Kaip didelio našumo ašinis ventiliatorius subalansuoja temperatūros pasiskirstymą didelėje serverių patalpoje

Šiuolaikinėse serverių patalpose skaičiavimo galia suskoncentruojama vis mažesniame plote, todėl šiluma generuojama greičiau, nei senosios aušinimo schemos gali ją pašalinti. Aukšto našumo ašinė ventiliatorius perneša didelį oro kiekį esant vidutine statine slėgio reikšme, todėl jis tinkamas atviram, mažo pasipriešinimo keliui, kuris dažnai būna daugelyje duomenų centrų grindyse. Protingai įdiegus tokį ventiliatorių, karštos ir šaltos vietos išlyginamos, todėl kiekvienai serverių stovui tiekiama stabilesnė šalto oro srovė.

Kodėl temperatūros pasiskirstymas sutrinka tankiai įrengtose patalpose

Kaip auganti šilumos tankis perkrauna senąjį oro srautą

Šiandien vienas spintelės korpusas gali sunaudoti daugiau vatų nei visą eilę prieš dešimtmetį, kai šilumos tankis didėja. Senosios perimetrinės aušinimo sistemos priima lėtą ir tolygią šilumos padidėjimą, tačiau tankios stalčių eilės sukuria lokalizuotus karščio srautus, kurie kyla aukštyn ir vėl cirkuliuoja. Aukšto našumo ašinis ventiliatorius, įrengtas taip, kad „perkirstų“ šiuos srautus, pašalina šiltą orą dar prieš tai, kai jis grįžta į gretimų įrenginių įsiurbimo angas. Oro judėjimas šonu per karštą zoną, o ne lubomis į grąžinimo kanalus, sumažina sluoksnijimą ir palaiko temperatūros pasiskirstymą arti ASHRAE TC9.9 rekomenduojamų verčių.

Paslėptų temperatūros gradientų nustatymas naudojant šiluminį žemėlapį

Šilumos žemėlapių kūrimas naudoja jutiklius ir infraraudonųjų spindulių nuskaitymus, kad būtų užfiksuota tikroji temperatūros pasiskirstymo būklė ant stalčių, plytelių ir pakeltos grindų erdvės. Šie duomenys parodo, kad šaltojo pralaidumo eilė apačioje yra vėsi, tačiau viršuje šiltesnė, arba kad karštojo pralaidumo eilė įkaista ten, kur kabelių išpjovos leidžia orui prasiskverbti. Tokios temperatūros gradientai rodo netinkamą oro srautų valdymą, o ne nepakankamą galios talpą. Žemėlapiai paverčia spėliojimus tiksliais veiksmų planais: inžinieriai mato, kur grįžtamojo ir paduodamojo oro srautai sustoja, o tada parenka papildomų aukšto naudingumo ašinių ventiliatorių vienetus, kad būtų pašalinti silpnieji taškai, o ne perdidinti įrangos galia.

Uždarant šaltojo ir karštojo pralaidumo eilių izoliacijos spragas

Apribojimas yra pirmoji gynybos linija, tačiau maži plyšimai jį pažeidžia. Neužsandarintas kabelių įėjimas arba trūkstamas uždengiamasis skydelis leidžia šaltam eilės orui „peršokti“ į karštą eilę, šitaip švaistant tiekiamą aušinimą. Oro srauto valdymas pagerėja, kai šalto ir karšto eilių ribos yra sandarios ir tiekiamasis oras nekovoja su cirkuliuojančiu oru. Didelio našumo ašinis ventiliatorius palaiko apribojimą ištraukdamas šilumą ties šaltiniu ir padidindamas slėgio skirtumą, kuris išlaiko oro srautus atskirais. ANSI/ASHRAE rekomendacijos laiko apribojimą ir oro srautą vieninga sistema, todėl plyšimų taisymas dažnai efektyvesnis nei papildomo aušinimo pajėgumų pridėjimas.

Didelio našumo oro srauto parinkimas ir įrengimas subalansuotam aušinimui

CFM parinkimas pagal išmatuotą aušinimo apkrovą

Pagrindinis klausimas bet kokio modernizavimo metu yra, kiek oro reikia patalpai. CFM (kubiniai pėdų vienetai per minutę) turi būti pritaikyti atitinkamai šaldymo apkrovai, o ne nuspėti. Paprastas taisyklė: kiekvienam kilovatui šilumos reikia maždaug 160 CFM esant 10 °C tiekimo ir grąžinimo temperatūrų skirtumui. Išmatuokite šilumos tankį kiekvienoje spintelėje, susumuojuke visus stalčius ir pasirinkite įrenginius, kurių bendras CFM viršytų bendrą reikalavimą su atsarga. Per dideli įrenginiai švaisto energiją; per maži palieka karštų vietų. Aukšto našumo ašinis ventiliatorius įsitvirtina tada, kai šis skaičiavimas rodo, kad patalpos lygio tiekimo oro kiekis nepakankamas, tačiau ortakių slėgis žemas.

