Milline õhuvoolu arvutusvalem serverikabiinide ventilatsiooniventilaatorite konfigureerimiseks

Miks raku soojuskoormus määrab ventilaatori õhuvoolu nõudmise

Serverikappi ventilatsiooniventilaatorit ei valita arvamuse järgi. Selle peab liigutama õhuvool on määratud ühe arvuga: kappi tekkiva soojusega. Iga vatt IT-koormast muundub soojuseks, mille liikuv õhk peab ära viima. Kui õhuvool on liiga väike, tõusevad komponentide temperatuurid, kuni seadmed hakkavad kiirust alla võtma või välja lülituma.

Ventilatsiooniventilaatori suuruse määramise eelne reaalse võimsustarbimise lugemine

Algpunktiks on kappi paigaldatud kõigi seadmete nimivõimsus või mõõdetud võimsus: kommutaatorid, arvutisõlmed, salvestusseadmed ja toitepuhaste kaotused. Pooltäidetud 42U-kapp võib puhvermälude ja varutoiteallikatega koos endiselt tarbida mitmeid kilovatte. Serverikappi ventilatsiooniventilaator peab liigutama piisavalt õhku, et hoida sisendist väljundi suunas toimuv temperatuuri tõus ohutuspiirides, mitte ainult et jahutada kappi esiosas paigaldatud peamisi seadmeid.

Kolokatsioonikappi tehtud ümberpaigaldus, mis paljastas ohtu

Üks operaatör moderniseeris 15 kW suuruse koostatud seadmete kappi, millel oli varem olnud kaks üldist ventilatsiooniventilaatorit, mille suurus oli valitud tarnija „ühe riiuli kohta“ põhjendusel. Suve keskkonna temperatuur tõstis sissepääsu temperatuuri mugavuspiirist üle ja ülemised seadmed hakkasid soojuslikult piirama oma jõudlust. Pärast tegeliku koormuse mõõtmist ja soojustaandega arvutuse rakendamist asendas meeskond algse serveririiuli ventilatsiooniventilaatorite paigutuse kõrgema ruumalaühiku (CFM)ga telgventilaatoritega ning reguleeritud rõhkudega. Kapi väljundtemperatuur langes umbes 9 °C võrra ja soojuslikud jõudluse piiramise juhtumid lõppesid. Õppetund oli lihtne: arvuta tegelikest vattidest, mitte üldistatud eeldustest.

Ventilaatorite valiku taga olev õhukoguse arvutusvalem

Füüsika põhineb soojustaandel. Õhk viib ära võimsuse P temperatuuritõusuga ΔT. Õhu tihedus ρ ja erisoojus Cp määravad, kui palju energiat iga kuupmeeter õhku sisaldab, seega sama õhuvool jahutab erinevalt tingimuste muutumisel.

Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT) lahtimurdmine

Põhiseos on Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT). Õhu tihedus on umbes 1.2 kg/m³ ja Cp ligikaudu 1005 J/(kg·K), seega on korrutis ρ × Cp ligi 1206. Ümberkujutatuna ruumala voolu jaoks on Q m³/s võrdne P jagatud 1206 × ΔT-ga. Lubatud ΔT on projekteeritud temperatuuri tõus riiuli sisendist väljuni, mida kasutatakse tavaliselt ventileeritavas kappis 10 °C kuni 15 °C vahel. Väiksem ΔT nõuab suuremat õhuvoolu, seega määrab ΔT valik otse ventilatori suuruse kaubanduse energiakasutuse ja müra vastu.

Vattide teisendamine kuupmeetri tunnis (m³/h) ja kuupjalajalgade minutis (CFM)

Korrutades m³/s tulemuse 3600-ga saame m³/h ja 0.589-ga saame CFM-i. Laialt kasutatav praktiline lühike valem on CFM ≈ 3.16 × P(W) ÷ ΔT(°F), mis väljendab sama tasakaalu imperialüksustes. 15 kW riiuli ja 15 °C (27 °F) temperatuuri tõusu korral on vajadus umbes 1760 m³/h või umbes 1035 CFM. Ümardage ülespoole filtrite koormuse ja osakoormuse varukaitse arvessevõtmiseks ning sobitage seejärel ventilatori karakteristikukõver sellel tööpunktil, mitte vabad õhutingimustes.

