Современные потребности в Центрах Обработки Данных достигли невероятных масштабов, превратив их проектирование и строительство в практически рутинный процесс. Каждый заказчик стремится получить больше, чем просто стандартное решение: им нужны ЦОД, которые соответствуют принципу «Больше, выше сильнее». Больше машзалов, выше потолки, мощнее охлаждение. Иногда эти запросы доходят до экзотических решений, таких как размещение ЦОД в регионах с холодным климатом, например, в Скандинавии, где естественная вечная мерзлота используется для охлаждения серверов, или даже подводные дата-центры, которые погружаются на дно океана для снижения затрат на охлаждение.
Однако, несмотря на такие необычные подходы, большинство проектов ЦОД остаются довольно типичными. Тем не менее, каждый из них имеет свои уникальные особенности и нюансы, которые возникают из-за классической дилеммы: «Быстрее, лучше, дешевле — выбери только два». При разработке проекта часто приходится выбирать между тем или иным решением, обосновывая свою позицию экономией средств или большей надежностью. Эта проблема становится ключевой при разработке любого проекта, заставляя инженеров и архитекторов постоянно искать компромиссы. Например, приходится выбирать между более дорогим, но надежным оборудованием и бюджетными решениями, которые могут сэкономить средства, но потребуют дополнительных усилий для обеспечения стабильной работы. Каждый выбор требует тщательного обоснования, будь то экономия ресурсов или повышение надежности инфраструктуры.
Конечно, невозможно охватить все аспекты и нюансы, возникающие при проектировании и строительстве ЦОДов, в рамках одной статьи. Это слишком обширная тема, которая включает в себя множество технических, экономических и логистических вопросов. Однако в данном материале мы предлагаем сосредоточиться на одном из важных, но часто недооцененных моментов — усилении фальшпола. На первый взгляд, это может показаться незначительной деталью, но при более глубоком рассмотрении становится ясно, что даже такая, казалось бы, простая конструкция требует серьезного подхода. В процессе проектирования возникают интересные задачи, которые требуют не только технических знаний, но и творческого подхода к решению. Давайте подробнее рассмотрим, почему усиление фальшпола является важным этапом в создании современного ЦОДа и какие вызовы оно может представлять для инженеров и проектировщиков.
Расчеты фальшпола
Те времена, когда фальшполы изготавливались из массивного металлического профиля с огромным запасом прочности, а сверху покрывались толстыми стальными листами, достигающими толщины в палец, остались в прошлом. Современные технологии строительства и производства шагнули далеко вперед. Сегодня все конструкции, включая фальшполы, прежде чем быть запущенными в массовое производство, проходят тщательный процесс проектирования и тестирования. С помощью CAE (Computer Aided Engineering) и систем автоматизированного инженерного проектирования, специалисты создают точные цифровые модели, которые позволяют рассчитать все возможные нагрузки и напряжения. После этого изготавливаются прототипы, которые подвергаются испытаниям на прочность, устойчивость и долговечность. Только после успешного прохождения всех тестов и подтверждения соответствия строгим стандартам качества конструкции поступают в серийное производство. Такой подход не только повышает надежность и безопасность строительных элементов, но и позволяет оптимизировать использование материалов, снижая их расход и, как следствие, стоимость без ущерба для качества.
Чтобы узнать, выдержит ли фальшпол тяжелое оборудование или случайный удар, проводятся различные испытания конструкций. Разрушающая проверка остается одним из наиболее консервативных, но при этом самых надежных методов оценки прочности строительных конструкций. Этот подход позволяет с высокой точностью определить предельные нагрузки, которые способен выдержать материал, и выявить его слабые места.
В случае испытания фальшполов на устойчивость к упругому удару используется металлический стержень, масса и прочность которого заведомо превышают аналогичные параметры тестируемой плитки. Чтобы минимизировать случайные отклонения и обеспечить максимальную точность эксперимента, стержень помещается в специальную трубу, которая направляет его движение. В ходе теста стержень поднимается на высоту 60 сантиметров и затем свободно падает на плитку. Удар может приходиться на угол плитки, ее центр или середину края. Если после такого воздействия на материале не появляется трещин или других повреждений, испытание считается успешно пройденным.