Naudojant pakeltą grindų plenumą kaip oro pristatymo kelią

Daugelis duomenų centrų išdėstymų šaltą orą pateikia per pakeltos grindų plyšį ir išperforuotus plytelių elementus po kiekvienu serverių stovu. Plyšys veikia kaip žemo greičio ortakis, tačiau slėgis mažėja tolstant nuo CRAC vieneto, todėl nutolę stovai gauna nepakankamai oro. Aukšto našumo ašinis ventiliatorius, įmontuotas į plyšį arba į vieną iš plytelių, vėl padidina oro srautą link šaltojo eilės ruožo. Tiksli montavimo vieta padeda išvengti oro patekimo į kabelių dėžutes arba turbulencijos, kuri sutrikdo gretimų stovų aušinimą. Net jei patalpa nėra klasifikuota, ISO 14644 standarto reikalavimai dėl oro srauto vienodumo suteikia naudingą discipliną.

Stovų aušinimo derinimas su patalpos lygio oro cirkuliacija

Taškiniai sprendimai ir patalpų sprendimai nėra varžovai. Rack aušinimas tvarko karščiausias spintas, o didelio našumo patalpų oro srautas neleidžia susidaryti karščio kaupimuisi tarp eilučių ir virš spintų. Temperatūros pasiskirstymas lieka subalansuotas, kai abu sluoksniai veikia kartu: vietiniai įrenginiai pašalina temperatūros smailės, o ašinis ventiliatorius nukreipia likusį šilumos kiekį link grąžinimo angų. Šis sluoksninis požiūris remiasi principu, kad oro srauto valdymas yra pigesnis nei kompresoriaus galios padidinimas.

Kolokacijos tiekėjas išlygino užsispyrusią karštą eilutę

Scenarijus ir kyla problema

Kolokacijos tiekėjas, eksploatuojantis vidutinio dydžio duomenų centrą, pastebėjo, kad viena karšta eilutė buvo 7 °C karštesnė už kitas, nepaisant tinkamai veikiančios CRAC įrangos. Šiluminės žemėlapio analizė parodė, kad šiltas oras cirkuliavo per atviras spintas ir prasiskverbė į gretimą šaltą eilutę. Aušinimo apkrova buvo pakankama, tačiau patalpos lygio oro srauto valdymas nepavyko, todėl toje eilutėje esančių serverių spintų įėjimai buvo šiltesni nei numatyta projektuojant.

Priimtas sprendimas ir jo poveikis

Inžinieriai užsandarino uždengiamuosius skydelius, pašalino nuotėkio turintį kabelių angos jungtį ir pridėjo aukšto našumo ašinius ventiliatorius eilės lubose, kad sugautų kylantį karštį ir nukreiptų jį į grąžinimo sistemą. Per kelias dienas karštosios eilės temperatūra vėl patenka į ASHRAE TC9.9 leistinų ribų intervalą, o temperatūros pasiskirstymas visoje eilėje išlyginamas iki kelių laipsnių skirtumo.

Pirkimų, tikrinimų ir techninės priežiūros rekomendacijos

Ką reikia patikrinti prieš perkant

Patvirtinkite nurodytą oro srautą (CFM) esant faktinei sistemos varžai, o ne laisvojo oro duomenims, taip pat patikrinkite variklio tipą ir apsaugos klasę. Nuolatiniam veikimui tinkami bešepetiniai išorės rotoriaus varikliai su grynuoju vario apvijomis ir tiksliais rutuliniais guoliais, o IP44 arba IP54 apsaugos klasės yra svarbios vietose, kur gali būti dulkių ar lašėjimo pavojus. CE ir UKCA dokumentacija turi būti pridėta prie vieneto, o ventiliatoriaus charakteristika turi užtikrinti darbo taško padėtį efektyvios zonos – t. y. oro srauto ir slėgio diagramos efektyvumo srityje.

Įdiegimo ir nuolatinės priežiūros darbai

Po įdiegimo užfiksuokite įeinančios ir išeinančios temperatūros reikšmes, palygindami jas su šiluminio žemėlapio pradine būsena. Dustyse vietose kas mėnesį tikrinkite filtrų medžiagą ir stebėkite guolių triukšmą arba virpesius, kurie gali rodyti nesuvorintumą. Paprastas techninės priežiūros grafikas – impelerių valymas, tvirtinamųjų detalių patikrinimas ir greičio valdymo patvirtinimas – apsaugo našumą po paleidimo ir užtikrina, kad duomenų centras veiktų numatytoje temperatūros pasiskirstymo juostoje.

