Звукоизоляция центров обработки данных в эпоху жидкостного охлаждения

Поддержание прохлады в центрах обработки данных стало главной инженерной задачей по мере их роста и повышения мощности. Каждая стойка, сервер и система хранения данных генерируют тепло, и с ростом энергопотребления традиционные системы воздушного охлаждения достигают предела своих возможностей. Этот сдвиг привел к важному технологическому прорыву — жидкостному охлаждению.

По сравнению с воздушными системами, жидкостное охлаждение переносит тепло непосредственно через каналы для жидкости или погружные баки. Это обеспечивает более высокую тепловую эффективность и снижение энергозатрат. Однако, хотя это нововведение решает одну проблему, оно создаёт другую: новую акустическую среду . Насосы, устройства подачи жидкости и распределения охлаждающей жидкости заменяют жужжание вентиляторов жужжанием, постоянной вибрацией и шумом давления, которые ведут себя иначе и требуют новых методов звукоизоляции .

Для операторов и проектировщиков эта трансформация означает полное переосмысление акустического контроля. Звукоизоляция центра обработки данных с жидкостным охлаждением направлена на поддержание баланса. Тепловая эффективность, доступность и контроль вибрации должны быть взаимосвязаны для создания тихих и надежных объектов ежедневно.

 

Что такое жидкостное охлаждение и как оно меняет акустический профиль

 

Жидкостное охлаждение быстро вытесняет традиционное воздушное охлаждение в современных центрах обработки данных. Оно обеспечивает более эффективный отвод тепла за счёт использования охлаждающей жидкости, протекающей по трубам, распределительным устройствам или погружным бакам, отводя тепло непосредственно от электронных компонентов. Такой подход позволяет центрам обрабатывать более высокие вычислительные нагрузки, потребляя меньше энергии.

С другой стороны, с точки зрения акустики, жидкостное охлаждение меняет всё. Вместо громоздких вентиляторов и воздухообрабатывающих установок, создающих шум и шум воздушного потока, основными источниками звука теперь являются насосы, клапаны и движение охлаждающей жидкости. Акустическая энергия смещается от высокочастотного шума воздуха к низкочастотной механической вибрации. Это более сложная задача.

 

 

Различные методы жидкостного охлаждения создают различные акустические паттерны:

• Охлаждение непосредственно на чипе снижает уровень шума от воздушного потока, но приводит к появлению гула двигателя насоса и вибрации через подключенные трубопроводы.
• Блоки распределения охлаждающей жидкости (CDU) создают постоянный фоновый шум от движения жидкости и регулирования давления.
• Иммерсионные охлаждающие ванночки практически полностью устраняют шум вентилятора, но могут вызывать турбулентность потока и резонанс в жидкостных трубопроводах.

Традиционные акустические стратегии, такие как звукопоглощающие панели или вентиляционные перегородки, сами по себе уже недостаточны. Эффективная звукоизоляция систем с жидкостным охлаждением должна быть направлена на устранение этих новых путей передачи звука с помощью сочетания виброизоляции, звукопоглощающих кожухов и аттенюаторов .

Акустические преимущества жидкостного охлаждения

Жидкостное охлаждение создаёт новые типы шума и вибрации, но также даёт ряд очевидных акустических преимуществ. Общая звуковая энергия внутри центра обработки данных с жидкостным охлаждением может быть снижена при правильном проектировании и обслуживании системы.

Одно из главных преимуществ — снижение шума вентиляторов. Больше не нужны большие воздухообрабатывающие агрегаты и серверные вентиляторы в одинаковом количестве, что значительно снижает шум и высокочастотные помехи, характерные для систем с воздушным охлаждением.

Более того, источники шума становятся более локализованными: вместо сотен вентиляторов, разбросанных по нескольким помещениям, основной звук теперь исходит от насосов или охлаждающих агрегатов, которые можно изолировать в механических зонах. Это упрощает проектирование целенаправленных решений по звукоизоляции, таких как кожухи, антивибрационные опоры или акустические экраны.

Жидкостное охлаждение также снижает общую турбулентность воздушного потока в помещении, что приводит к снижению уровня фонового шума. Благодаря меньшему количеству вентиляционных решёток, демпферов и диффузоров, акустические отражения, часто возникающие в больших залах, сводятся к минимуму. Это создаёт более стабильную и предсказуемую звуковую среду. Это очень важный фактор для круглосуточно работающих объектов.

 

Новые проблемы с шумом и вибрацией

 

Переход с воздушного охлаждения на жидкостное меняет место и характер возникновения шума в центре обработки данных. Вместо шума от потоков воздуха и вентиляторов основными источниками становятся механические и гидравлические шумы, которые работают реже, но зачастую более устойчиво и их сложнее изолировать.