Insenerilised kontrollid, mis tagavad arvutuse usaldusväärsuse

Üheksainult vooluhulga andmine ei ole piisav serverikabiinide ventilatsiooniventilaatori spetsifikatsiooniks. Ventilaator peab tagama selle vooluhulga vastu takistust, mille kabiin tegelikult esitab – reaalses korpuses on see takistus harva null.

Staatiline rõhk, süsteemi takistus ja ventilaatori karakteristik

Kabiini filtrid, perforeritud paneelid, kaabeltrassid ja painutatud kanalid lisavad kõiki takistust. Süsteemi takistus kasvab vooluhulga ruudus, seega võib ventilaator, mis vabas õhus näib piisav olevat, paigaldamisel kokku kukkuda. Joonistage serverikabiini ventilatsiooniventilaatori karakteristik kabiini takistuse karakteristikuga üle – nende lõikepunkt on tegelik töövooluhulk. Määrake ühik, mis tagab nõutava vooluhulga oodataval staatilisel rõhul, mitte ainult nullkoormusel, kus iga ventilaator näeb tugev välja.

Kus kehtivad ASHRAE, ISO ja NFPA viited

ASHRAE TC9.9 soojusjuhised määravad IT-seadmete soovituslikud sisendtingimused umbes 18 °C kuni 27 °C vahel, mis määrab lubatava temperatuurilõike (ΔT). ISO 5801 defineerib, kuidas ventilatsiooniseadmete jõudlust testida, mistõttu on toodetud CFM-väärtused võrreldavad eri tarnijate vahel. NFPA 75 käsitleb elektroonikaseadmete kaitset ja mõjutab külmutus- ning kaabelduslahendusi tuleohutuse tagamiseks. ANSI elektristandardid määravad toitepinge tolerantsid, mida ventilatsiooniseadme mootor peab vastu pidama. Need viited muudavad ligikaudse arvutuse põhjustatavaks tehniliseks nõudeks.

Ostude, inspekteerimise ja hoolduse juhised

Suuruse määramine on ainult pool tööd. Ostetud riistvara peab säilitama oma võimekuse aastaid pidevalt töötades, ja see sõltub valikutest, mida tehti tellimise eel, ning tavadest, mida järgiti paigaldamise järel.

Õige ventilatsiooniseadme tüübi ja konfiguratsiooni valimine

Enamates ventilatsiooniriiulite puhul on serveririiuli ventilatsiooniventilaatoriks valikuline EC-telgventilaator, samas kui tsentrifugaal- või filtriventilaatorid sobivad kappidele, mille väline takistus on kõrge. Valige N+1 varundus, et üksik rike ei lõpetaks kogu õhuvoolu. Sobitage raami suurus paneeli avaga ja kinnitage enne ostu pöörlemis-suund ning õhuvoolu suund. Lobisongi EC- ja AC-telgventilaatorite seeriat, mis on loodud kaitsesüsteemide ja kappide jahutamiseks, hõlmab tavalisi 115 V kuni 400 V vahemikke, mida kasutatakse tööstuslikus andmekeskkonnas.

Ülevaatus ja hooldus, mis tagavad töökindluse

Filtri ekraanid ummistuvad ja vähendavad vaikimisi õhuvoolu, seepärast tehke visuaalseid ja rõhkude erinevuste kontrollimisi regulaarselt. Veenduge, et takistid ja täitvad paneelid jäävad oma kohale, sest möödavõetav õhk raiskab ventilaatorite võimsust. Kuulake kullastusmürat ja jälgige voolutugevuse kõikumist, mis näitab kulutumist. Lühike kvartalisisene kontroll hoiab arvutatud õhuvoolu lähedas olukorras tegeliku õhuvooluga, mis tegelikult kaitses seadmeid.

