность использования энергии (PUE) — это показатель, используемый для определения энергоэффективности центра обработки данных. PUE определяется путем деления мощности, поступающей в центр обработки данных, на мощность, используемую для работы компьютерной инфраструктуры в нем. Таким образом, PUE выражается в виде отношения, при этом общая эффективность улучшается по мере уменьшения коэффициента до 1.PUE — это принцип экологически чистых вычислений, продвигаемый The Green Grid, глобальной организацией, базирующейся в США, которая стремится развивать и продвигать энергоэффективность центров обработки данных. Green Grid — это некоммерческая ассоциация поставщиков технологий, конечных пользователей, архитекторов объектов, коммунальных предприятий и политиков. Все они работают вместе над повышением эффективности использования ресурсов центров обработки данных и информационных технологий по всему миру. Green Grid славится созданием показателей эффективности, причем PUE пока является их самым большим успехом.

Как определить PUE

Вы когда-нибудь сталкивались со значением PUE вашего центра обработки данных? Насколько эффективен ваш центр обработки данных с точки зрения энергоэффективности? Теперь давайте разберемся, как определить PUE дата-центра?

1. Измерьте потребление энергии на счетчике коммунальных услуг или рядом с ним. Если центр обработки данных находится в здании смешанного использования или офисном здании, измеряйте только счетчик, который питает центр обработки данных. Если его нет на отдельном счетчике коммунальных услуг, оцените количество энергии, потребляемой частью здания, не являющимся центром обработки данных, и удалите его из уравнения.
2. Измерьте нагрузку ИТ-оборудования после завершения преобразования мощности, переключения и согласования. Согласно Green Grid, наиболее полезная точка измерения находится на выходе блоков распределения питания (PDU) компьютерного зала. Это измерение должно отражать общую мощность, подаваемую на серверные стойки в центре обработки данных.

Чтобы упростить эту концепцию,

PUE определяется по следующей формуле:

PUE = Общая мощность предприятия / мощность ИТ-оборудования

Общая мощность объекта — это мощность, измеренная счетчиком коммунальных услуг. Мощность ИТ-оборудования включает в себя всю фактическую нагрузку на ИТ-оборудование, такое как рабочие станции, серверы, хранилища, коммутаторы, принтеры и другое оборудование для оказания услуг.

PUE Пример:

Если на предприятии используется 100 000 кВт общей мощности, из которых 80 000 кВт используется для питания вашего ИТ-оборудования, PUE составит 1,25. 100 000 кВт общей мощности объекта, разделенные на 80 000 кВт мощности ИТ.

PUE определяется по шкале от 1 до 4, где 1 — очень эффективный, а 4 — очень неэффективный.По данным Uptime Institute, средний показатель PUE типичного центра обработки данных составляет 2,5. Это означает, что на каждые 2,5 Вт на счетчике энергопотребления ИТ-нагрузке передается только один ватт. По оценкам времени безотказной работы, большинство объектов могут достичь показателя PUE 1,6 при использовании наиболее эффективного оборудования и передовых методов.

Эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCiE)

Data Center Infrastructure Efficiency, более известная как DCIE, — еще один популярный показатель, используемый для оценки энергоэффективности центра обработки данных.Его используют многие центры обработки данных по всему миру.

Наиболее очевидное различие между PUE и DCIE заключается в том, что оно выражается в процентах, а не в числах. Чем выше процент, тем эффективнее центр обработки данных. Эффективность инфраструктуры центра обработки данных (DCIE) является обратной величиной PUE и выражается в процентах, которые улучшаются по мере приближения к 100%.

Как определить DCiE

1. Измерьте потребление энергии на счетчике коммунального предприятия или рядом с ним.Если центр обработки данных находится в здании смешанного использования или офисном здании, измеряйте только счетчик, который питает центр обработки данных. Если в центре обработки данных нет отдельного счетчика коммунальных услуг, оцените количество энергии, потребляемой частью здания, не являющимся центром обработки данных, и удалите его из уравнения.
2. Измерьте нагрузку на ИТ-оборудование, которую следует измерить после завершения преобразования, переключения и согласования мощности. Согласно Green Grid, наиболее вероятная точка измерения будет на выходе блоков распределения питания (PDU) компьютерного зала.Это измерение должно отражать общую мощность, подаваемую на серверные стойки в центре обработки данных.

