उच्च प्रवाह वाला अक्षीय पंखा बड़े सर्वर कमरे के आंतरिक तापमान वितरण को कैसे संतुलित करता है

आधुनिक सर्वर कमरे कंप्यूटिंग शक्ति को घटते क्षेत्रफल में केंद्रित करते हैं, जिससे ऊष्मा उत्पादन पुराने शीतलन व्यवस्थाओं की तुलना में तेज़ी से होता है। एक उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा मामूली स्थैतिक दबाव पर बड़ी मात्रा में वायु को स्थानांतरित करता है, जो अधिकांश डेटा केंद्र फर्शों पर खुले, कम प्रतिरोध वाले मार्गों के अनुकूल है। जब ऐसे पंखे को सोच-समझकर तैनात किया जाता है, तो यह गर्म और ठंडे स्थानों को कम कर देता है, ताकि प्रत्येक सर्वर रैक को ठंडी वायु की स्थिर आपूर्ति मिल सके।

घने कमरों में तापमान वितरण क्यों विफल हो जाता है

बढ़ती ऊष्मा घनत्व कैसे पुरानी वायु प्रवाह व्यवस्थाओं को अक्षम बना देती है

आज एकल कैबिनेट दस साल पहले की तुलना में पूरी पंक्ति से अधिक वॉट खींच सकता है, क्योंकि ऊष्मा घनत्व बढ़ रहा है। पुरानी परिधि शीतलन प्रणाली धीमे और समान ऊष्मा लाभ की परिकल्पना करती है, लेकिन घने रैक स्थानीय ऊष्मा धाराएँ बनाते हैं जो ऊपर की ओर फैलती हैं और पुनर्चक्रित हो जाती हैं। उन धाराओं को रोकने के लिए स्थापित उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा गर्म वायु को आसानी से दूर कर देता है, इससे पहले कि वह संलग्न उपकरणों के आवाह भाग में वापस प्रवेश करे। गर्म क्षेत्र के पार वायु को किनारे से किनारे ले जाना (छत के माध्यम से वापसी के बजाय) तापीय स्तरीकरण को कम करता है और तापमान वितरण को एशरे टीसी9.9 के लक्ष्यों के निकट बनाए रखता है।

तापीय मानचित्रण के माध्यम से छिपे हुए तापीय प्रवणता का पता लगाना

थर्मल मैपिंग सेंसर और अवरक्त स्कैन का उपयोग करती है जो रैक, टाइल्स और उठाए गए फर्श के ऊपर के स्थान पर वास्तविक तापमान वितरण को रिकॉर्ड करते हैं। यह डेटा दिखाता है कि ठंडी गली का निचला हिस्सा ठंडा है, लेकिन ऊपर की ओर गर्म हो जाता है, या गर्म गली में केबल कटआउट के रिसाव के कारण तापमान में अचानक वृद्धि होती है। ये तापमान प्रवणताएँ वायु प्रवाह प्रबंधन में कमी को दर्शाती हैं, न कि क्षमता में कमी को। मैपिंग अनुमानों को एक योजना में बदल देती है: इंजीनियर देख सकते हैं कि वापसी और आपूर्ति वायु कहाँ स्थिर हो जाती है, फिर कमजोर बिंदुओं को ठीक करने के लिए अतिरिक्त उच्च प्रवाह अक्षीय पंखे की उचित क्षमता निर्धारित करते हैं, बजाय अत्यधिक आकार वाले उपकरणों के चयन के।

ठंडी गली और गर्म गली के संरक्षण अंतराल को बंद करना

संरक्षण पहली रक्षा-रेखा है, फिर भी छोटे-छोटे अंतर इसे विफल कर देते हैं। एक अनसील केबल पोर्ट या एक लुप्त ब्लैंकिंग पैनल से ठंडे एयर ऐसल की हवा गर्म एयर ऐसल में सीधे प्रवेश कर जाती है, जिससे आपूर्ति की गई शीतलन ऊर्जा व्यर्थ हो जाती है। जब ठंडे एयर ऐसल और गर्म एयर ऐसल की सीमाएँ सील कर दी जाती हैं तथा आपूर्ति की गई हवा को पुनर्चक्रण के विरोध में संघर्ष नहीं करना पड़ता, तो वायु प्रवाह प्रबंधन में सुधार होता है। एक उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा संरक्षण का समर्थन करता है, क्योंकि यह उत्पत्ति स्थान पर ऊष्मा को निकालता है और धाराओं को अलग रखने वाले दाब अंतर को बढ़ाता है। एएनएसआई/एशरे के मार्गदर्शन के अनुसार, संरक्षण और वायु प्रवाह को एक ही प्रणाली माना जाता है; अतः रिसावों को ठीक करना अक्सर अतिरिक्त शीतलन क्षमता (टनेज) जोड़ने से अधिक प्रभावी होता है।

