Kuinka korkean nopeuden ilmanliikuttajatuuletin poistaa kuumaa ilmaa palvelinrakossa

Kuuman ilman kertyminen kuormitetun kaapin yläosaan heikentää hiljaa kaikkia sen alapuolella olevia laitteita. Oikean kokoisen korkean nopeuden ilmanvaihtopuhaltimen avulla tämä tilanne muuttuu: puhallin pakottaa suunnattua, korkean nopeuden ilmavirtaa rakon läpi, jolloin lämmin poistoilma ei voi laskeutua ja päästä takaisin kylmään käytävään. Tiukassa palvelinrakkojen jäähdytyksessä ero vakaiden tulotilanteiden ja hitaasti kasvavien kuumakohtien välillä riippuu siitä, vaihtuuko ilma todella vai ainoastaan sekoitetaanko sitä suljetussa tilassa.

Kun kuuma ilma kertyy rakon yläosaan

Kolokointioperaattorin rakon yläosan kuumakohta

Alueellinen colocation-toimija käytti 42U-kabinetteja, joissa oli laskentasolmuja ja tallennussolmuja. Tiimi huomasi, että kabinetin yläosassa sijaitsevat lämpötilantunnistimet ilmoittivat lämpötiloista, jotka olivat huomattavasti yläpuolella aseteltua tavoitetta, kun taas alaosan yksiköt pysyivät sallitulla alueella. Alkuvaiheessa epäiltiin huoneen CRAC-yksiköiden olevan syyllisiä, joten ilman syöttöpaineen korotettiin – tämä lisäsi kuitenkin vain melua ilman, että lämpötilaero tasoittuisi.

Käännepiste saavutettiin, kun kabinetin takaa asennettiin korkean nopeuden ilmanvaihtopuhallin, joka oli kiinnitetty siten, että se imaisi poistoilmaa ylöspäin erilliseen kanavaan sen sijaan, että ilma olisi levinnyt takaisin kabinetin yläreunan yli. Muutoksen jälkeen kabinetin yläosassa sijaitsevat tunnisteet siirtyivät takaisin kohti huoneen perustasoa ja lämpötilaero tasoittui. Mitään julkaistua tehokkuuslukua ei esitetä; hyöty ilmeni tunnisteiden lukemien yhtenevyytenä, mikä oli varovainen ja paikan päällä tarkistettavissa oleva havainto.

Miten ilman kierrätys aiheuttaa lämmön kertymisen ja laukaisee lämpötilan kiihtyvän nousun

Palvelimet imaisevat viileän ilman sisään etupuolelta ja työntävät lämpimän poistoilman takapuolelta. Kun tämä takapuolinen poistoilma ei pääse pois mihinkään, se nousee ylöspäin, kohtaa yläpaneelin ja kääntyy takaisin ylemmän laitteen etupuolisten ilmanottoaukkojen kautta. Tämä kierrätyslenkki tarkoittaa, että jokainen laite hengittää omaa jätteilämpöään. Korkean nopeuden ilmanliikuttajatuuletin on hyödytön tämän ongelman ratkaisemiseen, ellei poistoilman reitti ole eristetty sisäänvirtausreitistä, koska yhteisen ilman sekoittaminen vain jakaa lämpöä uudelleen.

Kabinetin sisällä staattinen paine laskee, kun virtaus hidastuu ja komponenttien liitoskohtien lämpötilat nousevat. Kun sisäinen tuuletin kiihdyttää kompensoimaan tätä, se lisää lämpöä jo siihen suljetussa tilavuuteen. Tämä takaisinkytkentä aiheuttaa itsevahvistuvan lämpötilan kärähtämisen, jota huoneen tasolla oleva järjestelmä ei voi korjata kabinetin ulkopuolelta. Kierrätyslenkin katkaisemiseen tarvitaan ilman siirtäminen kokonaan kabinetin ulkopuolelle, ei pelkästään paikallista kiihdytystä.

Rakkojen tasolla tapahtuva ilmavirtaus ja miksi staattinen paine on tärkeä

CFM:n lukeminen staattisen paineen suhteen kabinetissa

Tietolehden ilmanvaihtokapasiteetin arvo (CFM) mitataan vapaassa ilmavirrassa ilman esteitä. Kiskolla tuuletin työntää ilmavirtaa vasten sisäänottosuodattimia, kaapelinhallintajärjestelmiä ja rei’itettyjä paneeleja. Merkityksellinen luku on toimitettu ilmavirta järjestelmän staattisessa paineessa, ei etiketissä mainittu huippuarvo CFM. Korkean nopeuden ilmanvaihtotuuletin, joka perustuu ulkorotoriseen tasavirtamoottoriin ja sinkittyyn teräsimppuriihin, säilyttää suorituksensa kuormitettuna, koska impulleri kestää painetta siinä missä kevyempiä aksiaalisia malleja ei voida käyttää täydellä teholla. Hankinnoissa tulisi pyytää paine–ilmavirtakäyrää ja valita toimintapiste, ei pelkkä otsikkoluku.

