Kuidas suurte võimsustega telgventilaator tasakaalustab temperatuurijaotust suures serveriruumis

Tänapäevased serveriruumid keskendavad arvutusvõimsuse vähenenud pindalale, tekitades soojust kiiremini, kui vanemad jahtutamislahendused selle neelata suudavad. Kõrgvooluline telgventilaator liigutab suurt õhukogust mõõduka staatilise rõhu juures, mis sobib enamiku andmekeskuste põrandatel esinevatele avatud ja madala takistusega teedele. Nii paigaldatuna tasandab selline ventilaator kuumi ja külmaid tsoone, tagades iga serveriraku jaoks stabiilsema külm õhuvoolu.

Miks temperatuurijaotus laguneb tihedates ruumides

Kuidas kasvav soojuskoormus ülekoormab vananenud õhuvoolu

Tänapäeval võib üksainus seade tarbida rohkem vatte kui terve rida seadmeid aastakümme tagasi, kuna soojuskoondumine kasvab. Vanema põhimõttega piirsoojuslahutus eeldab aeglast ja ühtlast soojusenergia kasvu, kuid tihedalt paigutatud seadmed teevad kohalikke soojuspluume, mis liiguvad ülespoole ja segunevad uuesti. Kõrgvooluline telgsuunaline ventilaator, mis on paigutatud nende pluumide peale, tõmbab soe õhk ära enne, kui see jõuab naaberseadmete sisselaskeavadesse. Õhu liigutamine kuumas tsoonis külgede suunas (mitte lae poole) vähendab kihtumist ja säilitab temperatuurijaotuse lähedaselt ASHRAE TC9.9 eesmärkidele.

Peidetud temperatuurigradientside tuvastamine soojuskaardistuse abil

Soojuskaardistus kasutab andmete kogumiseks sensooreid ja infrapunaskanne, et registreerida tegelik temperatuurijaotus riiulite, plaatide ja tõstetud põranda ülaosas. Andmed näitavad, et külm käigus on alumine osa külm, kuid ülemine osa soojem, või et kuum käik tõuseb kõrgemale kaablilõikekohtades, kus õhuvool läheb läbi. Sellised temperatuurierinevused viitavad halvale õhuvoolu haldamisele, mitte piisamatu võimsusele. Kaardistus muudab oletused plaaniks: insenerid näevad, kus tagasivoolu ja sisendõhk lihtsustuvad, ning mõõdavad täiendavaid suurte vooluhulga telgventilaatoreid, et parandada nõrgu kohti, mitte liialt suuri seadmeid.

Külma ja kuumas käigu mahutite lüngad kinnitamine

Mahutamine on esimene kaitsejoon, kuid väikesed tühjad kohad seda ületavad. Mittehermeetilise kaabliava või puuduva täitvaplaadi tõttu saab külmast küljest pärit õhk voolata otse soojasse külgesse, mille tõttu kulutatakse ära tarnitud jahutusvõimsus. Õhuvoolu haldamine paraneb siis, kui külmade ja soojade ridadega piirid on hermeetiliselt suletud ning sisendõhk ei pea võitlema tagasivooluga. Kõrgvooluline telgventilaator toetab mahutamist, eemaldades soojuse allikast ja suurendades rõhkude erinevust, mis hoiab õhuvoolud eraldi. ANSI/ASHRAE juhised käsitlevad mahutamist ja õhuvoolu ühtse süsteemina, seega tihenduste parandamine on sageli tõhusam kui lisatavate jahutusüksuste arvu suurendamine.

Kõrgmahtuvoolulise õhuvoolu dimensioonimine ja paigutamine tasakaalustatud jahutuse saavutamiseks

CFM-i sobitamine mõõdetud jahutuskoormusega

Ülesehitamisel peamine küsimus on, kui palju õhku ruum vajab. Õhuvooluhulk (CFM – kuupjalga minutis) peab vastama jahutuskoormusele, mitte põhinema oletustel. Lihtne reegel: iga soojusvõimsuse kilovatt nõuab umbes 160 CFM-i, kui soojusülekande temperatuurierinevus on 10 °C. Mõõtke soojustihedus iga seadmeraami kohta, liidetakse riiid kokku ja valitakse üksused, mille kogu õhuvooluhulk (CFM) katteb kogusoojuskoormuse piisavalt suure varuga. Üleliialine suurus kulutab energiat ära; alaliialine jättes kuumad tsooni. Kõrgvooluline telgventilaator on põhjendatud siis, kui arvutused näitavad, et ruumi tasandil on õhutoitus puudulik, kuid torustiku rõhk on madal.

