Nykyiset palvelintilat keskittävät laskentatehon yhä pienempiin tiloihin, mikä tuottaa lämpöä nopeammin kuin vanhemmat jäähdytysjärjestelmät pystyvät sitä poistamaan. Korkean virtauksen aksiaalituuletin siirtää suuren ilmamäärän kohtalaisella staattisella paineella, mikä sopii useimpien tietokeskusten lattioilla vallitseviin avoimiin ja alhaisen vastuksen ilmavirtapolkuun. Kun tällaista tuuletinta käytetään harkitusti, se tasaa kuumia ja kylmiä alueita niin, että jokainen palvelinrakko saa vakaita jäähdytysilman määriä.
Miksi lämpötilajakauma heikkenee tiukentuvissa tiloissa
Miten kasvava lämpötiukkuus ylittää perinteisen ilmavirran
Yksittäinen kaappi voi tänä päivänä kuluttaa enemmän tehoa kuin koko rivin kaapit kuluttivat kymmenen vuotta sitten, kun lämpötiukkuus kasvaa. Vanhan ajan kehärakenteinen jäähdytys olettaa hitaan ja tasaisen lämmön muodostumisen, mutta tiukat rivitykset aiheuttavat paikallisesti nousuja, jotka kohoavat ylöspäin ja sekoittuvat uudelleen. Korkean virtauksen aksiaalipuhallin, joka on sijoitettu estämään näitä nousuja, poistaa lämmin ilmavirta ennen kuin se sekoittuu uudelleen viereisten laitteiden imuun. Ilman siirtäminen sivusuunnassa kuumalle alueelle sen sijaan, että se ohjattaisiin kattoon, vähentää kerrostumista ja pitää lämpötilajakauman lähellä ASHRAE TC9.9 -suosituksia.
Piilossa olevien lämpögradienttien löytäminen lämpökartoituksella
Lämmönkartointi käyttää antureita ja infrapunaskannauksia tallentaakseen todellisen lämpötilajakauman rakoissa, laatoissa ja korkoitun kerroksen yläpuolella olevassa tilassa. Tiedot paljastavat esimerkiksi kylmän käytävän olevan kylmä alaosassaan, mutta lämpimämpi sen yläosassa, tai kuuman käytävän lämpenevän voimakkaasti kaapelileikkausaukoissa tapahtuvien vuotojen kohdalla. Nämä lämpötilagradientit viittaavat huonoon ilmavirtauksen hallintaan eikä riittämättömään kapasiteettiin. Kartointi muuttaa arvaamista suunnitelmaksi: insinöörit näkevät, missä paikoissa tuuletusilma ja poistoilma pysähtyvät, ja mitoittavat lisäksi korkean ilmavirtauksen aksiaalipuhaltimiyksiköt korjatakseen heikot kohdat sen sijaan, että ylimitoittaisivat järjestelmän.
Kylmän käytävän ja kuuman käytävän eristysaukkojen sulkeminen
Suljettu rakenne on ensimmäinen puolustuslinja, mutta pienet aukot tekevät siitä turhia. Tiukentamaton kaapeliportti tai puuttuva sulkulevy mahdollistaa kylmän käytävän ilman pääsyn suoraan kuumaan käytävään, mikä tuhlaa toimitettua jäähdytystä. Ilmavirtahallinta paranee, kun kylmän ja kuuman käytävän rajat on tiukennettu ja tarjoiltava ilma ei joutuisi taistelemaan kierrättyä ilmaa vastaan. Suuritehoinen aksiaalipuhaltin tukee suljettua rakennetta poistamalla lämpöä lähteestä ja vahvistamalla paine-eroa, joka pitää ilmavirrat erillään. ANSI/ASHRAE:n ohjeet käsittelevät suljettua rakennetta ja ilmavirtaa yhtenä järjestelmänä, joten vuotojen korjaaminen on usein tehokkaampaa kuin raakatehon lisääminen.
Suuren ilmavirtamäisen jäähdytyksen mitoitus ja sijoittelu tasapainoisen jäähdytyksen varmistamiseksi
Kuutiometriä minuutissa (CFM) vastaamaan mitattua jäähdytyskuormaa
Ydinkysymys millä tahansa päivityksellä on, kuinka paljon ilmaa tila tarvitsee. Ilmavirta (kuutiojalkaa minuutissa, CFM) on sovitettava jäähdytyskuormaan, ei arvattava. Yksinkertainen sääntö: jokainen kilowatti lämpöä vaatii noin 160 CFM:ia, kun ilman syöttö- ja paluuilman lämpötilaero on 10 °C. Mittaa lämpötiukkuus kullekin kaapille, laske yhteen kaikki räkitykset ja valitse laitteet, joiden yhteinen CFM-arvo kattaa kokonaismäärän turvallisuusvaralla. Liian suuret laitteet tuhlaavat energiaa; liian pienet jättävät kuumia alueita. Korkean ilmavirran aksiaalipuhaltin oikeuttaa paikkansa, kun tämä laskelma osoittaa, että huoneen tasolla syöttöilmaa ei riitä, mutta putkistossa paine on alhainen.
