Kaip didelės našumo oro judėjimo ventiliatorius pašalina karštą orą iš serverių stovų viduje

Kai karštas oras kaupiasi apkrautos spintos viršuje, tai tyliai pablogina kiekvieno žemiau sumontuoto įrenginio veikimą. Tinkamo dydžio aukšto greičio oro judėjimo ventiliatorius keičia šią situaciją, priverčiant kryptinį, didelio greičio oro srautą praeiti per stovą, todėl šiltas išmetamas oras negali susikaupti ir vėl patekti į šaltąjį eilės plotą. Tankiuose serverių stovų aušinimo sistemose skirtumas tarp stabilios įeinančio oro temperatūros ir lėtai plintančių karštų dėmių priklauso nuo to, ar oras tikrai apsikeičia, ar tiesiog maišomas uždarame korpuso viduje.

Kai karštas oras kaupiasi stovo viršuje

Kolokacijos operatoriaus karštoji dėmė stovo viršuje

Regioninis kolokacijos operatorius naudojo 42U spintas, užpildytas skaičiavimo ir saugyklos mazgais. Komanda pastebėjo, kad viršutinės eilės šilumos jutikliai rodo temperatūrą žymiai aukštesnę nei nustatytoji, tuo tarpu žemesnių vienetų temperatūra lieka normoje. Pradinėse prielaidose kaltinta patalpos CRAC įranga, todėl buvo padidintas tiekiamo oro slėgis, tačiau tai tik padidino triukšmą, o temperatūros gradientas nepasikeitė.

Posūkio momentas įvyko, kai spintos gale buvo įrengtas didelės našumo oro judėjimo ventiliatorius, montuotas taip, kad ištrauktų karštą orą aukštyn per specialų plenumą, o ne leistų jam grįžti atgal per viršų. Po šio pakeitimo viršutinės eilės jutiklių rodmenys grįžo link patalpos bazinės temperatūros, o temperatūros gradientas išlygėjo. Jokia oficiali naudingumo našumo reikšmė nepateikta; nauda pasireiškė jutiklių rodmenų susiliejimu – konservatyviai ir patikrinamai vietoje.

Kaip oro cirkuliacija sukuria karščio spąstus ir inicijuoja šiluminį nekontroliuojamą augimą

Serveriai traukia šaltą orą iš priekio ir išstumia šiltą orą iš galo. Kai šis galinis išmetamas oras neturi kur pasislėpti, jis kyla aukštyn, susiduria su viršutine plokštės dalimi ir vėl grįžta į viršutinių vienetų priekines įdėklas. Ši cirkuliacijos kilpa reiškia, kad kiekvienas įrenginys kvėpuoja savo pačių atliekamaisiais šilumos kiekiais. Aukšto greičio oro judinimo ventiliatorius yra bevertis šiai problemai, nebent išmetamojo ir paduodamojo oro keliai būtų atskirti, nes maišymas bendroje oro erdvėje tiesiog perpaskirsto šilumą.

Viduje spintos statinės slėgio reikšmės mažėja, kai srautas sustoja, o komponentų jungčių temperatūros kyla. Kai vidinis ventiliatorius pagreitėja, kad kompensuotų šią situaciją, jis prideda papildomos šilumos į jau uždarą erdvę. Šis grįžtamojo ryšio efektas sukelia savireguliuojamą šiluminį nekontroliuojamą augimą, kurį negali ištaisyti jokia patalpos lygio sistema iš spintos išorės. Norint nutraukti šią kilpą, reikia visiškai išvesti orą iš spintos, o ne tik vietiniu būdu padidinti jo judėjimo greitį.

Orų srautų keliai spintos lygyje ir kodėl svarbu statinis slėgis

CFM reikšmių skaitymas atsižvelgiant į statinį slėgį spintoje

CFM reikšmė, nurodyta techninėje dokumentacijoje, matoma tik tuščioje erdvėje be kliūčių. Rack’e ventiliatorius veikia priešintis įleidimo filtrams, laidų tvarkytuvėms ir skylėtuoms skydeliams. Svarbiausia yra faktiškai pristatyto oro srauto kiekis esant sistemos statiniam slėgiui, o ne maksimalus CFM skaičius etiketėje. Aukšto greičio oro judėjimą užtikrinantis ventiliatorius, sukurtas aplink išorinį rotorių turintį bešepetinį variklį ir cinkuotą plieninį impelerį, išlaiko savo charakteristikos kreivę apkrovos sąlygomis, nes impeleris išlaiko slėgį ten, kur lengvesni ašiniai sprendimai pradeda strigti. Pirkimų tarnyba turėtų pareikalauti slėgio–srauto kreivės ir pasirinkti darbo tašką, o ne remtis tik viršutine reikšme.

