ACTIVE CDU (Активный блок распределения холодоносителя на базе безмасляного магнитного компрессора)

Active CDU от Midea: новейшая система жидкостного охлаждения для ЦОД

По мере роста плотности мощности стоек и перехода дата-центров на жидкостное охлаждение перед операторами встаёт задача не просто отвести тепло от серверов, но сделать это максимально эффективно, компактно и с минимальным энергопотреблением. Компания Midea представила Active CDU (Coolant Distribution Unit) — устройство распределения хладагента нового поколения, объединяющее в одном корпусе функции чиллера, фрикулинг-теплообменника, насосной станции и автоматики. Разберём, как оно работает и чем отличается от классических решений на базе моноблочных чиллеров с фрикулингом и водоохлаждаемых чиллеров с внешним драйкулером.

Что такое Active CDU

Active CDU — это интегрированное устройство распределения хладагента, разработанное специально для гибридных воздушно-жидкостных систем охлаждения ЦОД. По сути, это моноблок, в котором собраны:

• Безмасляный магнитный центробежный компрессор с частотным регулированием;
• Пластинчатый теплообменник фрикулинга (free cooling plate heat exchanger);
• Пластинчатый испаритель (evaporator plate heat exchanger);
• Пластинчатый конденсатор (condenser plate heat exchanger);
• Встроенный водяной насос с трубопроводной обвязкой и арматурой;
• Микропроцессорная система управления с сенсорным дисплеем 10″.

Такая компоновка позволяет устройству работать в трёх режимах, автоматически переключаясь между ними в зависимости от температуры наружного воздуха и нагрузки на серверные стойки.

Принцип работы: три режима в одном устройстве

Ключевое преимущество Active CDU — автоматическое регулирование режима работы в диапазоне от 100% фрикулинга до 100% компрессорного режима. Рассмотрим каждый из них.

1. Режим 100% фрикулинга (Free Cooling Mode)

Когда температура наружного воздуха достаточно низкая, компрессор полностью останавливается — работает только водяной насос. Теплоноситель от серверных стоек (вторичный контур) проходит через пластинчатый теплообменник фрикулинга, где охлаждается жидкостью от драйкулера (первичный контур). Механическое сжатие не задействовано, потребление электроэнергии минимально — работает только насос.

Это наиболее энергоэффективный режим, и именно он используется большую часть года в большинстве климатических зон. По данным производителя, в свободном охлаждении COP превышает 136.

2. Смешанный (гибридный) режим (Active Hybrid Mode)

При повышении температуры наружного воздуха возможностей фрикулинга становится недостаточно. Тогда включается компрессор, и система переходит в гибридный режим: жидкость от потребителя сначала предохлаждается жидкостью от драйкулера в теплообменнике фрикулинга, а затем доохлаждается в испарителе компрессорного контура до требуемой температуры подачи.

Такая схема позволяет существенно снизить нагрузку на компрессор: он работает не с полной мощностью, а лишь «дополняет» фрикулинг до нужного уровня. Это даёт плавный переход между режимами без скачков температуры и без остановки системы.

3. Режим 100% компрессорного охлаждения

В самые жаркие часы, когда температуры наружного воздуха недостаточно для фрикулинга, система работает как обычный чиллер: компрессор берёт на себя всю холодильную нагрузку. Даже в этом режиме Active CDU сохраняет высокую эффективность благодаря магнитному компрессору и продуманной гидравлике.

Переключение между режимами происходит автоматически и занимает секунды при резких колебаниях нагрузки. Система поддерживает температуру воды в долгосрочной перспективе в пределах ±0,1°C, а при быстрых переходах между режимами отклонение не превышает ±1,0°C.

Энергоэффективность безмасляного магнитного компрессора Midea 2-го поколения

Сердце Active CDU — безмасляный магнитный центробежный компрессор нового поколения. Его ключевые особенности:

• Магнитные подшипники с 5 степенями свободы — положение ротора контролируется и корректируется в реальном времени с частотой 400 000 раз в секунду. Точность смещения ротора в статическом состоянии достигает 0,5 мкм при зазоре подшипника всего 75 мкм.
• Синхронный двигатель на постоянных магнитах (PMSM) — КПД двигателя превышает 96% во всём диапазоне рабочих режимов, достигая 97% в оптимальной точке.
• Технология SVPWM (Space Vector Pulse Width Modulation) — точное регулирование скорости и управление двигателем, низкие пусковые и рабочие токи, что снижает затраты на электроэнергию и распределение в течение всего срока службы.
• Горизонтальная конструкция «спина к спине» (back-to-back) — осевая сила снижена на 90% за счёт самоуравновешивания ротора.
• Запатентованная технология самогенерации при потере питания — обеспечивает плавную остановку компрессора при каждом отключении электроэнергии, что продлевает срок службы до 30 лет.
• Степень защиты IP67 — защита от воды, огня, коррозии и пыли.