संतुलित शीतलन के लिए उच्च-मात्रा वायु प्रवाह का आकार निर्धारित करना और स्थापित करना

सीएफएम को मापे गए शीतलन भार के साथ समायोजित करना

किसी भी अपग्रेड में मुख्य प्रश्न यह है कि कमरे को कितनी वायु की आवश्यकता है। सीएफएम (घन फुट प्रति मिनट) को शीतलन भार के अनुरूप समायोजित किया जाना चाहिए, न कि अनुमानित किया जाना चाहिए। एक सरल नियम: प्रत्येक किलोवाट ऊष्मा के लिए, १० °से. के आपूर्ति-से-वापसी उभार पर लगभग १६० सीएफएम की आवश्यकता होती है। प्रत्येक कैबिनेट के प्रति ऊष्मा घनत्व को मापें, रैक्स को जोड़ें, और ऐसी इकाइयाँ चुनें जिनका संयुक्त सीएफएम कुल आवश्यकता को सुरक्षित मार्जिन के साथ पूरा करे। अत्यधिक आकार की इकाइयाँ ऊर्जा बर्बाद करती हैं; छोटे आकार की इकाइयाँ गर्म क्षेत्र छोड़ देती हैं। जब यह गणना दिखाती है कि कमरे के स्तर पर आपूर्ति अपर्याप्त है लेकिन डक्टेड दबाव कम है, तो उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा अपना स्थान प्राप्त कर लेता है।

उठाए गए फर्श प्लेनम का उपयोग वितरण मार्ग के रूप में

कई डेटा केंद्र लेआउट कोल्ड एयर को उठाए गए फर्श प्लेनम के माध्यम से और प्रत्येक सर्वर रैक के नीचे के छिद्रित टाइल्स से बाहर धकेलते हैं। प्लेनम एक कम वेग वाला डक्ट का काम करता है, लेकिन सीआरएसी यूनिट से दूरी के साथ दबाव कम हो जाता है और दूर के रैक्स को हवा की कमी हो जाती है। प्लेनम में या किसी टाइल पर लगाया गया उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा उस प्रवाह को फिर से सक्रिय करता है जो कोल्ड एयर एलाइज़ की ओर जाता है। सावधानीपूर्ण स्थापना से केबल ट्रे में हवा के प्रवेश या पड़ोसी रैक कूलिंग को बाधित करने वाली टर्बुलेंस के निर्माण को रोका जाता है। आईएसओ १४६४४ वायु प्रवाह-समानता प्रथाएँ तब भी उपयोगी अनुशासन प्रदान करती हैं जब कमरे का वर्गीकरण नहीं किया गया हो।

रैक कूलिंग का कमरे के स्तर के वायु प्रवाह के साथ युग्मन

बिंदु-समाधान और कमरे-समाधान प्रतिद्वंद्वी नहीं हैं। रैक शीतलन सबसे गर्म कैबिनेटों को संभालता है, जबकि उच्च-मात्रा वाली कमरे की वायु प्रवाह गर्मी के गलियारों और कैबिनेटों के ऊपर जमा होने से रोकती है। जब ये दोनों परतें सहयोग करती हैं, तो तापमान वितरण संतुलित बना रहता है: स्थानीय इकाइयाँ चोटी के तापमान को पकड़ती हैं, और अक्षीय पंखा अवशिष्ट गर्मी को वापसी की ओर साफ़ कर देता है। यह परतदार दृष्टिकोण उस सिद्धांत का पालन करता है कि वायु प्रवाह प्रबंधन, कंप्रेसर क्षमता में वृद्धि करने की तुलना में सस्ता है।

एक कोलोकेशन प्रदाता एक जिद्दी गर्म गलियारे को पुनः संतुलित करता है

परिदृश्य और सामना की गई समस्या

एक कोलोकेशन प्रदाता, जो एक मध्यम आकार के डेटा केंद्र का संचालन कर रहा था, को एक गर्म गलियारे में ७ °से. का अधिक तापमान देखने को मिला, जबकि सीआरएसी संयंत्र स्वस्थ था। तापीय मानचित्रण ने खुले रैकों के ऊपर गर्म वायु के पुनर्चक्रण और पड़ोसी ठंडे गलियारे में उसके मिलने को दर्शाया। शीतलन भार पर्याप्त था, लेकिन कमरे के स्तर पर वायु प्रवाह प्रबंधन विफल हो गया था, जिससे उस पंक्ति के सर्वर रैक के प्रवेश बिंदुओं का तापमान डिज़ाइन उद्देश्य से अधिक गर्म हो गया।

