Принцип работы: как разделение потоков воздуха повышает эффективность охлаждения

Схема горячего и холодного коридора уменьшает смешивание потоков и поднимает температуру возвратного воздуха на входе кондиционеров. Разность температур между подачей и возвратом растет, коэффициент эффективности холодильных машин и доля free cooling увеличиваются, а PUE снижается. Исследования Databank отмечают, что containment горячего и холодного коридора заметно снижает нагрузку на системы охлаждения за счет лучшей организации воздушных потоков (Databank, 2025).

Движение холодного воздуха (подача на вход серверов)

В правильно спроектированном зале холодный воздух подают прямо к воздухозаборникам серверов в холодном коридоре. Классический вариант — фальшпол высотой 60–90 сантиметров с подпольной камерой, где формируется статическое давление. Прецизионные кондиционеры CRAC или CRAH закачивают туда поток воздуха температурой, как правило, 18–24 °C. В зоне холодного коридора устанавливают перфорированные плиты нужной открытости, через которые воздух поднимается вверх и попадает к передним дверям шкафов. Вентиляторы серверов забирают этот поток внутрь.

Равномерность температур по высоте стойки зависит от трех факторов: давления под фальшполом, количества и типа перфорированных плит, а также изоляции холодного коридора. При достаточном давлении и корректной расстановке перфорации температура внизу и вверху шкафа отличается незначительно. При недостаточном давлении или избытке перфорации воздух рассеивается, в верхних U-юнитах формируются горячие зоны. Для контроля используют датчики на трех уровнях стойки и корректируют конфигурацию плит и настройки кондиционеров.

В конфигурациях без фальшпола холодный воздух подают сверху через линейные воздухораспределители или через in-row-модули. Принцип остается прежним: обеспечить стабильный фронт холодного воздуха в холодном коридоре, который забирает оборудование.

Отвод горячего воздуха (возврат к кондиционерам)

Горячий коридор собирает отработанный поток после серверов и направляет его к кондиционерам. Задние стороны стоек ориентированы внутрь горячего коридора, нагретый воздух выбрасывается в замкнутое пространство между рядами. Далее поток поднимается в подшивной потолок или специальные воздуховоды, затем попадает на всасывание CRAC или CRAH.

Чем лучше разделены горячий коридор и холодный, тем выше температура возвратного воздуха на входе охладителей. Для водяных CRAH это означает более высокую температуру на стороне воздуха и более эффективный отбор тепла в чиллере. Для систем с free cooling повышение температуры возврата расширяет температурное окно, в котором наружный воздух достаточно холодный для работы без компрессора. Datacenterenclosure описывает это как ключевой эффект HAC: теплый воздух концентрируется и направляется прямо к системе кондиционирования, что уменьшает избыточную циркуляцию холодного воздуха и перегрев (Datacenter Enclosure, 2025).

Роль систем кондиционирования (CRAC/CRAH, in-row, фальшпол)

Системы CRAC и CRAH подают холодный воздух и забирают горячий возвратный поток. Блоки CRAC используют фреон и встроенный компрессор, работают как автономные кондиционеры и подходят для малых и средних залов. Блоки CRAH подключены к внешнему чиллеру и подходят для ЦОД крупного масштаба с высокой нагрузкой.

В типовом зале с фальшполом CRAC или CRAH подают охлажденный воздух в подпольное пространство, откуда он через перфорированные плиты выходит в холодные коридоры. Горячий воздух из горячих коридоров через верхний пленум или возвратные решетки попадает к всасыванию кондиционеров.

In-row-охладители размещаются в ряду между стойками. Такой блок забирает горячий воздух с тыла соседних шкафов и выдает холодный во фронт. Расстояние между оборудованием и источником холода минимальное, потери на пути снижаются, усиливается контроль над локальными горячими точками. В высокоплотных зонах этот подход уменьшает требования к высоте помещения и позволяет обойтись без мощного фальшпола.