Õige serverikabiini ventilatsiooniventiilide konfiguratsiooni määramine algab ja lõpeb soojusbilansiga. Mõõtke tegelikud vattid, rakendage valem Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT), teisendage tulemus kuupmeetrites sekundis või kuupmeetrites tunnis ja valideerige seejärel tulemus staatilise rõhu ja ülekoormuskindluse nõuete suhtes. See distsiplineeritud lähenemisviis tagab, et kabiini temperatuurid jäävad seadmete ootatavasse vahemikku.

Tavaliselt esinevad küsimused

Milline valem arvutab kabiini jahtutusventilaatorite õhuvoolu?

Soojusbilansi valem on Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT), kus P on kabiini võimsus vattides, ρ on õhutihedus umbes 1,2 kg/m³, Cp on umbes 1005 J/(kg·K) ja ΔT on lubatud sisend- ja väljundtemperatuuri erinevus. Teisendage tulemus kuupmeetrites tunnis, korrutades kuupmeetrid sekundis 3600-ga, või kasutage CFM ≈ 3,16 × P(W) ÷ ΔT(°F). Sobitage ventilaatori karakteristikujoon nõutava staatilise rõhuga.

Miks on oluline staatiline rõhk kabiini ventilaatorite suuruse määramisel?

Kappide filtrid, paneelid ja kanalid teevad takistust, mis kasvab vooluhulga ruuduga. Vabaõhus mõõdetud CFM-i järgi märgistatud ventilator võib pärast paigaldamist anda palju väiksema vooluhulga. Serverikappide ventilatsiooniventilaatori karakteristikukõvera joonistamine kappide takistuse kõrval näitab tegelikku tööpunkti. Vooluhulga määramine oodatava staatilise rõhu juures takistab vaikset alajahutust, mis põhjustab soojuslikku takistust ja lühendab riistvara eluiga.

Kui sageli tuleb riiulite jahutusventilaatoreid kontrollida?

Filtriotsad ja bafleid tuleb kontrollida vähemalt kvartaliselt, ning tolmu- või kõrgkoormusega kohtades sagedamini. Pange tähele ummistumist, laagrite müra ja voolutõmmehälveid, mis viitavad kulutumisele. Tühjade paneelide paigaldamine säilitab arvutatud õhuvoolu. Lühike igapäevane kontroll kaitseb töökindlust palju paremini kui ootamine soojusalarmi helkeni.

Millised standardid juhivad riiulite ventilatsiooniventilaatorite spetsifikatsiooni?

ASHRAE TC9.9 määrab soovituslikud IT sisendtemperatuurid, mis märgistavad lubatud temperatuurilaiust (ΔT). ISO 5801 defineerib võrdleva ventilatorite töökindluse testimise, samas kui NFPA 75 käsitleb elektroonikaseadmete kaitset, mõjutades paigaldus- ja jahutusprojekteerimist. ANSI elektristandardid hõlmavad toitepinge tolerantsi, mida ventilatorid peavad vastu pidama. Kokku muudavad need standardid õhuvoolu spetsifikatsiooni põhjendatudaks, mitte ligikaudseks.

Kas üksainus ventilator suudab kõrgelt tihedat riiulit turvaliselt jahutada?

Üksainus ventilator loob ühe ebaõnnestumiskoha ja rahuldab harva nii õhuvoolu kui ka rõhu vajadust tihedates riiulites. N+1 varundus tagab jahutuse jätkumise ka ühe seadme ebaõnnestumisel. EC telgventilaatorid sobivad enamiku ventileeritud kappide jaoks, samas kui tsentrifugaalventilaatorid sobivad kõrgel takistusel töötavatele korpustele. Mõõdetud vattide põhjal vali sobiv suurus ja kinnita konfiguratsioon enne kasutusele võtmist reaalsetes töötingimustes.