Развитие цифровых технологий требует строительства новых центров обработки данных (ЦОД, или дата-центров). Многие из них размещаются в городской черте, что позволяет эффективно использовать имеющиеся коммуникации и сети связи.

При проектировании дата-центра, располагающегося вблизи жилой застройки, важно предусмотреть соблюдение гигиенических и санитарных норм – в частности, обеспечить защиту от шума. Инженерный анализ позволяет заранее оценить уровень шумового воздействия ЦОД на прилегающие жилые территории и соблюсти баланс между оптимальным расположением дата-центра и комфортом жителей.

Шумовое воздействие ЦОД

Промышленное вентиляционное оборудование, устанавливаемое в дата-центрах, создаёт шум громкостью около 80 дБА [1]. Подобный уровень шума сопоставим с уровнем шума от плотного автомобильного траффика. Для снижения уровня шумового загрязнения блоки вентиляции обычно оборудуют специальными экранами.

В американском городе Доводжак (штат Мичиган) новый дата-центр построили вблизи жилых домов. Постоянный шум стал причиной коллективных обращений граждан, что привело к судебному разбирательству. Согласно замерам местного жителя, средний уровень шума составляет 61 дБА (с пиками до 78 дБА) [2, 3].

В США каждое муниципальное образование имеет право самостоятельно устанавливать требования к уровню шума [4]. В Доводжаке после коллективного иска жителей был издан норматив, ограничивающий допустимый уровень шума: не более 65 дБА в дневное время и не более 55 дБА – в ночное.

Требования российского законодательства в отношении шума строже: согласно СанПиН 1.2.3685-21, уровень шума не должен превышать 55 дБА днём (с 7 до 23 часов) и 45 дБА – ночью (с 23 до 7 часов) [5].

Частота шума

В слышимый диапазон входят акустические колебания с частотой от 20 до 20000 Гц. При детальном анализе частоту шума учитывают, разбивая слышимый диапазон на октавные полосы [5]. Частота определяет свойства акустической волны – например, низкочастотные колебания затухают медленнее и распространяются на большие расстояния, чем высокочастотные.

Акустический спектр

Для оценки эквивалентного уровня шума используется так называемая «А»‑коррекция, которая позволяет оценить воспринимаемый человеком уровень громкости. Суть «А»‑коррекции заключается во введении поправочных коэффициентов для различных частот. Шумы с очень низкой (гул метро) или очень высокой частотой (свист, звон) учитываются с меньшими коэффициентами, поскольку хуже различимы.  Уровень шума, определённый таким способом, измеряется в децибелах с коррекцией «А» (дБА).

Численное моделирование шумового воздействия ЦОД на окружающую застройку

Инженеры АО «ЦИФРА» выполнили независимую оценку шумового воздействия дата-центра в Доводжаке на жилые здания с помощью программного комплекса «Эколог-Шум». Габариты и взаимное расположение объектов смоделировано на основе данных открытых картографических источников и максимально приближено к реальному. Уровень звука от вентиляционного оборудования ЦОД задан на основе доступной информации о промышленных аналогах и составляет 80 дБА.

Результаты расчёта уровня шума приведены на рисунке ниже.

Карта шума в окрестностях центра обработки данных

Как показывает карта шума, расчётный уровень звука у ближайших жилых зданий составил около 61 дБА, что хорошо согласуется с замерами жителей.

Дополнительно проведено исследование шумового загрязнения на частотах 250 и 2000 Гц.

Карты шума в окрестностях ЦОД для частот 250 и 2000 Гц

Как показывают результаты расчёта, наиболее высокий уровень шума наблюдается в низкочастотной области слышимого диапазона (около 250 Гц). Низкочастотные акустические колебания имеют длину волны от одного до нескольких метров, они медленно угасают с расстоянием и легко проникают через ограждения. Это делает защиту от них особенно затруднительной.

Исследование эффективности шумозащитных экранов

Одним из способов снижения уровня шума от центра обработки данных является установка шумозащитных экранов с акустическими сэндвич-панелями. Такие панели состоят из перфорированного стального листа, слоя звукопоглощающего материала и внутреннего неперфорированного стального листа. Акустическая волна проникает в сэндвич-панель сквозь отверстия, а затем многократно переотражается, затухая в пористом материале и теряя энергию.

Принцип работы шумозащитных сэндвич-панелей

На рисунке ниже приведены результаты расчёта уровня шума до установки шумозащитных экранов и после.

Карта шума в окрестностях ЦОД до и после установки звукопоглощающих экранов

Как показывают результаты расчёта, установка звукопоглощающего экрана позволяет снизить уровень шума на 16 – 20 дБА и обеспечить соблюдение санитарно-гигиенических норм. После установки шумозащитных экранов уровень шума в зоне жилой застройки не превышает 44 дБА, что полностью соответствует санитарным нормам. Полученные результаты подтверждают эффективность шумозащитных экранов.

Заключение

При проектировании промышленного объекта, включая центры обработки данных, необходимо предусмотреть соблюдение санитарно-гигиенических нормативов, в том числе по уровню шума. К сожалению, из-за возрастающих темпов проектирования нередки случаи, когда соблюдению санитарных норм по шумовому воздействию не оказывается должного внимания, и несоответствие выявляется уже в ходе приёмо-сдаточных испытаний или в процессе эксплуатации. Учитывая необходимость оперативно устранить замечания, особенно важно проанализировать различные варианты решения и выбрать оптимальный. Как показывает рассмотренный пример, инженерный анализ позволяет сделать это с помощью апробированных методик в строгом соответствии с требованиями нормативной документации.

Список использованных источников

x

x

Изображение заголовка сгенерировано нейросетью