Выбор между фальшполом и высоким подшивным потолком зависит от высоты помещения и существующей инфраструктуры. Если зал изначально спроектирован под подачу снизу, фальшпол проще в эксплуатации и позволяет гибко расставлять перфорированные плиты. Если высота под фальшпол ограничена, а потолок высокий, основную разводку холодного и горячего воздуха целесообразно перенести в верхнюю зону и использовать потолочный пленум для сбора горячего коридора.

В 2023–2025 годах ASHRAE в Thermal Guidelines рекомендует держать температуру воздуха на входе в ИТ-оборудование в диапазоне 18–27 °C для классов A1–A4 и контролировать скорость изменения температуры, а также влажность (ASHRAE, Thermal Guidelines for Data Processing Environments, актуальная редакция). Стандарт TIA-942-B описывает общую логику организации воздушных потоков в ЦОД и поддерживает подход с горячими и холодными коридорами.

Холодный коридор в серверной

Холодный коридор — это проход между рядами шкафов, куда направляют основной поток холодного воздуха на вход оборудования. В типовой схеме «горячий и холодный коридор в серверной» стойки с лицевыми дверями обращены внутрь такого коридора, формируя относительно замкнутый объем для холодного потока. Подвод холодного воздуха чаще всего организуют через фальшпол. Под полом создается подпольная камера с избыточным давлением, а в зоне холодного коридора устанавливаются перфорированные плиты с заданной долей открытой площади. Через них воздух под давлением выходит в коридор и затем втягивается вентиляторами серверов.

В конфигурациях без фальшпола холодный воздух подают сверху через линейные воздухораспределители или через боковые in-row-охладители. Логика остается прежней: направить максимальный объем холодного потока именно в коридор с фронтами стоек. Для исключения подсоса теплого воздуха через пустые юниты применяют бланкировочные панели. Для кабельных вводов используют щеточные заглушки, закрывающие зазоры.

Грамотно организованный холодный коридор выравнивает температуры по высоте всего шкафа, уменьшает байпасные потоки и рециркуляцию, а также дает возможность точно управлять количеством подаваемого воздуха за счет регулировки производительности кондиционеров и конфигурации перфорации. Datacenterenclosure описывает cold aisle containment как огражденный объем с охлажденным воздухом, который подается прямо к фронтам серверов, что предотвращает перегрев и снижает потери на обходные потоки (Datacenter Enclosure, 2025).

Горячий коридор в серверной

Горячий коридор — это проход между тыльными сторонами стоек, куда выбрасывается нагретый поток после прохождения воздуха через серверы и сетевое оборудование. В классической компоновке «горячий и холодный коридор в серверной» задние двери шкафов ориентированы внутрь горячего коридора, чтобы горячие потоки не смешивались с воздухом холодного коридора.

Основная задача горячего коридора — собрать весь горячий воздух и отправить его к кондиционерам как возвратный поток с максимально высокой температурой. Это повышает эффективность чиллеров, улучшает условия для free cooling и уменьшает энергопотребление. В зависимости от архитектуры ЦОД горячий поток поднимается в подшивной потолок, собирается в воздуховоды или в дымоходы шкафов (chimney cabinets), затем поступает на всасывание CRAC или CRAH-блоков.

Важный аспект горячего коридора — полная изоляция от холодного объема. Для этого применяют жесткие панели, двери на торцах, крыши коридора, заглушающие панели между шкафами и тщательную герметизацию кабельных зон. Без этой работы часть горячего воздуха просачивается назад в холодный коридор, на вход серверов, и сводит к нулю преимущества схемы. 123.net подчеркивает, что Hot Aisle Containment как раз и нацелен на полное ограждение горячего коридора и направленный возврат теплого воздуха в систему охлаждения (123.net, 2025).

Ключевые преимущества организации горячих и холодных коридоров

Системы горячих и холодных коридоров дают сразу несколько эффектов: повышают энергоэффективность охлаждения, увеличивают допустимую плотность оборудования, стабилизируют климат вокруг серверов и снижают операционные расходы.