अपनाया गया समाधान और उसका प्रभाव

इंजीनियरों ने ब्लैंकिंग पैनलों को सील किया, एक रिसने वाले केबल पोर्ट की मरम्मत की, और गर्म हवा को पकड़ने तथा उसे रिटर्न की ओर धकेलने के लिए एयरलाइन की छत पर उच्च प्रवाह अक्षीय पंखे लगाए। कुछ दिनों के भीतर गर्म एयरलाइन ASHRAE TC9.9 के मानकों के भीतर वापस आ गई, और पूरी पंक्ति में तापमान वितरण केवल कुछ डिग्री के अंतर तक समतल हो गया।

खरीद, निरीक्षण और रखरखाव के लिए दिशा-निर्देश

खरीद से पहले क्या जाँच करना है

वास्तविक प्रणाली प्रतिरोध पर अंकित CFM की पुष्टि करें, मुक्त वायु आँकड़ों के आधार पर नहीं; साथ ही मोटर के प्रकार और सुरक्षा श्रेणी की जाँच करें। निरंतर कार्य के लिए ब्रशलेस आउटर-रोटर मोटरें, शुद्ध-ताँबे की वाइंडिंग्स और उच्च-सटीक बॉल बेयरिंग्स उपयुक्त हैं, जबकि धूल या टपकने के जोखिम वाले क्षेत्रों में IP44 या IP54 रेटिंग्स महत्वपूर्ण हैं। CE और UKCA प्रलेखन इकाई के साथ आना चाहिए, तथा पंखे का वक्र वायु प्रवाह बनाम दबाव मानचित्र पर कार्य बिंदु को दक्ष क्षेत्र में स्थित करना चाहिए।

कमीशनिंग और निरंतर रखरखाव

स्थापना के बाद, तापीय मैपिंग आधार रेखा के सापेक्ष इनलेट और आउटलेट तापमान को रिकॉर्ड करें। धूल भरे स्थानों पर मासिक आधार पर फ़िल्टर मीडिया का निरीक्षण करें, और असंतुलन के संकेत के रूप में बेयरिंग के शोर या कंपन की जाँच करें। एक सरल रखरखाव कार्यक्रम—इम्पेलर्स की सफ़ाई, फ़ास्टनर्स की पुष्टि, गति नियंत्रण की सत्यापना—चालू करने के बाद प्रदर्शन की रक्षा करता है और डेटा केंद्र को उसके नियोजित तापमान वितरण बैंड के भीतर बनाए रखता है।

संतुलित तापमान वितरण को बनाए रखना

संतुलित शीतलन एक बार का उपाय नहीं है। किसी भी लेआउट परिवर्तन के बाद कमरे का पुनः मैपिंग करें, क्योंकि किसी सर्वर रैक को स्थानांतरित करने से शीतलन भार प्रभावित होता है और पुराने तापमान प्रवणता पुनः खुल सकते हैं। वायु प्रवाह प्रबंधन के अनुशासन—सील किए गए संरक्षण, सही टाइल खुलना, और दस्तावेज़ित उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा स्थापना—को बनाए रखें, ताकि डेटा केंद्र के विस्तार के साथ तापमान वितरण अनुशंसित बैंड के भीतर बना रहे।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

प्रश्न

ASHRAE TC9.9 डेटा केंद्र के लिए कौन-सी तापमान सीमा की सिफ़ारिश करता है?

उत्तर: एश्रेये टीसी9.9 की सिफारिश है कि कक्षा ए1 और ए2 उपकरणों के ठंडे गलियारे के प्रवेश द्वार के लिए 18–27 °से का अनुशंसित तापमान सीमा होनी चाहिए, जबकि कुछ कक्षाओं के लिए अधिकतम स्वीकार्य सीमा थोड़ी ऊँची हो सकती है। इस सीमा के भीतर रहने से घटकों की विश्वसनीयता और ऊर्जा दक्षता दोनों की रक्षा होती है। तापीय मानचित्रण का उपयोग वास्तविक सर्वर रैक के प्रवेश तापमान की पुष्टि के लिए किया जाना चाहिए, क्योंकि कमरे के स्तर के निर्धारित मान अक्सर उठाए गए फर्श के निकट मापे गए रैक की वास्तविक स्थितियों से भिन्न होते हैं।

प्रश्न

वायु प्रवाह प्रबंधन, शीतलन क्षमता बढ़ाने की तुलना में अधिक महत्वपूर्ण क्यों है?