Palaikyti subalansuotą temperatūros pasiskirstymą

Subalansuotas aušinimas nėra vienkartinis sprendimas. Po bet kokio išdėstymo pakeitimo vėl sudarykite patalpos šiluminį žemėlapį, nes perkeldami serverių stalčius keičiame aušinimo apkrovą ir galime vėl atverti senus temperatūros gradientus. Laikykites oro srauto valdymo disciplinos – sandarios izoliacijos, tinkamo grindų plytelių atvėrimo ir dokumentuoto aukšto našumo ašinio ventiliatoriaus montavimo vietos – kad temperatūros pasiskirstymas liktų rekomenduojamoje juostoje, kai duomenų centras plečiasi.

Dažniausiai užduodami klausimai

Klausimas

Kokią temperatūros ribą ASHRAE TC9.9 rekomenduoja duomenų centrui?

Atsakymas: ASHRAE TC9.9 rekomenduoja 18–27 °C temperatūros intervalą šaltam koridoriui prie A1 ir A2 klasės įrangos įėjimo, o kai kurioms klasėms leistinas aukštesnis viršutinis ribos lygis. Šio intervalo laikymasis apsaugo komponentų patikimumą ir energijos naudojimo efektyvumą. Temperatūros žemėlapio sudarymas turi patvirtinti, kad faktinė serverių stovų įėjimo temperatūra atitinka tikslą, nes patalpos lygio nustatytos temperatūros dažnai skiriasi nuo išmatuotų temperatūrų prie pakeltos grindų arti serverių stovų.

Klausimas

Kodėl oro srauto valdymas yra svarbesnis nei papildomos aušinimo galios pridėjimas?

Atsakymas: Oro srauto valdymas nukreipia esamą šaltą orą į tas vietas, kur susidaro šiluma, todėl tiekiamas aušinimas pasiekia serverių stovus, o ne apeina juos. Netinkama izoliacija leidžia tiekiamajam orui maišytis su grįžtamuosiu oru, todėl dalis aušinimo galios eina niekam. Nuotėkio vietų pašalinimas ir didelės našumo ašiniai ventiliatoriai, kurie perima karštus oro srautus, dažniausiai kainuoja mažiau nei didesni kompresoriai. Subalansuotas oro srautas padeda kontroliuoti aušinimo apkrovą ir sumažina energijos sąnaudas, kurios būtų išleistos orui judinti, kai jis vis tiek nepasiekia įkaitusių komponentų.

Klausimas

Kaip CFM pritaikoma kambario šilumos tankiui?

Atsakymas: CFM parinkimas remiamas bendru aušinimo apkrova: maždaug 160 CFM vienam kilovatui esant 10 °C tiekiamo oro ir grąžinto oro temperatūrų skirtumui. Išmatuokite šilumos tankį kiekvienam šaukštui, susumuočiukite visus stalčius ir pasirinkite vienetus, kurių bendras CFM viršytų bendrą reikiamą CFM su atsarga. Šiluminis žemėlapis parodo, kurios eilės reikalauja daugiau oro. CFM pritaikymas išmatuotai apkrovai padeda išvengti per didelio srauto turbulencijos ir per mažo srauto karštos vietos duomenų centro grindyse.

Klausimas

Ar aukšto našumo ašinis ventiliatorius gali pakeisti tikslų CRAC vienetą?

Atsakymas: Ašinis ventiliatorius palaiko, bet nekeičia CRAC vieneto, nes jis judina orą be šilumos pašalinimo per aušinimą. Jis pakartoja temperatūros pasiskirstymą, sugaudydamas karšto oro srautus ir gerindamas oro cirkuliaciją link grąžinimo angų. Jo derinimas su stalčių aušinimu ir tinkama izoliacija padidina esamos techninės įrangos naudingą našumą. Laikant ašinį ventiliatorių papildymu aušinimui, o ne jo pakaitalu, duomenų centras lieka saugiame veikimo intervale.

Klausimas

Kur reikėtų įrengti didelės našumo ašinius vienetus, kad jie veiktų veiksmingiausiai?

Atsakymas: Vienuetus reikėtų įrengti taip, kad jie perimtų kylantį šiltą orą karštos eilės viršuje ir arti grąžinimo kelio arba pakeltos grindų plokštės erdvėje, kad būtų atnaujinta tolimų plytelių energija. Reikėtų vengti pučiamojo oro nukreipimo į kabelių dėžutes arba turbulencijos sukurimo, kuri sutrikdytų gretimų stovų aušinimą. Teisingas vienetų išdėstymas, patvirtintas termalinio žemėlapio tyrimu po paleidimo į eksploataciją, atkuria vienodą oro padavimą ir užtikrina balansuotą temperatūros pasiskirstymą keičiantis serverių patalpos apkrovai laikui bėgant.