Повышение энергоэффективности и снижение PUE

Разделение потоков уменьшает объем воздуха, который охлаждается впустую. Холодный воздух попадает точно на вход оборудования, горячий концентрируется в отдельном объеме и не разбавляет подачу. Это увеличивает разность температур между подачей и возвратом, улучшает коэффициент энергоэффективности охлаждения. По обзору Grand View Research, containment-системы снижают энергопотребление на охлаждение и общий углеродный след, что и стало одним из драйверов роста рынка таких решений (Grand View Research, 2024).

Практически это выражается в снижении PUE: переход от зала без изоляции к залу с изолированными коридорами часто уменьшает PUE на 0,1–0,3 пункта, а в удачных проектах — до значений порядка 1,1–1,2.

Увеличение плотности оборудования на стойку и в зале

Четкое разделение холодного коридора и горячего коридора поддерживает допустимую температуру на входе даже при высокой тепловой нагрузке. В залах с логическим разделением рядов плотность нередко ограничивается 3–4 кВт на стойку. При внедрении containment-систем стандартным диапазоном становится 6–10 кВт, а в специализированных высокоплотных зонах — 15–20 кВт на стойку. Equinix в материалах о системах охлаждения отмечает, что без горячих и холодных коридоров работа с такими нагрузками неизбежно приводит к горячим точкам и перегреву (Equinix Blog, 2025).

Продление срока службы серверов и повышение надежности

Стабильный температурный профиль в коридорах и на входе оборудования снижает количество термоциклов. Постоянные циклы нагрев–охлаждение разрушают пайку, сокращают ресурс вентиляторов и блоков питания, повышают риск отказов. При стабильной температуре входного воздуха в диапазоне, рекомендованном ASHRAE, электронные компоненты работают в щадящем режиме, вероятность аварийного отключения снижается.

Снижение операционных расходов (OPEX) и улучшение управляемости

Точный учет потоков воздуха уменьшает долю так называемого нецелевого холода — когда значимая часть производимой холодопроизводительности нигде не используется. По данным отраслевых обзоров, внедрение горячего и холодного коридора и базовой изоляции дает экономию на охлаждении порядка 15–30 процентов. При этом становится проще планировать модернизации: инженер видит, как добавление стоек или изменение конфигурации влияет на баланс потоков и может заблаговременно скорректировать схему.

Методы реализации: изоляция горячего vs холодного коридора (HAC vs CAC)

Методы изоляции коридоров делятся на два основных подхода. В первом случае ограждается объем холодного воздуха (CAC, Cold Aisle Containment). Во втором — объем горячего воздуха (HAC, Hot Aisle Containment). В простых случаях достаточно логического разделения рядов без физической изоляции, но для плотных и энергоэффективных ЦОД containment становится стандартом.

Изоляция холодного коридора (Cold Aisle Containment, CAC)

При CAC стойки стоят лицом друг к другу, холодный коридор ограждается дверями по торцам и крышей, иногда дополнительно боковыми панелями. Холодный воздух подается через фальшпол или сверху и «запирается» в объеме между фронтами стоек. Серверы забирают воздух, нагревают его и выбрасывают в общий зал или в горячий коридор.

Для небольших и средних серверных CAC удобен тем, что основное помещение остается относительно прохладным, пригодным для длительной работы персонала. Холодный коридор относительно узкий, а горячий воздух рассеивается в остальном объеме, где работают кондиционеры. Eziblank характеризует cold aisle containment как подход, при котором холодный воздух доставляется прямо в зоны забора и отделяется от остального зала физическими барьерами (Eziblank, 2025).

Изоляция горячего коридора (Hot Aisle Containment, HAC)

При HAC ограждается сам горячий коридор. Задние стенки стоек образуют ряд, между такими рядами формируется узкий проход, который закрывают дверями и крышей. Горячий воздух из этого коридора уходит напрямую в верхний пленум или в воздуховоды, оттуда — к кондиционерам. Остальной объем помещения заполняется охлажденным воздухом.

Hot Aisle Containment особенно актуален для высокоплотных зон и крупных залов. 123.net описывает HAC как подход, при котором тыльные стороны стоек обращены друг к другу, а теплый воздух захватывается в проходе и направляется к системе охлаждения, что уменьшает избыточное охлаждение и короткие циклы работы кондиционеров (123.net, 2025).