Для проверки на неупругий удар используется другой метод: на плитку сбрасывают холщовый мешок, наполненный песком. Этот тест имитирует воздействие тяжелого, но не жесткого предмета. Если плитка остается целой, не ломается и не выходит из креплений, это свидетельствует о ее высокой надежности, и такой продукт может быть допущен к продаже.
Хотя данный метод проверки нельзя назвать быстрым или простым, его главное преимущество заключается в исключительной точности результатов. После проведения всех расчетов и испытаний специалисты могут с уверенностью определить, каким образом необходимо усилить конструкцию и в какой степени, заранее учитывая вес оборудования, которое будет установлено на фальшпол. На основе этих данных дилерам предоставляется удобная таблица с типовыми решениями, каждое из которых рассчитано на определенный диапазон нагрузок. Эти решения тщательно проработаны и оптимизированы, что позволяет быстро подобрать подходящий вариант для конкретных условий эксплуатации, обеспечивая безопасность и долговечность конструкции.
Нагрузка на фальшпол может быть не только статической, когда серверный шкаф уже стоит на полу, но и динамической. Например, когда он устанавливается на свое место. Идеальным этот процесс никогда не бывает, и ускорение при касании шкафа с полом не нулевое. Обычно его учитывают, как удвоенную статическую нагрузку. Хождение людей, перемещение техники – это все тоже динамические нагрузки. В некоторых ситуациях фальшпол способен без проблем выдерживать перемещение тележек с тяжелым оборудованием, сохраняя свою целостность и функциональность. Однако в других случаях может потребоваться установка дополнительного настила, который равномерно распределит нагрузку по большей площади, предотвращая деформацию или повреждение конструкции.
Также необходимо учитывать распределение нагрузки. Например, техническое оборудование бывает смонтировано на ножках с резиновой опорой размером примерно 25×25 мм. В этом случае вес оборудования не будет равномерно распределяться по всей площади его основания или по периметру, а только по четырем точкам. Если принять, для примера, вес в 1500 кг, то каждая ножка будет нагружать фальшпол по 375 кг. Сосредоточенная нагрузка будет равняться 3,75 кН на площади 600 мм2, что вписывается в европейский стандарт на плитку, сделанную из ДСП повышенной плотности с подложкой из алюминиевой фольги. Однако в реальности такая плитка разрушится под точечной нагрузкой от одной ножки.
Когда жесткость конструкции, достигнутая за счет усиленных стоек и стрингеров, перестает быть достаточной, возникает закономерный вопрос: как укрепить фальшпол для работы с более тяжелым оборудованием? Как уже упоминалось в начале статьи, в таких ситуациях приходится искать компромисс, выбирая между двумя наиболее распространенными и проверенными решениями: стальной сварной рамой и С-профилями.
Сварная стальная рама представляет собой прочную конструкцию, изготовленную из металлического профиля толщиной в несколько миллиметров. Она проектируется и производится с учетом необходимости замены стандартных элементов фальшпола, чтобы вписаться в существующую систему между соседними плитками и стойками. Основная задача такой рамы — выдерживать значительные нагрузки, перенаправляя вес установленного оборудования непосредственно на несущую поверхность основного пола здания. Это достигается за счет того, что ножки оборудования опираются не на плитки фальшпола, а на саму раму, которая, в свою очередь, передает нагрузку через свои опоры на капитальное основание. Таким образом, сварная рама становится надежным промежуточным звеном, обеспечивающим устойчивость и предотвращающим деформацию или разрушение фальшпола под тяжестью специализированной техники или массивного оборудования.
Еще одним способом усилить фальшпол являются С-профили. Они изготавливаются из оцинкованной стали толщиной 0,5 мм, длиной от 2,4 м до 6 метров и значительно крепче стрингеров. В зависимости от требования к прочности используются С-профили разной высоты. К стойкам они крепятся болтами с т-образной головкой. Их прочность и длина позволяют соорудить конструкцию, которая будет не только хорошо распределять вертикальную нагрузку, но и обладать высокой устойчивостью в горизонтальной плоскости. Благодаря этому качеству, для сейсмоопасных зон фальшпол обязательно должен быть усилен именно с помощью С-профилей.