Kur karštas oras išeina ir kur jis grįžta

Dviem kryptimis apibrėžiamas stalčiaus oro cirkuliacijos būdas: šaltas oras tiekiamas iš šaltojo praejimo į priekinį įsiurbimo angą, o karštas oras išleidžiamas iš galinės dalies į grąžinimo kolektorių. Karštas oras grįžta atgal, kai išleidimo kelias užsikimša arba yra trumpesnis nei tiekimo kelias. Tarpai aplink užpildymo plokštes, neužsandarintos kabelių išpjovos ir trūkstamos lubų dangtelės leidžia šiltam orui prasiskverbti į priekį. Šių nesandarumų užsandarinimas kainuoja žymiai mažiau nei papildomų ventiliatorių galios didinimas. Tikslas – gauti švarų oro srautų atskyrimą, kad spintelės ventiliatoriaus sukeltas oras judėtų tik viena kryptimi.

Atitikimas ASHRAE rekomenduojamoms įeinančio oro temperatūroms

Leistinos įeinančio oro temperatūros ir viršijimo jų sąnaudos

ASHRAE Techninė komiteto 9.9 komisija paskelbia šilumos gaires, kuriose nustatomi rekomenduojami ir leistini IT įrangos įėjimo temperatūros diapazonai, dažniausiai rekomenduojama apie 27 °C, o viršutinė riba daugeliui klasės yra arti 32 °C. Šių ribų viršijimas sutrumpina komponentų tarnavimo laiką ir aktyvina našumo ribojimą, kuris tyliai sumažina pajėgumą. Didelės našumo oro judėjimo ventiliatorius užtikrina, kad įėjimo oras išliktų šiame diapazone, neleisdamas lokaliam perkaitimui viršuje rėmo, taip apsaugodamas veikimo laiką ir įrangos ilgaamžiškumą be viso patalpos peršaldymo.

Išdėstymas, kuris sustabdo cirkuliaciją

Fizinė išdėstymo schema svarbesnė už tiesioginį greitį. Išmetimo ventiliatorius montuojamas viršuje ir gale, kad pakilusios karštos oro masės būtų pašalinamos prieš tai grįžtant į šalto oro eilę. Šioje išdėstymo schemoje veikiantis didelio greičio oro judėjimo ventiliatorius traukia šiltą išmetamą orą aukštyn per trumpą ortakį, o užpildymo plokštės ir sandarios gumos įvorės užtikrina šalto oro keliui izoliaciją. Jo PWM valdymas keičia veikimo ciklo trukmę pagal faktinę apkrovą, taip palaikant pastovią įeinančio oro temperatūrą ir taupant energiją mažo naudojimo laikotarpiuose. Ši išdėstymo schema yra efektyvesnė nei paprasčiausias bandymas padidinti oro srautą tik problemos simptomo link.

Kabineto vėdinimo ventiliatoriaus parinkimas ir priežiūra

Ką reikia patikrinti techniniame pase prieš perkant

Perskaitykite slėgio–srauto kreivę esant tikėtinam statiniam slėgiui ir patikrinkite apsaugos klasę (IP44 arba IP54 dulkių aplinkoje). Patikrinkite veikimo temperatūros diapazoną – modeliai, pritaikyti nuo −25 °C iki +90 °C, tinka daugumai duomenų centrų aplinkų. Patikrinkite guolių tipą: importuoti tikslūs rutuliniai guoliai padidina tarnavimo laiką nuolatinio veikimo režimu. Patvirtinkite atitiktį CE, UKCA arba IEC/EN standartams ir ieškokite švaraus vario apvijų bei vidinės terminės perkrovos apsaugos kaip patikimumo požymių. Prieš užsakant, įsitikinkite, kad įtampa ir korpuso dydis atitinka spintos reikalavimus.

Montavimo išdėstymas ir techninės priežiūros intervalai

Įrengti įtaisą taip, kad išmetamosios dujos paliktų lentynos viršų per trumpą ortakį, o ne laisvai išsisklaidytų, perkeliant šilumą. Įsiurbimo filtrai turi būti lengvai pasiekiami kas mėnesį patikrinti dulkėtuose objektuose ir kas ketvirtį – švariose patalpose. Klausti guolių triukšmo ir stebėti apsisukimų per minutę (RPM) nuokrypius kaip ankstyvus gedimo požymius. Lydymo būdu liejamos aliuminio korpusas atlaiko vibraciją, tačiau po pirmos savaitės būtina pakartotinai patikrinti pritvirtinimą. Rekomenduojama kas pusmetį valyti paleistuvą ir tikrinti šiluminio perkrovos išjungimo funkciją, nes pastovi šilumos šalinimo efektyvumas labiau priklauso nuo šios reguliarios priežiūros nei nuo maksimalių techninių charakteristikų.