DCIE является обратной величиной эффективности использования энергии (PUE). PUE определяется как общая мощность объекта, деленная на мощность ИТ-оборудования. Это означает, что DCiE = 1 / PUE.

Чтобы упростить эту концепцию,

DCIE можно рассчитать по следующей формуле:

DCIE = мощность ИТ-оборудования / общая мощность оборудования x 100%

Принципы

питания ИТ-оборудования и общей мощности оборудования, описанные выше, применимы и к DCIE.

Вот небольшой пример, который поможет вам понять, как определить энергоэффективность вашего центра обработки данных с помощью двух показателей, описанных выше:

Общая мощность объекта = 320 кВт

Мощность ИТ-оборудования = 160 кВт

PUE = 320/160 = 2

DCIE = 160/320 x 100% = 50%

Теперь вы можете рассчитать электрическую эффективность вашего центра обработки данных, а затем использовать приведенный ниже спектр, чтобы определить, нужно ли вам его улучшать.

Не каждый сможет достичь впечатляющего уровня эффективности Google, Yahoo или Microsoft (у всех PUE равен 1.15–1,21), но большинство центров обработки данных могут значительно повысить эффективность. Следующая диаграмма, показывающая данные, детализированные EPA и представленные Green Grid, может помочь вам дать вам некоторое представление о достижимых целях. После расчета вашего текущего PUE / DCiE мы рекомендуем вам установить реалистичную цель повышения эффективности команды, использовать наш калькулятор, чтобы определить потенциальную экономию при достижении этого улучшенного уровня, и, учитывая выгоды для окружающей среды и доброй воли, сопоставить экономию с затратами на ваши усилия по повышению эффективности.

Возникли трудности с расчетом PUE и DCiE? Не волнуйтесь, у нас есть множество онлайн-калькуляторов, которыми можно пользоваться. Взгляните на один из 42u.com.

Когда мы говорим, что можем сэкономить много денег и сократить выбросы углерода, снизив PUE, сколько может сэкономить ваша организация, повысив энергоэффективность своего центра обработки данных? Вот калькулятор для этого, который поможет вам соответствующим образом спланировать.

Эффективность использования воды (WUE)

В течение многих лет в кругах центров обработки данных мы говорили об эффективности использования энергии или PUE.Однако в ходе обсуждения в значительной степени упускается из виду еще один фактор, который приобрел все большее значение, поскольку центры обработки данных полагаются на режимы охлаждения с экономайзером: Water Usage Effectiveness или WUE. Эффективность использования воды (WUE) — это показатель, разработанный Green Grid, чтобы помочь центрам обработки данных измерить, сколько воды использует объект для охлаждения и других нужд здания. И PUE, и WUE являются показателями устойчивости центра обработки данных, разработанными Green Grid.

Согласно The Green Grid, показатель использования воды позволяет менеджеру центра обработки данных понять, какое влияние потребление воды оказывает на местную электрическую сеть.Используя WUE в сочетании с показателями эффективности использования энергии и эффективности использования углерода, организация может снизить потребление энергии и, по сути, уменьшить количество воды и электроэнергии, необходимой для эффективной работы центра обработки данных.

Как определить WUE

Но для начала, что такое WUE? Большинство людей знакомы с PUE — общей мощностью, потребляемой центром обработки данных, деленной на мощность, потребляемую ИТ-оборудованием в центре обработки данных. WUE — это аналогичный показатель, который делит общее годовое потребление воды на объекте на мощность ИТ.

Для расчета простого WUE менеджер центра обработки данных делит годовое потребление воды на объекте в литрах на потребление энергии ИТ-оборудованием в киловатт-часах (кВтч). Использование воды включает воду, используемую для охлаждения, регулирования влажности и производства электроэнергии на месте. Энергия ИТ-оборудования включает любую мощность, потребляемую оборудованием, используемым в повседневной работе центра обработки данных.

WUE = Годовое потребление воды (л) / Мощность ИТ-оборудования (кВтч)

Использование воды центром обработки данных (или любым коммерческим зданием) — сложная тема.Не только вода используется внутри помещений, но и производство электроэнергии обычно связано со значительным потреблением воды коммунальными предприятиями. Таким образом, увеличение потребления воды в центре обработки данных может снизить общее потребление воды за счет снижения количества необходимой электроэнергии. Подумайте о центре обработки данных мощностью в несколько мегаватт, который может легко использовать десятки тысяч галлонов каждый день. Снижение потребления воды, безусловно, является желательной целью для центров обработки данных, использующих испарительное (или адиабатическое) охлаждение, как по причинам устойчивости, так и по причинам местного законодательства.