Tõstetud põranda all paikneva õhukambriga õhu tarnimiseks

Paljude andmeserverite keskuste paigutused juhitavad külmavõhku tõstetud põranda all asuvasse õhukanalasse ja seejärel läbi augukatete serveriridade all. Kanal töötab madala kiirusega õhukanalana, kuid rõhk väheneb kaugemal CRAC-seadmest ja kaugemad ridu jäävad õhupuuduse alla. Kõrgvooluline telgventilaator, mis on paigaldatud kanalasse või augukattesse, annab õhuvoolule uue tõuke külmale ridadele. Ettevaatlik paigutus aitab vältida kaabeltraktidele puhumist ning turbulentsi teket, mis häiriks naaberriidade jahtumist. ISO 14644 õhuvoolu ühtlase jaotuse praktilised soovitused pakuvad kasulikku juhendit ka siis, kui ruumi klassifikatsioon puudub.

Ridade jahtumise ja ruumi tasandi õhuvoolu paarispaigutus

Punktlahendused ja ruumilahendused ei ole konkurendid. Riiuli jahutus käsitleb kõige soojemaid seadmeriike, samas kui suure mahuga ruumi õhuvool takistab soojuse kogunemist käikudel ja seadmeriikude üle. Temperatuuri jaotus jääb tasakaalustatud, kui need kaks kihti koostööd teevad: kohalikud seadmed kinnitavad temperatuuritippe ja telgventilaator puhub jäänud soojuse tagasivoolu suunas. See kihistatud lähenemisviis järgib põhimõtet, et õhuvoolu haldamine on odavam kui kompressorvõimsuse lisamine.

Kolokatsioonipakkuja tasakaalustas korduma kippuva kuumema käigu

Stsenaarium ja tekkinud probleem

Kolokatsioonipakkuja, kes toimetas keskmise suurusega andmekeskust, märkas, et üks kuum käik oli 7 °C soojem kui teised, kuigi CRAC-seadmed töötasid korralikult. Soojuskaardistus näitas, et soe õhk ringles avatud seadmeriikude üle ja lekis naaber-külmasse käigu. Jahutuskoormus oli piisav, kuid õhuvoolu haldus ruumitasandil oli ebaõnnestunud, mistõttu olid selles reas olevate serveririiulite sisselaskavad avad soojemad kui projekteeritud.

Rakendatud lahendus ja selle mõju

Insenerid paigaldasid kinnised kateplaatid, parandasid lekivat kaabliavat ja lisasid kõrgvoolulisaid telgventilaatoreid käigu lae alla, et koguda tõusvat soojust ja suunata seda tagasivoolu. Mõne päeva jooksul langes kuum käik tagasi ASHRAE TC9.9 piiridesse ja temperatuurijaotus reas ühtlustus mõne kraadi piires.

Ostmine, inspekteerimine ja hooldusjuhised

Mida kontrollida enne ostu

Kinnitage nimivooluhulk tegeliku süsteemi takistuse juures, mitte vabas õhus, ning kontrollige mootori tüüpi ja kaitseklassi. Pidevaks kasutamiseks sobivad püsivoolumootorid väliskäiguga rotoriga, puhtmeesisest vasest keerdumistega ja täpsuskerakujuliste kullakeermestega. IP44 või IP54 kaitseklass on oluline tolmu- või tilgakorral. CE ja UKCA dokumentatsioon peab liikuma koos seadmega ning ventilaatori karakteristikukõver peab paigutama tööpunkti õhuvoolu ja rõhu kaartide tõhusasse piirkonda.

Seadistamine ja pidev hooldus

Pärast paigaldamist logige soojuskaardistamise algtasemele vastavad sisse- ja väljatemplaadid. Tolmukates kohtades kontrollige filtrit iga kuu ja jälgige laagrite müra või vibreerimist, mis võib viidata tasakaalutusele. Lihtne hooldusgraafik – impellorite puhastamine, kinnituste kontrollimine ja kiiruse reguleerimise kinnitus – tagab jõudluse säilimise pärast käivitamist ning hoiab andmekeskuse temperatuurijaotuse soovitud vahemikus.