Paikat, joista kuumaa ilmaa poistuu ja joihin se palaa

Kahden polun avulla määritellään hyllyilman kiertosuunta: ilmanotto kylmästä käytävästä eteenpäin ja poisto takaa paluuilmakanavaan. Kuuma ilma palaa takaisin, kun poistopolku on tukossa tai lyhyempi kuin ilmanottopolku. Aukot tyhjentävien levyjen ympärillä, tiukentamattomat kaapelileikkausaukot ja puuttuvat katon kannakset mahdollistavat lämpimän ilman vuodon eteenpäin. Näiden vuotojen sulkeutuminen maksaa huomattavasti vähemmän kuin lisätuulettimien asentaminen. Tavoitteena on selkeä erottelu, jotta kaapin ilmanvaihtotuuletin liikuttaa ilmaa vain yhteen suuntaan.

Soveltuu ASHRAE:n ilmanottolämpötilasuositusten mukaisesti

Sallitut ilmanottolämpötilat ja niiden ylittämisen kustannukset

ASHRAE:n tekninen komitea 9.9 julkaisee lämpöohjeita, jotka määrittelevät suositellut ja sallitut tuloilman lämpötilavälit tietotekniikkalaitteille; yleensä suositeltava lämpötila on noin 27 °C ja yläraja monille luokille noin 32 °C. Näiden rajojen ylittyminen lyhentää komponenttien elinikää ja aiheuttaa suorituskyvyn rajoituksen, joka hiljaa vähentää kapasiteettia. Korkean nopeuden ilmanvaihtopuhallin pitää tuloilman lämpötilan näiden rajojen sisällä estämällä paikallista ylikuumenemista kabinetin yläosassa, mikä turvaa käytettävyyden ja laitteiston kestävyyden ilman että koko huonetta jäähdytetään liiallisesti.

Järjestely, joka estää ilman kierrättämisen

Fyysinen järjestely on tärkeämpi kuin pelkkä nopeus. Asenna poistoventilaattorit yläosan takaa, jotta kuumenemisen aiheuttama kevyempi ilma voidaan kerätä ennen kuin se kääntyy takaisin kylmään käytävään. Korkean nopeuden ilmanvaihtoventilaattori toimii tässä järjestelyssä ja imaisee lämmin poistoilma ylöspäin lyhyen kanavan kautta, kun taas peittolevyt ja tiukat mutkikkaat tiivistykset pitävät kylmän ilman virran eristettynä. Sen PWM-ohjaus säätää käyttöjaksoa vastaamaan todellista kuormitusta, mikä pitää tulovirran lämpötilan vakiona ja säästää energiaa vähäisen liikenteen aikana. Tämä järjestely on tehokkaampi kuin pelkkä suuremman ilmavirtauksen ohjaaminen oireen kohteeseen.

Kaapin ilmanvaihtoventilaattorin valinta ja huolto

Mitä tarkistaa teknisestä tiedosta ennen ostoa

Lue paine-virtauskäyrä odotetun staattisen paineen kohdalla ja vahvista IP-luokitus (IP44 tai IP54 pölyisille paikoille). Tarkista käyttölämpötila-alue – mallit, joiden luokitus on −25 °C–+90 °C, soveltuvat useimpiin tietokeskusympäristöihin. Tarkista laakerityyppi: tuodut tarkkuuspallolaakerit pidentävät elinikää jatkuvassa käyttötilassa. Vahvista CE-, UKCA- tai IEC/EN-mukaisuus ja etsi kestävyyden merkkejä, kuten puhtaasta kuparista tehtyjä käämiä ja sisäistä lämpöylikuormitussuojaa. Varmista, että jännite ja runkon mitat ovat yhteensopivia kaapin kanssa ennen tilausta.

Asennuksen asettelu ja huoltovälit

Asenna laite niin, että poistoilma pääsee pois hyllynpäältä lyhyen kanavan kautta eikä vapaana poistona, joka jakaa lämpöä uudelleen. Pidä imu-suodattimet helposti saatavilla kuukausittaisia tarkastuksia varten pölyisissä paikoissa ja neljännesvuosittain puhtaille tiloille. Kuuntele laakerien melua ja seuraa RPM:n heilahtelua varhaisina vianilmaisimina. Valurautainen alumiininen kotelo kestää värähtelyä, mutta tarkista kiinnitys uudelleen ensimmäisen viikon jälkeen. Suunnittele puolivuosittainen impellorin puhdistus ja lämpöylikuormitussuojan toimintatarkastus, koska tasainen lämmönjakautuminen riippuu tästä säännöllisestä huollosta enemmän kuin huipputehoista.