Отдельно стоит отметить встроенный экономайзер с адаптивным регулированием впрыска пара, а также оптимизированную аэродинамику проточной части: трёхмерное закрытое рабочее колесо, трубчатый обратный направляющий аппарат и равномерное распределение газа. Всё это повышает эффективность компрессора, особенно на частичных нагрузках.

Преимущества по сравнению с классическими решением на базе моноблочного чиллера с фрикулингом

Классический моноблочный чиллер с фрикулингом — это, как правило, крупногабаритная установка, размещаемая на кровле или в отдельном помещении. Active CDU на 70% компактнее по занимаемой площади благодаря интегрированной компоновке: все компоненты — компрессор, теплообменники, насос, арматура, автоматика — собраны в едином корпусе. Габариты близки к L2L CDU, что позволяет заменять существующие CDU без перестройки инфраструктуры.

Кроме того, в классическом чиллере контур хладагента и контур теплоносителя разделены, и для подачи жидкости к стойкам требуется отдельная насосная станция. В Active CDU водяной насос уже встроен, а трубопроводная обвязка выполнена на заводе. Это не только экономит место, но и сокращает срок выхода на рынок (TTM) на 20% за счёт исключения проектирования и монтажа инженерных систем на объекте.

Управление и мониторинг

Active CDU оснащён микропроцессорной системой управления Midea с цветным сенсорным дисплеем 10″. Доступны:

• Отображение рабочих данных и состояния устройства;
• Функция запроса исторических данных;
• Раннее предупреждение и запись аварийных сигналов;
• Интерфейс компрессора и параметров настройки;
• Независимый пуск/останов, таймер, автоматическое увеличение/уменьшение нагрузки;
• Функция мягкой загрузки;
• Защита от помпажа, блокировки направляющих лопаток, предстартовая проверка безопасности;
• Мониторинг перегрева пара (всасывание/нагнетание).

Поддерживается резервирование контроллеров — каждый модуль допускает онлайн-обслуживание и замену без остановки системы, что обеспечивает круглогодичную работу без простоев.

Контейнерная префабрикация

Active CDU может быть предварительно собран в контейнер для быстрого развёртывания ЦОД. Устройство оснащено колёсами для удобства перемещения и монтажа. Это делает его идеальным решением для модульных и контейнерных дата-центров.

Технические характеристики Active CDU (модель CCNG280EV(X))

Примечания:

1. Давление на стороне воды — 1,0 МПа. Подключение труб холодной и охлаждающей стороны CCNG280EV(X) — хомуты по стандарту GB5135.11. Соединение подпиточной трубы — санитарный хомут по ISO2852.
2. Стандартно используется хладагент R134a; экологичные альтернативы R513A и R1234ze(E) доступны как опции.
3. Теплоноситель первичного и вторичного контуров — вода/этиленгликоль/полиэтиленгликоль — доступны как опции.
4. В связи с улучшением и оптимизацией продукции приведённые параметры могут быть изменены. Пожалуйста, ориентируйтесь на фактическое изделие.

Заключение

Active CDU от Midea — это не просто очередной чиллер, а интегрированное решение для жидкостного охлаждения ЦОД, объединяющее в одном корпусе компрессор, фрикулинг, насос и автоматику. Его главное преимущество — автоматическое переключение между 100% фрикулингом, гибридным и 100% компрессорным режимами, что позволяет максимально использовать естественный холод и минимизировать энергопотребление. Безмасляный магнитный компрессор 2-го поколения с КПД до 97% и ресурсом до 30 лет обеспечивает высокую эффективность и надёжность на всём жизненном цикле.

По сравнению с классическими моноблочными чиллерами с фрикулингом и водоохлаждаемыми чиллерами с внешним драйкулером, Active CDU выигрывает по компактности (на 70% меньше площади), срокам ввода (TTM сокращён на 20%), простоте монтажа и интеграции. Для операторов, переходящих на жидкостное охлаждение, это решение становится стратегически выгодным выбором, сочетающим энергоэффективность, надёжность и скорость развёртывания.