Сравнительная таблица HAC vs CAC

Изолированный коридор в серверной

Изоляции коридора — следующий шаг после простой схемы горячий и холодный коридор в серверной. В этом случае проход физически ограждается стенами, панелями и крышей. Изолированный коридор практически исключает смешивание потоков, повышает температуру возвратного воздуха на входе в охладители и резко улучшает эффективность охлаждения. В зависимости от задачи формируют горячий изолированный коридор или холодный изолированный коридор. В англоязычной литературе такой подход называют containment-системой.

Основные особенности и преимущества изолированного коридора:

• Повышение энергоэффективности. Утечки холода и горячего воздуха минимальны, температура горячего потока на входе в охладители растет, энергопотребление на охлаждение снижается.
• Стабильные температурные режимы на входе серверов при высокой плотности стоек, меньше локальных перегревов и срабатываний защит.
• Гибкая модернизация. К уже работающему залу добавляют панели, крыши и двери, не перестраивая полностью инфраструктуру.
• Поэтапное внедрение. Сначала изолируют холодный изолированный коридор в рядах с максимальной нагрузкой, затем при необходимости переходят к горячему изолированному коридору или полному замкнутому контуру.
• Требования по пожарной безопасности и эвакуации. Дополнительные панели и двери усложняют доступ, проект изоляции коридора согласуют с нормами по пожаротушению и эвакуации.
• Совместимость с модульными и контейнерными ЦОД. Изолированный коридор легко стыкуется с микромодулями, контейнерными решениями и шкафами со встроенным containment.

Проектирование и внедрение системы горячих/холодных коридоров: практические шаги

Раздел ориентирован на инженеров и ответственных за модернизацию. Задача — перевести концепцию горячего и холодного коридора в конкретный план действий.

Шаг 1: Сбор исходных данных и планирование расстановки стоек

Для начала фиксируют:

• Тепловую нагрузку по стойкам и рядам, а также прогноз роста (кВт на стойку, кВт на ряд, суммарно по залу).
• Наличие или отсутствие фальшпола и подшивного потолка.
• Геометрические ограничения помещения: ширина и длина, расположение колонн, высота чистого помещения.
• Требуемый уровень отказоустойчивости по охлаждению: N, N+1, 2N и допустимое время простоя.

Шаг 2: Планирование холодного и горячего коридора, геометрические параметры

На следующем этапе определяют:

• Ширину холодного и горячего коридора. Практический минимум для холодного — 1,2 метра, для горячего — 0,9–1,2 метра, с учетом требований по обслуживанию и эвакуации.
• Ориентацию стоек: лицом к лицу для холодного коридора и спиной к спине для горячего.
• Возможность шахматного размещения и резервных мест для будущих стоек.
• Высоту фальшпола и подшивного потолка, наличие каналов и коллекторов для воздухораспределения.

Шаг 3: Выбор и монтаж системы изоляции

Далее выбирают, что именно изолировать: холодный или горячий коридор. Национальные и корпоративные стандарты, а также практика интеграторов обычно предлагают:

• Жесткие панели из металла или поликарбоната для стен и крыш.
• ПВХ-завесы там, где нужен быстрый доступ и допускается некоторая утечка.
• Двери с подходящей шириной и удобной фурнитурой, в том числе автоматическими доводчиками.
• Возможность поэтапного внедрения: изоляция ряда за рядом.

Шаг 4: Уплотнение и герметизация

После монтажа ограждений устраняют все «дыры» для воздуха:

• Устанавливают бланкировочные панели в пустые U.
• Используют щеточные кабельные вводы, чтобы закрыть зазоры вокруг кабелей.
• Герметизируют подфальшпольное пространство и кабельные проходки.

Шаг 5: Настройка системы кондиционирования и верификация

Последний шаг — настройка и проверка системы охлаждения:

• Балансируют воздушный поток, подбирают уставки по температуре и гистерезису для CRAC/CRAH и in-row.
• Размещают датчики температуры и влажности на входе и выходе коридоров, а также в типовых стойках.
• Проверяют разность температур на входе и выходе ИТ-оборудования, используют тепловизор и дымо-тесты для поиска рециркуляции.