Эффективность использования углерода (CUE)

Эффективность использования углерода (CUE) — это метрика для измерения количества углеродного газа, который ежедневно выбрасывает центр обработки данных. Метрика была разработана некоммерческим консорциумом Green Grid. Рост стоимости энергии, помимо экологических проблем, побудил организации искать способы снижения выбросов парниковых газов (ПГ) и, в частности, выбросов углекислого газа. Помимо помощи организации в принятии обоснованных решений об изменениях, влияющих на глобальное потепление, знание метрики эффективности использования углерода может помочь организации получить финансовые стимулы для экологичных вычислений в некоторых отраслях.

Поскольку PUE оказался эффективным отраслевым инструментом для измерения энергоэффективности инфраструктуры, Green Grid считает, что для отрасли чрезвычайно важно повышать эффективность в других измерениях, чтобы максимизировать операционную эффективность и снизить негативное воздействие на ресурсы и окружающую среду. Влияние эксплуатационного использования углерода становится чрезвычайно важным при проектировании, размещении и эксплуатации нынешних и будущих центров обработки данных. При использовании в сочетании с показателем эффективности использования энергии (PUE) операторы центров обработки данных могут быстро оценить устойчивость своих центров обработки данных, сравнить результаты и определить, нужно ли вносить какие-либо улучшения в энергоэффективность и / или устойчивость.

Как определить CUE

В отличие от PUE, CUE имеет размеры, а PUE — безразмерный; его ценность — это энергия, деленная на энергию. Еще одно важное отличие — это диапазон значений. PUE имеет идеальное значение 1,0, что означает, что вся энергия, потребляемая на объекте, идет на ИТ-оборудование, а теоретическая верхняя граница для PUE отсутствует. CUE имеет идеальное значение 0,0, что указывает на то, что использование углерода не связано с операциями центра обработки данных. Как и PUE, CUE не имеет теоретической верхней границы.

Для центров обработки данных, которые получают весь свой источник энергии из энергосистемы и не генерируют локальный выброс CO2, CUE определяется следующим образом:

CUE = Общие выбросы CO2, вызванные общей энергией центра обработки данных / энергии ИТ-оборудования (мощность ИТ-оборудования)

В приведенном выше уравнении ―Общая энергия центра обработки данных — это то же значение, что и числитель показателя PUE. Числитель в этой метрике CUE — это общие выбросы углерода, вызванные использованием энергии в метрике PUE. Единицами метрики CUE являются килограммы диоксида углерода (кгCO2экв.) На киловатт-час (кВтч).

Общие выбросы CO2 — Этот компонент включает выбросы CO2 от местных и сетевых источников энергии. В идеале выбросы CO2 будут определяться для фактического сочетания энергии, поставляемой на объект (например, электричество могло быть произведено на различных станциях, интенсивно использующих CO2 — уголь или газ генерируют больше CO2, чем гидро или ветер. Смесь также должна включать другие источники энергии, такие как природный газ, дизельное топливо и т. д.). Общее значение выбросов CO2 будет включать все парниковые газы, такие как CO2 и метан (Ch5).Все выбросы необходимо будет перевести в эквиваленты CO2. Согласно рекомендациям PUE, это значение представляет собой годовой общий объем выбросов.

«Общие выбросы CO2» измеряются в килограммах диоксида углерода (кгCO2экв.) На киловатт-час (кВтч), а «Общая энергия центра обработки данных» — это количество потребляемой мощности, измеренное счетчиком коммунальных услуг. Если ваш центр обработки данных полностью работает от электросети, региональные правительственные данные дадут вам цифры. Чтобы получить количество ИТ-оборудования Energy , сложите всю нагрузку, связанную с ИТ-оборудованием, таким как хранилище, сетевое оборудование, коммутаторы, мониторы, рабочие станции, используемые для управления центром обработки данных.Исключить охлаждающее и осветительное оборудование. Ответ от этого основного деления — это число, которое вы можете сравнить с числами других центров обработки данных и посмотреть, как вы себя сравниваете.

Альтернативный способ расчета CUE — это умножение годового PUE центра обработки данных на коэффициент выбросов углерода (CEF) для региона, определенный EPA.

CUE = CEF x PUE

Это также может быть представлено как:

CUE = (Выбросы CO2 (кг экв.