Serverių stovų karštos vietos retai išsprendžiamos šaltesniais patalpomis; jas išsprendžia tikslus oro judėjimo kontrolė. Didelės našumo oro judėjimo ventiliatorius, naudojamas kartu su uždengiamaisiais skydeliais, sandariais angomis ir viršutinio-galinio išmetimo keliu, nutraukia cirkuliacijos kilpą, kuri sukelia šiluminį nekontroliuojamą padidėjimą. Laikymasis ASHRAE rekomendacijų dėl įleidimo oro srauto ir ventiliatoriaus parinkimas pagal jo slėgio-srauto kreivę, o ne laisvojo oro CFM vertę, užtikrina, kad įranga veiktų saugiame diapazone. Reguliarios guolių, filtrų ir ratuko patikros ilgalaikiškai išlaiko šią našumą.

Dažniausiai užduodami klausimai

Klausimas

Kodėl karštas oras kaupiasi serverių stovo viršuje?

Atsakymas: Karštas oras natūraliai kyla aukštyn, o jei galinis išmetimas negali greitai išeiti, jis vėl susisuka per viršutinį skydelį į viršutinių vienetų priekines įleidimo angas. Ši cirkuliacija šiltą orą įstrigdo spintos viduje. Užsikimšę išmetimo keliai, trūkstami uždengiamieji skydeliai ir nesandarintos kabelių angos pablogina situaciją. Rezultatas – temperatūros gradientas, kai viršutiniai įrenginiai veikia karščiau nei apatiniai, todėl sumažėja ilgalaikė patikimumo vertė.

Klausimas

Kur reikėtų įrengti ištraukiamąjį ventiliatorių, kad būtų sustabdyta oro cirkuliacija?

Atsakymas: Ventiliatorių reikėtų įrengti spintos viršuje–gale, kad jis sugautų kylančią karštą orą prieš tai, kai oras pradėtų judėti į priekį. Jį reikėtų naudoti kartu su uždengiamosiomis plokštėmis ir sandariosiomis kabelių įeinamųjų angų apsaugomis, kad būtų atskirtos šaltos ir šiltos oro srautų zonos. Trumpa užpakalinė ortakinė sistema tiesiogiai perduoda ištraukiamą orą į patalpos grąžinimo sistemą. Tokia išdėstymo schema priverčia orą judėti viena kryptimi ir neleidžia šiltam orui vėl patekti į šaltą eilę virš stojo.

Klausimas

Kaip ASHRAE rekomendacijos susijusios su stojo aušinimu?

Atsakymas: ASHRAE TC 9.9 nustato rekomenduotus ir leistinus IT įrangos įėjimo temperatūros diapazonus – dažniausiai rekomenduojama apie 27 °C, o aukštesnės temperatūros gali būti leistinos. Laikymasis šių diapazonų padeda išvengti įrangos našumo sumažėjimo ir pratęsti įrangos tarnavimo laiką. Stojo lygio ventiliatoriai padeda palaikyti rekomenduotą temperatūrą stojo viršuje, neleisdami susidaryti vietinėms karštos vietoms. Ši rekomendacija nurodo tikslą; ventiliatorių išdėstymas užtikrina jo pasiekimą.

Klausimas

Kodėl statinis slėgis yra svarbesnis nei maksimalus oro srautas (CFM)?

Atsakymas: Laisvojo oro CFM skaičius matuojamas be jokios pasipriešinimo jėgos, tačiau tikroji spintelė prideda filtrus, plokštes ir laidus, kurie sukuria atgalinį slėgį. Naudingas rodiklis – tiekiamas oras esant sistemos statiniam slėgiui. Ventiliatoriai, kurie išlaiko savo slėgio–srauto kreivę apkrovos sąlygomis, perkėlia realų orą per kliūtis. Pasirinkimas tik pagal maksimalų CFM reikšmę arba perdidina įrenginio galios parametrus, arba palieka rėmelį nepakankamai vėdinamą būtent tada, kai tai labiausiai svarbu.

Klausimas

Kada reikėtų tikrinti spintelės ventiliatorių filtrus?

Atsakymas: Aukšto greičio oro judėjimo ventiliatorius veikia tik tiek gerai, kiek jo įėjimas yra neužbloštas. Dulkėtose aplinkose filtrus reikia tikrinti ir valyti kas mėnesį; švariuose duomenų centruose pakanka tai daryti kas ketvirtį. Stebėkite apsukų nuokrypį ir guolių triukšmą kaip ankstyvus gedimo požymius, o impelerį valykite kas pusmetį. Po pirmosios eksploatacijos savaitės patikrinkite tvirtinimų būklę. Nuolatinė priežiūra užtikrina pastovų oro srautą ir neleidžia vėl susidaryti karštos vietos virš rėmelio.