При проектировании коридорной схемы закладывают не только текущую нагрузку, но и рост хотя бы на один-два поколения оборудования. Если тепловой запас не предусмотрен, через несколько лет коридоры перестают справляться и приходится либо снижать плотность, либо переходить на более дорогие решения», — комментарий практикующего инженера ЦОД уровня Tier III.

Типичные ошибки при реализации горячих и холодных коридоров

Ошибки проектирования

• Неверная ориентация стоек, когда часть шкафов развернута «не в ту сторону», и горячий воздух уходит прямо в холодный коридор.
• Недостаточная ширина коридоров, из-за чего невозможно обеспечить безопасный доступ и правильную расстановку перфорированных плит.
• Игнорирование роста тепловой нагрузки: проект без запаса по мощности и по воздуху быстро исчерпывает ресурс при обновлении парка серверов.
• Путаница в выборе схемы охлаждения и типа изоляции: попытка применить CAC или HAC без учета геометрии помещения и существующих инженерных систем.

Ошибки монтажа и эксплуатации

• Незаполненные пустые U-юниты в стойках, которые открывают прямой канал для рециркуляции горячего воздуха.
• «Дыры» в ограждениях, негерметичные двери, щели между стойками.
• Перфорированные плиты фальшпола в зоне горячего коридора, через которые холодный воздух уходит в ненужную область.
• Неупорядоченное смешение разных схем охлаждения: добавление локальных кондиционеров без расчета или установка стоек с другой логикой воздушного потока.

Организационные ошибки

• Отсутствие формализованных регламентов на изменения конфигурации зала и схему воздушных потоков.
• Игнорирование данных температурного мониторинга: датчики сигнализируют о проблеме, но решения не принимаются.
• Нечеткое распределение ответственности между эксплуатацией ИТ-оборудования и инженерной службой.

Cценарии для малых, средних и крупных ЦОД

Небольшие серверные и edge-узлы

В небольших серверных и edge-узлах с несколькими стойками и суммарной нагрузкой до десятков киловатт часто достаточно логического разделения рядов: стойки ставят лицом друг к другу и спиной к спине, соблюдают ширину коридоров, используют бланкировочные панели и щеточные вводы. При нагрузке до 5–7 кВт на стойку это уже заметно улучшает ситуацию без больших инвестиций.

Холодный изолированный коридор становится оправданным при нагрузках 7–10 кВт на стойку и выше или при ограниченной высоте помещения, когда требуется сосредоточить холодный воздух в узком объеме и исключить байпас.

Средние корпоративные ЦОД

Для средних корпоративных ЦОД характерны комбинированные решения и поэтапная модернизация:

• В первую очередь выделяют ряды с критичными сервисами и высокой плотностью и внедряют для них CAC или HAC.
• Старые ряды с умеренной нагрузкой продолжают работать по логической схеме, постепенно переводятся на containment по мере обновления оборудования.
• Работы планируют так, чтобы коридоры закрывались секциями, а зал продолжал эксплуатироваться.

Приоритет получают ряды с базами данных, приложениями класса ERP, SAN-хранилищами и другими высоконагруженными системами.

Крупные коммерческие и colocation-ЦОД

Крупные коммерческие и colocation-ЦОД ориентируются на высокую плотность и четкое разделение воздушных зон. Для них характерно:

• Применение полного HAC или CAC по всей площади машзала.
• Выделение высокоплотных зон с плотностью 15–30 кВт на стойку и использованием in-row или жидкостного охлаждения.
• Активная интеграция containment-систем с модульными и контейнерными решениями, которые поставляются уже с встроенным коридорным контуром.

Примеры реализованных проектов (кейсы)

Кейс 1: Модернизация существующей серверной среднего размера

Серверная корпоративного заказчика, несколько десятков стоек, исходно — логическое разделение рядов без физической изоляции. Тепловая нагрузка около 4–5 кВт на стойку, PUE около 1,7. Наблюдались локальные перегревы в верхних юнитах и высокая доля нецелевого охлаждения.