Korotetun lattian tyhjiötilan käyttäminen toimitustienä
Monet tietokeskuksen asettelut ohjaavat kylmää ilmaa korotetun lattian alapuolella olevan ilmakanavan kautta ja läpi rei’itettyjen laattojen jokaisen palvelinrakon alapuolelta. Ilmakanava toimii alhaisen nopeuden ilmakanavana, mutta paine heikkenee etäisyyden kasvaessa CRAC-yksiköstä, mikä johtaa kaukana olevien rakkojen ilmavirran puutteeseen. Korkean virtauksen aksiaalipuhallin, joka on asennettu ilmakanavaan tai laattaan, lisää uudelleen ilmavirtaa kylmän käytävän suuntaan. Tarkka sijoittelu estää ilman puhaltamisen kaapelikiskoille tai turbulenssin aiheuttamisen, joka häiritsee naapurirakkojen jäähdytystä. ISO 14644 -ilmanvirtauksen tasaisuusmenetelmät tarjoavat hyödyllistä järjestystä myös silloin, kun tilaa ei luokitella.
Rakkojen jäähdytyksen yhdistäminen huoneen tasolla tapahtuvaan ilmanvaihtoon
Pisteelliset ratkaisut ja tilaratkaisut eivät ole kilpailijoita. Rakkokäytön jäähdytys hoitaa kuumimmat kaapit, kun taas suuritehoinen huoneilman virtaus estää lämmön kertymisen käytävillä ja kaappien yläpuolella. Lämpötilajakauma pysyy tasapainossa, kun nämä kaksi kerrosta toimivat yhdessä: paikallisesti sijoitetut laitteet torjuvat huippulämpötilat, ja aksiaalituuletin kuljettaa jäljelle jäänyttä lämpöä takaisin ilmanottoihin. Tämä kerrosrakenteinen lähestymistapa perustuu periaatteeseen, jonka mukaan ilmanvirtauksen hallinta on edullisempaa kuin kompressorikapasiteetin lisääminen.
Kolokointipalveluntarjoaja tasapainottaa kovakouraisen kuuman käytävän uudelleen
Tilanne ja siitä aiheutuva ongelma
Kolokointipalveluntarjoaja, joka käyttää keskikokoista tietokeskusta, havaitsi yhden kuumemman käytävän, jonka lämpötila oli 7 °C muun käytävän lämpötilaa korkeampi, vaikka CRAC-laitteisto toimi moitteettomasti. Lämpökartoitus osoitti, että lämmin ilma kierrätti avoimien rakkokäytössä olevien kaappien yli ja levisi naapurikäytävälle kylmän ilman alueelle. Jäähdytyskuorma oli riittävä, mutta ilmanvirtauksen hallinta epäonnistui huonetasolla, mikä johti siihen, että kyseisen rivin palvelinkaaappien ilmanottoaukoissa ilman lämpötila ylitti suunnittelussa määritellyn tason.
Toteutettu ratkaisu ja sen vaikutus
Insinöörit tiukkasivat sulkulevyt, korjasivat vuotavan kaapeliportin ja asensivat suuritehoisia aksiaalituulettimia käytävän kattoon, jotta nouseva lämpö kerättäisiin ja ohjattaisiin takaisin. Muutamassa päivässä kuumaa käytävää koskeva lämpötila laski takaisin ASHRAE TC9.9 -standardin salliman alueen sisälle, ja lämpötilajakauma rivillä tasoittui muutaman asteen sisälle.
Hankinta-, tarkastus- ja huoltokäyttöohjeet
Mitä tarkistetaan ennen ostoa
Vahvista nimellinen ilmavirta (CFM) todellisessa järjestelmän vastuksessa, ei vapaan ilman arvoilla, ja varmista moottorityyppi ja suojausluokka. Jatkuvaa käyttöä varten soveltuvat harjamattomat ulkoroottorimoottorit puhtaista kuparikäämityksistä ja tarkkuuspallolaakeroinnista, kun taas IP44- tai IP54-suojausluokat ovat tärkeitä pölyisen tai vuotavan ympäristön osalta. CE- ja UKCA-dokumentaation tulee kulkea laitteen mukana, ja tuulettimeen liittyvä ilmavirtakäyrä tulee sijoittaa tehokkaan alueen kohtaan ilmavirran ja paineen kartalla.
Käyttöönotto ja jatkuvat huoltotoimet
Asennuksen jälkeen kirjataan sisään- ja poistumislämpötilat lämpökarttaperusteen mukaisesti. Suodatinaineiston tarkastus suoritetaan kuukausittain pölyisissä paikoissa, ja laakerien melun tai värinän tarkastus paljastaa mahdollisen epätasapainon. Yksinkertainen huoltosuunnitelma – siivoukset pyöriville osille, kiinnityskappaleiden tarkistus ja nopeuden säädön varmistus – turvaa suorituskyvyn käyttöönoton jälkeen ja pitää datakeskuksen suunnitellussa lämpötilajakaumavyöhykkeessä.