Шум насоса и двигателя

Насосы — центральный элемент любой системы жидкостного охлаждения. Их двигатели создают постоянный гудящий звук, который легко проникает сквозь полы, стены и трубопроводы.

Турбулентность потока и вибрация трубы

Протекая через изгибы, клапаны и фитинги, охлаждающая жидкость создаёт турбулентность. Эти небольшие изменения давления создают пульсирующий шум и могут вызывать вибрацию труб, особенно при высокой скорости потока. Длинные прямые участки труб также могут резонировать подобно органным трубам, усиливая звук, а не ослабляя его.

Резонанс в блоках распределения охлаждающей жидкости (CDU)

Установки CDU обеспечивают балансировку давления и температуры охлаждающей жидкости. Однако их внутренние насосы, датчики и клапаны могут создавать тональный шум, повторяющийся на определённых частотах. Со временем эти резонансы могут создавать нагрузку на близлежащие конструкции или влиять на калибровку оборудования в чувствительных зонах.

Структурный и эксплуатационный шум

Плотно смонтированное охлаждающее оборудование передает вибрацию на окружающую конструкцию, а плановое техническое обслуживание, такое как промывка линий или испытания под давлением, может временно повысить уровень шума.

Ключевое отличие заключается в том, что шум жидкостного охлаждения ведёт себя скорее как энергия вибрации, чем как воздушный шум. Это затрудняет его поглощение традиционными акустическими материалами. Вместо этого требуются специальные решения, такие как антивибрационные опоры, изолированные платформы, гибкие трубные соединения и звукопоглощающие кожухи, предназначенные для ограничения и подавления механического резонанса.

 

Стратегии проектирования для эффективной звукоизоляции

 

При проектировании звукоизоляции для центров обработки данных с жидкостным охлаждением необходимо найти баланс между акустической изоляцией, контролем вибрации и тепловой эффективностью. Каждый компонент системы охлаждения должен быть акустически изолирован, не влияя на эффективность охлаждения или доступ для обслуживания.

Изолирующие насосы и охлаждающие агрегаты

Насосы являются одним из основных источников вибрации. Их установка непосредственно на бетонный пол позволяет шуму распространяться по конструкции. Наиболее эффективным решением является установка насосов на виброизолирующие опоры и плавающие платформы, которые минимизируют контакт и предотвращают передачу вибрации.

Пружинные системы изоляции DECIBEL разработаны специально для этой цели, обеспечивая стабильную работу тяжёлого оборудования. Они предотвращают распространение низкочастотной вибрации по зданию, защищая как оборудование, так и персонал.

 

 

Акустические кожухи и барьеры

Защитное ограждение шумного оборудования помогает снизить механический шум в месте его возникновения. Компания DECIBEL производит звукоизоляционные кожухи на заказ, которые снижают уровень шума от насосов, чиллеров и охлаждающих устройств. Эти кожухи изготовлены из высокоплотных стальных панелей, покрытых звукопоглощающим материалом, который блокирует воздушный шум и обеспечивает безопасный доступ для обслуживания.

Для проёмов, к которым должен быть обеспечен доступ, в точке входа установлена система звукоизоляции на стальной основе. Эта конструкция обеспечивает максимальное шумоподавление, не ограничивая доступ и вентиляцию.

Управление вентиляцией и шумом воздушного потока

Даже при использовании жидкостного охлаждения, обработка воздуха остаётся необходимой для кондиционирования помещений и обеспечения безопасности оборудования. Для снижения уровня шума от вентиляции на воздухозаборниках и воздуховыпускных отверстиях можно установить акустические жалюзи и шумоглушители. Решетки серии AL® и шумоглушители LW REG от DECIBEL снижают шум движения воздуха, не влияя на производительность. Они изготовлены из оцинкованной или порошково-порошковой стали, обладают высокой устойчивостью к атмосферным воздействиям и длительным сроком службы.

Стеновые и дверные системы

Насосные и технические помещения часто имеют общие стены с помещениями для мониторинга или обслуживания. Эти поверхности следует обработать звукоизоляционными панелями, такими как перфорированные панели PZP™ , которые поглощают и блокируют воздушный шум. Для входов звукоизолирующие двери с профилями с двойным уплотнением и изолированным сердечником обеспечивают стабильную работу. Сочетание герметичных дверей и массивных панелей обеспечивает непрерывный акустический барьер по всему объему помещения.

 

Соображения относительно модернизации и нового строительства

 

При планировании акустической защиты для центров обработки данных с жидкостным охлаждением подход различается в зависимости от того, является ли объект новым или переоборудуется из системы воздушного охлаждения. Каждый сценарий имеет свои уникальные проблемы с пространством, доступом и системной интеграцией.