Что же использовать для усиления?
Вопрос, который хотя бы раз возникал у каждого, кому доводилось проектировать фальшпол для дата-центра, — как выбрать оптимальное решение? Возможно, среди читателей этой статьи найдутся те, кто уже сталкивался с подобной дилеммой.
Универсального ответа здесь не существует, ведь выбор зависит от множества факторов: типа размещаемого оборудования, выделенного бюджета на строительство и даже временных рамок проекта. Однако всегда можно заранее проанализировать все преимущества и недостатки каждого варианта, чтобы предложить заказчику обоснованное и взвешенное решение.
Плюсы использования стальной рамы:
• Бюджетно. Профиль черного метала стоит сравнительно недорого.
• Доступно. Таким профилем торгуют множество компаний, не имеющих никакой специализации по строительству ЦОД.
• Прочно. Из первого и второго пункта можно сделать вывод, что можно сделать раму с большим запасом и это не будет стоить кратно по отношению к увеличению прочности.
• Индивидуально. Фантазия конструктора не зависит от стандартов фальшпола, кратных размерам плитки 60×60 см. Раму можно сварить точно под используемое оборудование.
Без минусов не обошлось:
• Не всегда эстетично. Выдерживать допуски сравнимые с теми, по которым производятся стандартные конструкции фальшпола, не рационально. Потому могут получиться зазоры между плиткой и рамой. Размеры оборудования не обязательно будет кратно 60 см, потому промежуток между рамой и платками фальшпола, закрытый доступными материалами, будет выглядеть не так красиво, как ровный слой плиток.
• Долго. Измерение оборудования, разработка, конструкции, заказ распила профиля, сами сварочные работы, покраска. Все это отнимает много времени.
• Отсутствие гибкости. Рама сваривается один раз и больше ничего с ней не сделать. Если после окончания работ, в процессе эксплуатации, возникнет необходимость переставить или заменить оборудование, то сварную раму придется выкидывать и делать новую.
Плюсы С-профилей:
• Ровно и красиво. Все детали совершенно стандартны, никаких проблем с подгонкой одного к другому.
• Быстро. Нужен только крепеж и шуруповерт. Никаких сварочных работ, покраски и прочего.
• Все сертифицировано и заранее рассчитано. Никаких вопросов у заказчика или проверяющих органов.
• Цельная конструкция. Более жесткая, потому что все собрано в одно единое целое.
• Все стандартно и не требует отдельных расчетов.
• Гибкое решение. Так как высота профилей кратна толщине плитки, то можно сочетать более низкие и более высокие профили, для разной прочности в разных местах помещения.
Минусы С-профилей:
• Дорого.
• Менее доступно. С-профилями торгуют только специализированные фирмы.
• Менее гибко, в свою очередь. У С-профилей есть предел, выше которого они могут не справиться с нагрузкой. Например, стеллажи с аккумуляторными батареями.
И достоинства, и недостатки каждого способа усиления довольно значительные. Потому есть над чем задуматься, выбирая тот или иной способ. Или даже сочетая их вместе:
Послесловие
Конструкции фальшпола — это множество интересных инженерных решений, разработанных для упрощения сборки и выдерживания необходимой нагрузки. Кроме прочности, например, к нему предъявляются требования по электробезопасности. Потому его покрытие и пластиковые гаскеты могут быть не только антистатическими, но и электропроводящими для заземления поверхности и конструкций. Но это тема другой статьи.
Приглашаем всех поделиться в комментариях теми решениями, с которыми вам приходилось работать.
А если требуется содействие в проектировании и строительстве вашего ЦОД или серверной - пишите нам, максимально оперативно рассмотрим и осметируем ваш проект, с последующей реализацией.
P.S. А если хочется проконсультироваться или порассуждать на тему строительства дата-центра и не только - приглашаем в личку.