Tasapainoisen lämpötilajakauman ylläpitäminen
Tasapainoinen jäähdytys ei ole yksikertainen korjaustoimenpide. Huoneen lämpökartta on päivitettävä jokaisen tilojen uudelleenjärjestelyn jälkeen, koska palvelinrakennuksen siirtäminen muuttaa jäähdytyskuormaa ja voi avata uudelleen vanhoja lämpötilagradientteja. Ilmavirran hallintadiscipliiniä on pidettävä yllä – tiukat eristysratkaisut, oikein avattujen laatikoiden käyttö ja dokumentoidut korkean ilmavirtauksen aksiaalipuhaltimet – jotta lämpötilajakauma pysyy suositellussa vyöhykkeessä kasvavan datakeskuksen aikana.
Usein kysytyt kysymykset
Kysymys
Minkä lämpötilavälin ASHRAE TC9.9 suosittelee datakeskukselle?
Vastaus: ASHRAE TC9.9 suosittelee luokan A1 ja A2 laitteiden kylmän käytävän tuloilman lämpötilaksi suositeltavaa aluetta 18–27 °C, jossa joissakin luokissa sallittu yläraja on korkeampi. Tämän alueen noudattaminen turvaa komponenttien luotettavuuden ja energiatehokkuuden. Lämpökartointi pitää tehdä varmistaakseen, että itse palvelinrakkojen tuloilman lämpötila vastaa tavoiteltua arvoa, koska huoneen tasolla asetetut lämpötilat poikkeavat usein mitatuista lämpötiloista palvelinrakkojen kohdalla korotetun lattian läheisyydessä.
Kysymys
Miksi ilmavirtahallinta on tärkeämpää kuin jäähdytyskapasiteetin lisääminen?
Vastaus: Ilmavirtahallinta ohjaa olemassa olevaa kylmää ilmaa sinne, missä lämpö syntyy, joten toimitettu jäähdytys saavuttaa palvelinrakon sen sijaan, että se ohitus kulkee sen ohi. Huono säilytys mahdollistaa syöttöilman ja poistoilman sekoittumisen, mikä tuhlataan kapasiteettia. Vuotojen korjaaminen ja suuritehoisten aksiaalipuhaltimien käyttö lämpöpylvästen kiinniottamiseen on yleensä edullisempaa kuin suurempien puristimien hankinta. Tasapainoinen ilmavirta pitää jäähdytyskuorman hallinnassa ja vähentää energiaa, joka kuluu ilman liikuttamiseen ilman, että se koskaan pääsee kuumaan komponenttiin.
Kysymys
Kuinka CFM-sovitus tehdään huoneen lämpötiukkuuden perusteella?
Vastaus: CFM-mitta määritetään kokonaissähkökuorman perusteella: noin 160 CFM kilowattia kohden, kun ilman lämpötila laskee 10 °C:een sisään- ja ulostulopisteiden välillä. Mittaa lämpötiukkuus kullekin kaapille, summaa rakkien arvot ja valitse yksiköt, joiden yhteinen CFM-arvo kattaa kokonaistarpeen turvallisuusvaralla. Lämpökartointi paljastaa, mitkä käytävät vaativat lisäilmanvirtaa. CFM:n sovittaminen mitattuun kuormaan estää liiallisen turbulenssin aiheuttaman ylikokoamisen ja liian pienien ilmavirtausten aiheuttaman kuumien alueiden muodostumisen tietokeskän lattialle.
Kysymys
Voiko korkean ilmavirtauksen aksiaalipuhaltimen korvata tarkkuus-CRAC-yksikön?
Vastaus: Aksiaalipuhaltin tukee, mutta ei korvaa CRAC-yksikköä, koska se siirtää ilmaa ilman että lämpö poistetaan jäähdytysprosessin avulla. Se tasapainottaa lämpötilajakaumaa kiinnittämällä nousupilviä ja parantamalla ilmanvaihdon hallintaa paluuilman suuntaan. Sen yhdistäminen rakkikoolla ja asianmukaiseen eristykseen laajentaa olemassa olevan laitoksen hyödyllistä kapasiteettia. Aksiaalipuhaltimen käsitteleminen jäähdytyksen täydentönä, ei korvaajana, pitää tietokeskuksen turvallisissa käyttörajoissa.
Kysymys
Missä suuritehoiset aksiaaliyksiköt tulisi sijoittaa tehokkaimmin toimiakseen?
Vastaus: Sijoita yksiköt estämään nousseaa lämmintä ilmaa kuuman käytävän yläosassa ja paluupolun läheisyyteen tai korotetun lattian tyhjiöön, jotta kaukana olevat laatat saavat uudelleen energiaa. Älä puhalla kaapelikiskoja kohti eikä aiheuta turbulenssia, joka häiritsee naapurirakkojen jäähdytystä. Oikea sijoitus, joka vahvistetaan lämpökartoituksella käyttöönoton jälkeen, palauttaa tasaisen ilmanjakelun ja pitää lämpötilajakauman tasapainossa, kun palvelinhuoneen kuorma muuttuu ajan myötä.