Palvelinrakkojen kuumat kohdat ratkaistaan harvoin viileämmillä tiloilla; ne ratkaistaan tarkalla ilman kulun ohjaamisella. Korkean nopeuden ilmanliikuttajatuuletin, johon yhdistetään peittolevyt, tiukennetut aukot ja ylä-/takapuolen poistoilman reitti, katkaisee lämpötilan kiihtymisen aiheuttavan uudelleenkierroksen silmukan. ASHRAE:n sisääntulon suosituksia noudattamalla ja valitsemalla tuuletin sen paine-virtauskäyrän perusteella – ei vapaan ilmavirran CFM-arvon perusteella – varmistetaan, että laitteet pysyvät turvallisissa lämpötilarajoissa. Laitekannan pitkäaikainen suorituskyky säilyy säännöllisen laakerien, suodattimien ja impellerin tarkastelun avulla.

Usein kysytyt kysymykset

Kysymys

Mikä aiheuttaa kuumenemisen palvelinrakon yläosassa?

Vastaus: Kuuma ilma nousee luonnostaan, ja kun takapuolen poistoilma ei pääse pois riittävän nopeasti, se kiertää takaisin yläpaneelin yli ylemmän yksikön etupuolisten ilmanottoaukkojen kautta. Tämä uudelleenkierros pidättää lämmin ilman kaapissa. Estyneet poistoilman reitit, puuttuvat peittolevyt ja tiukentamattomat kaapelointiavaukset pahentavat ongelmaa. Lopputuloksena on lämpötilagradientti, jossa yläosan laitteet toimivat kuumemmin kuin alaosan laitteet, mikä heikentää pitkäaikaista luotettavuutta.

Kysymys

Mihin ilmanpoistopuhallin tulisi asentaa, jotta ilmankierto estetään?

Vastaus: Asenna puhallin kaapin yläosaan ja takareunaan, jotta se kerää nousseita kuumia ilmavirtauksia ennen kuin ilma ehtii kiertää eteenpäin. Yhdistä se tyhjälevyihin ja tiukkuihin kaapelikierukoihin, jotta kylmät ja lämpimät ilmavirtaukset pysyvät erillään. Lyhyt takana kulkeva poistoputki ohjaa poistuvan ilman suoraan huoneen takaisinottoon. Tämä järjestely pakottaa ilmavirran kulkemaan yhteen suuntaan ja estää lämpimän ilman palaamisen kylmälle käytävälle rakin yläpuolelle.

Kysymys

Miten ASHRAE:n suositukset liittyvät rakin jäähdytykseen?

Vastaus: ASHRAE TC 9.9 määrittelee suositellut ja sallitut sisääntulevan ilman lämpötilarajat tietotekniikkalaitteille, yleensä noin 27 °C suositeltava lämpötila ja korkeammat sallitut rajat. Näiden rajojen noudattaminen estää suorituskyvyn rajoittamista ja pidentää laitteiston elinikää. Rakin tasolla olevat puhaltimet auttavat pitämään rakin yläosan sisääntulot lämpötilarajojen sisällä eikä paikallisesti kuumia alueita muodostu. Ohje antaa tavoitteen; puhaltimien sijoittelu toteuttaa sen.

Kysymys

Miksi staattinen paine on tärkeämpi kuin huippu-CFM?

Vastaus: Ilmavirtaluku CFM ilman vastusta mitataan ilman vastusta, mutta todellinen kabinetti lisää suodattimia, paneeleja ja kaapeleita, jotka aiheuttavat takaiskuun. Hyödyllinen mittari on toimitettu ilmavirta järjestelmän staattisessa paineessa. Tuuletimet, jotka säilyttävät paine–ilmavirtakäyränsä kuormitettaessa, siirtävät todellista ilmaa esteiden läpi. Valinta pelkän huippu-CFM:n perusteella johtaa yli- tai aliventiloituun laitteistoon tai rintarautaan, kun se eniten tarvitaan.

Kysymys

Milloin kabinetin tuuletinten suodattimet tulee tarkistaa?

Vastaus: Korkean nopeuden ilmanliikuttajatuulitin toimii yhtä hyvin kuin sen rajoittamaton ottelu. Pölyisissä ympäristöissä tarkistetaan ja puhdistetaan suodattimet kuukausittain; puhtaissa tietokeskuksissa neljännesvuosittainen tarkistus riittää. Seurataan RPM:n poikkeamaa ja laakerien melua varhaisina vianilmaisimina sekä puhdistetaan impelleri puolivuosittain. Kiinnitys tarkistetaan uudelleen ensimmäisen viikon jälkeen käynnistymisestä. Säännöllinen huolto säilyttää ilmavirran ja estää rintaraudan yläosan kuumuuskohtien paluun.