Tasakaalustatud temperatuurijaotuse säilitamine

Tasakaalustatud jahutus ei ole ühekordne lahendus. Kaardistage ruum uuesti iga kord, kui muudate paigutust, sest serverirakku liigutades muutub jahutuskoormus ja vanad temperatuurierinevused võivad taas ilmneda. Järgige õhuvoolu haldamise reegleid – tihendatud piirkonnad, õige plaatide avamine ja dokumenteeritud kõrgvoolulisete telgventilaatorite paigutus – et temperatuurijaotus jääks soovitud vahemikku ka siis, kui andmekeskus kasvab.

Tavaliselt esinevad küsimused

Küsimus

Millist temperatuurivahemikku soovitab andmekeskuse jaoks ASHRAE TC9.9?

Vastus: ASHRAE TC9.9 soovitab klassi A1 ja A2 seadmete külmale küljele soojuspiiranguks 18–27 °C, mille lubatud ülemmäärad on mõningate klasside puhul kõrgemad. Selle vahemiku järgimine tagab komponentide usaldusväärsuse ja energiatõhususe. Soojuskaardistus peaks kinnitama, et tegelik serverirakku siseneva õhu temperatuur vastab eesmärgile, sest ruumi tasandil määratud temperatuurid erinevad sageli mõõdetud tingimustest rakus, mis asuvad tõstetud põranda lähedal.

Küsimus

Miks on õhuvoolu haldus olulisem kui jahutusvõimsuse suurendamine?

Vastus: Õhuvoolu haldus juhib olemasolevat külmõhku sinna, kus soojus tekib, nii et tarnitud jahutus jõuab serverirakku, mitte möödub sellest. Halb mahutus võimaldab sisend- ja väljundõhu segunemist, mille tõttu jahutusvõimsus läheb raiskusesse. Õhukahjustuste parandamine ja suure mahutavusega telgventilaatorite kasutamine soojusplümmide peatamiseks on tavaliselt odavam kui suuremad kompressorid. Tasakaalustatud õhuvool hoiab jahutuskoorma kontrolli all ja vähendab energiakulu õhuvoolu liigutamisel, mis ei jõua kunagi kuumani komponendini.

Küsimus

Kuidas sobitatakse CFM ruumi soojusdensoitusega?

Vastus: CFM mõõdetakse kogu jahtimiskoorma järgi: umbes 160 CFM kilovattis kohta 10 °C soojusülekanne toitesoojuselt tagasivoolusoojuseni. Mõõda soojusdensoitust ühe seadme kohta, liida ridad kokku ja vali üksused, mille kogu CFM on piisav kogukoorma likvideerimiseks turvalise varuga. Soojuskaardistus näitab, millistes käikudes on vaja rohkem õhku. CFM-i sobitamine mõõdetud koormaga vältib liialdatud turbulentsi ja liiga väikest õhuvoolu andmeserverite keskkonnas tekkivate soojade tsooni üle.

Küsimus

Kas kõrgvooluline telgventilaator saab asendada täpsusliku CRAC-ühiku?

Vastus: Telgventilaator toetab, kuid ei asenda CRAC-ühikut, sest see liigutab õhku ilma soojuse eemaldamiseta külmutsükli abil. See taastab temperatuurijaotuse tasakaalu, püüdes kinni soojuspluume ja parandades õhuvoolu juhtimist tagasivoolu suunas. Selle paigaldamine koos reasüsteemi jahtimisega ja sobiva kontainmendiga suurendab olemasoleva tehase kasutatavat võimsust. Kui telgventilaatorit käsitletakse jahtimise täiendusena, mitte asendajana, säilitab andmeserverite keskkond turvalised töötingimused.

Küsimus

Kus tuleks suurte mahutega teljeliste ühikute paigutada, et need töötaksid kõige tõhusamalt?

Vastus: Paigutage ühikud soojas käigus tõusva sooja õhu peale ja tagasitee lähedale või tõstetud põranda vahepesa sisse, et taasaktiveerida kaugemal asuvaid plaate. Ärge puhkuge kaabeltrassidesse ega looge turbulentsi, mis häiriks naaberseadmete jahtumist. Õige paigutus, mille kinnitab soojuskaardistus pärast seadistamist, taastab ühtlase õhuvoolu ja säilitab temperatuuri jaotuse tasakaalus, isegi kui serveriruumi koormus muutub ajas.