Решение:

• Внедрен холодный изолированный коридор для двух рядов с максимальной нагрузкой.
• Установлены двери и крыша, бланкировочные панели и щеточные вводы.
• Проведено CFD-моделирование для настройки числа и типа перфорированных плит.

Результаты:

• Температура на входе оборудования стабилизировалась в диапазоне 20–24 °C по всей высоте стойки.
• PUE снизился до числа порядка 1,45–1,5.
• Исчезли жалобы на перегрев и снизилась скорость выхода из строя вентиляторов.

Подобные проекты в России реализуют системные интеграторы, которые совмещают поставку оборудования и полный цикл интеграции с обслуживанием.

Кейс 2: Новый коммерческий ЦОД с высокоплотными зонами

Коммерческий ЦОД с высокоплотными зонами для AI-нагрузок. Плотность до 20–30 кВт на стойку, общий ИТ-нагрузочный потенциал — несколько мегаватт.

Решение:

• Комбинация HAC и CAC: базовый зал с cold aisle containment, высокоплотные ряды — с hot aisle containment и in-row-охладителями.
• Широкое применение CFD-моделирования на стадии проекта, проверка разных сценариев отказов.
• Полная интеграция с DCIM и системой мониторинга микроклимата.

Результаты:

• Достигнут PUE порядка 1,2–1,3 за счет оптимизации охлаждения и free cooling.
• Обеспечена стабильная работа GPU-кластеров без перегревов.
• Экономия на охлаждении по сравнению с традиционной воздушной схемой составила десятки процентов.

Кейсы основаны на типовых сценариях, встречающихся в публикациях операторов ЦОД и инжиниринговых компаний. Конкретные коммерческие условия и конфигурации зависят от объекта и не раскрываются.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Можно ли организовать горячий/холодный коридор в маленькой серверной?

Да, в небольшой серверной с несколькими стойками допустимо использовать упрощенную схему горячего и холодного коридора. Достаточно правильно расставить стойки параллельными рядами, лицевыми сторонами внутрь холодного коридора и задними — внутрь горячего, применить бланкировочные панели и щеточные вводы. При этом фальшпол не обязателен: холодный воздух подают периметральными кондиционерами или in-row-блоками. Практика показывает, что даже такая базовая организация снижает рециркуляцию и энергозатраты.

Можно ли реализовать коридоры без фальшпола?

Да. Без фальшпола применяют:

• Верхнюю подачу через потолочный пленум или воздуховоды.
• In-row-охладители, которые подают холодный воздух прямо в холодный коридор и забирают горячий из горячего.
• Chimney-стойки, где горячий воздух выводится вверх в индивидуальные или общие каналы.

Важен контроль герметичности коридоров и избегание перемешивания потоков в верхней зоне.

Что эффективнее: изоляция горячего или холодного коридора?

С точки зрения повышения температуры возвратного воздуха и потенциала free cooling изоляция горячего коридора дает более высокий эффект, особенно в крупных и высокоплотных ЦОД. Изоляция холодного коридора удобна для модернизации существующих помещений и обеспечивает более предсказуемый климат в рабочей зоне персонала. Выбор зависит от геометрии, плотности нагрузки и бюджета.

Сколько стоит внедрение системы изоляции коридоров?

Доля затрат на изоляцию коридоров в общем бюджете ЦОД обычно невелика и составляет доли процента от общих капитальных вложений. Для небольших залов это десятки или сотни тысяч рублей, для крупных — миллионы, но на фоне расходов на электропитание и холодоснабжение вложение окупается за 2–4 года за счет снижения энергопотребления и повышения надежности.

Как коридоры влияют на срок службы ИТ-оборудования?

Коридорная схема снижает вероятность перегревов и число циклов нагрев–охлаждение. При устойчивой температуре на входе в рекомендуемых диапазонах уменьшается нагрузка на пайку, вентиляторы и блоки питания. Это увеличивает срок службы оборудования и уменьшает частоту отказов. Дополнительно снижается риск внезапных отключений и простоя, что особенно важно для критичных приложений.