उत्तर: वायु प्रवाह प्रबंधन मौजूदा ठंडी वायु को उस स्थान पर निर्देशित करता है जहाँ ऊष्मा उत्पन्न होती है, ताकि प्रदान किया गया शीतलन सर्वर रैक तक पहुँचे और उससे चूक न जाए। खराब संरक्षण के कारण आपूर्ति वायु और प्रत्यावर्तन वायु में मिश्रण हो जाता है, जिससे क्षमता व्यर्थ चली जाती है। रिसाव को ठीक करना और ऊष्मा के धुंधले स्तंभों को रोकने के लिए उच्च-आयतन अक्षीय इकाइयों का उपयोग करना, आमतौर पर बड़े कंप्रेसरों की तुलना में सस्ता होता है। संतुलित वायु प्रवाह शीतलन भार को नियंत्रण में रखता है और उस वायु को ले जाने में लगने वाली ऊर्जा को कम करता है जो कभी भी गर्म घटक तक नहीं पहुँचती।

प्रश्न

सीएफएम को कमरे के ऊष्मा घनत्व के साथ कैसे मिलाया जाता है?

उत्तर: सीएफएम का आकार कुल शीतलन भार के आधार पर निर्धारित किया जाता है: लगभग १६० सीएफएम प्रति किलोवाट, जब आपूर्ति-से-वापसी तापमान में १० °से की वृद्धि हो। प्रत्येक कैबिनेट के अनुसार ऊष्मा घनत्व को मापें, रैक्स के मानों को जोड़ें, और ऐसी इकाइयाँ चुनें जिनका संयुक्त सीएफएम कुल भार को सुरक्षित मार्जिन के साथ संतुलित करे। तापीय मैपिंग यह दर्शाती है कि डेटा केंद्र के किन एयरलेस में अधिक वायु की आवश्यकता है। मापे गए भार के अनुसार सीएफएम को समायोजित करने से डेटा केंद्र के फर्श पर अत्यधिक टर्बुलेंस या गर्म क्षेत्रों के अपर्याप्त शीतलन की समस्या से बचा जा सकता है।

प्रश्न

क्या उच्च प्रवाह अक्षीय पंखा एक सटीक सीआरएसी इकाई की जगह ले सकता है?

उत्तर: अक्षीय पंखा एक सीआरएसी इकाई का समर्थन करता है, लेकिन उसकी जगह नहीं लेता, क्योंकि यह शीतलन के माध्यम से ऊष्मा को हटाए बिना वायु को गति प्रदान करता है। यह ऊष्मा के धुंधले स्तंभों को पकड़कर और वापसी की ओर वायु प्रवाह प्रबंधन को सुधारकर तापमान वितरण को पुनः संतुलित करता है। इसे रैक शीतलन और उचित संरक्षण के साथ जोड़ने से मौजूदा संयंत्र की उपयोगी क्षमता बढ़ जाती है। अक्षीय पंखे को शीतलन का पूरक मानने के बजाय उसका विकल्प मानने से डेटा केंद्र सुरक्षित संचालन सीमाओं के भीतर बना रहता है।

प्रश्न

उच्च-मात्रा वाली अक्षीय इकाइयों को सबसे प्रभावी ढंग से काम करने के लिए कहाँ स्थापित किया जाना चाहिए?

उत्तर: इकाइयों को गर्म ऐलिस के शीर्ष पर ऊपर की ओर उठती गर्म हवा को रोकने के लिए और वापसी मार्ग के पास, या दूर के टाइल्स को पुनः ऊर्जित करने के लिए उठाए गए फर्श के प्लेनम के भीतर स्थापित करें। केबल ट्रे में हवा को धकेलने या पड़ोसी रैक शीतलन को बाधित करने वाली टर्बुलेंस पैदा करने से बचें। सही स्थापना, जिसे चालू करने के बाद थर्मल मैपिंग द्वारा पुष्टि की जाती है, समान वितरण को बहाल करती है और सर्वर कमरे के भार में समय के साथ होने वाले परिवर्तन के दौरान तापमान वितरण को संतुलित रखती है।