Модернизация существующих объектов

Модернизация старых центров обработки данных с воздушным охлаждением для поддержки жидкостного охлаждения — сложная задача. Эти здания не были спроектированы с учётом мощных механических насосных систем или зон виброизоляции. Пространство для звукопоглощающих кожухов или антивибрационных опор может быть ограничено, а существующие конструкции уже могут передавать звук через полы, стены и трубопроводы.

В этих случаях стратегии контроля шума направлены на сдерживание и адаптацию:

• Установка модульных звукопоглощающих барьеров или частичных кожухов вокруг шумного оборудования.
• Добавление гибких трубных соединителей и изолирующих опор для предотвращения передачи вибрации через существующие конструкции.
• Использование акустических панелей и дверей для отделения технических зон от жилых помещений.
• Установка акустических жалюзи или глушителей на вентиляционных отверстиях для управления шумом воздушного потока.

Эти решения позволяют предприятиям соответствовать стандартам, не прерывая текущую работу. Модернизацию можно проводить поэтапно, сначала охватывая наиболее шумные зоны, при этом поддерживая системы в рабочем состоянии.

Проектирование новых объектов с жидкостным охлаждением

Новые здания предоставляют возможность изначально закладывать акустические характеристики. В этих проектах инженеры-акустики работают совместно с механиками и конструкторами, обеспечивая взаимодополняемость систем звукоизоляции и охлаждения.

Ключевые этапы проектирования включают в себя:

• Зонирование: размещение насосных и охлаждающих агрегатов вдали от жилых помещений.
• Конструкционная изоляция: проектирование отдельных фундаментов или плавающих полов для оборудования, подверженного сильной вибрации.
• Интегрированная конструкция воздушного потока: объединение глушителей и жалюзи в вентиляционные системы, что позволяет избежать последующей модернизации.
• Оптимизация материалов: выбор звукоизоляционных панелей и кожухов, не задерживающих тепло.

 

Баланс акустических характеристик и эффективности охлаждения

 

Звукоизоляция в центрах обработки данных с жидкостным охлаждением не должна ухудшать качество охлаждения. Акустические системы должны снижать уровень шума, не ограничивая воздушный поток и не вызывая перегрева. Правильно спроектированные корпуса используют перфорированные стальные панели, акустические жалюзи и аттенюаторы для обеспечения вентиляции и снижения шума.

 

Соответствие и стандарты

 

Контроль уровня шума в центрах обработки данных является законодательным и обязательным требованием безопасности.

• Директива ЕС 2003/10/EC устанавливает предел в 87 dB(A) для воздействия на работника.
• В британских правилах по уровню шума на рабочем месте (2005 г.) уровни шума определены как 80 dB(A) и 85 dB(A) в качестве уровней действия.
• В США OSHA 29 CFR 1910.95 ограничивает воздействие 90 dB(A) в течение восьми часов.
• Уровень шума в окружающей среде также регулируется стандартом BS 8233:2014 , который определяет допустимые пределы шума внутри и вокруг зданий.

Акустические системы DECIBEL гарантируют соответствие требованиям, сохраняя при этом эффективность охлаждения.

 

Мониторинг, обслуживание и будущие тенденции

 

Для обеспечения эффективности систем шумоподавления необходимо регулярно проверять их. Виброопоры, глушители и уплотнения следует проверять на предмет износа или ослабления крепления, которые могут передавать звук через конструкцию. Небольшие изменения давления охлаждающей жидкости также могут повышать уровень шума.

Установка датчиков вибрации и проведение периодических акустических испытаний помогают своевременно выявлять изменения. Постоянное техническое обслуживание обеспечивает соответствие требованиям и продлевает срок службы оборудования, обеспечивая при этом бесшумную, безопасную и надежную работу центров обработки данных в долгосрочной перспективе.

 

 

По мере того, как центры обработки данных развиваются, удовлетворяя растущий спрос на вычислительную мощность, жидкостное охлаждение становится необходимым условием поддержания эффективности и надежности. Однако каждый технический прогресс порождает новые акустические проблемы. Насосы, клапаны и системы охлаждения создают низкочастотную вибрацию и структурный шум, требующие специального подхода.

Благодаря сочетанию виброизоляции, звукопоглощающих кожухов, глушителей и точно спроектированных панелей компания DECIBEL предлагает комплексные решения для нового поколения объектов.

От раннего этапа проектирования до долгосрочного мониторинга компания DECIBEL оказывает поддержку инженерам, архитекторам и операторам центров обработки данных, предлагая индивидуальные решения, созданные на основе проверенного опыта.

Обратитесь в компанию DECIBEL , чтобы спроектировать или модернизировать свой центр обработки данных с жидкостным охлаждением с помощью акустических систем, которые обеспечивают безопасность, эффективность и бесшумность в идеальном балансе.