Kokia temperatūrų skirtumo skaičiavimo formulė naudojama tinkamo serverių patalpų aušinimo ventiliatoriaus parinkimui

Serverių patalpų šiluminiai gedimai pasikartoja numatyta tvarka. Įrangos tankis didėja, šiluminės apkrovos viršija esamą šildymo, vėdinimo ir kondicionavimo (HVAC) infrastruktūrą, susidaro karštos vietos virš viršutinių stovų korpusų, o dėl to įvyksta šiluminis apribojimas arba sistemos išsijungimas. Šių lokalizuotų karščio problemų sprendimui reikia tikslaus skysčių dinamikos skaičiavimo, o ne spėliojimų.

Tikslios taikymas temperatūrų skirtumo formulės nustato tikslų tūrinį oro srautą, kuris reikalingas pastovioms eksploatacijos temperatūroms palaikyti. Reikiamo oro srauto skaičiavimas remiantis šilumos išsiskyrimu ir nustatyta ΔT reikšme užtikrina, kad serverių patalpų aušinimo ventiliatoriaus techniniai parametrai grindžiami šiluminės fizikos principais.

Šiluminiai principai: kilovatų konvertavimas į reikiamą tūrinį oro srautą

Judiama oru perduodama juntamoji šiluma yra valdoma pagrindinės šiluminės fizikos lygties:

Q = m * cp * Delta T

Kur Q reiškia bendrą šilumos gamybą kilovatais, m – oro masės srauto našumą, cp – oro specifinę šiluminę talpą (apytiksliai 1,005 kJ/kg·K), o Delta T – temperatūros skirtumą tarp įrenginio priėmimo ir išleidimo srautų.

Praktinėms inžinerinėms programoms perkeltas į tūrinį srautą, standartinis serverių patalpų oro cirkuliacijos skaičiavimas skaičiavimo reiškinys yra:

V = (3,0 * Q) / Delta T

• V – reikiamas oro srautas (m3/val.)

• K – bendras IT įrangos šiluminis apkrova (kW)

• Delta T – numatytas temperatūros skirtumas (K arba °C)

Imperialių vienetų sistema šis skaičiavimas tampa: CFM = (3,16 * Q_watts) / Delta T_F.

Šis matematinis ryšys pabrėžia svarbų inžinerinį faktą: jei patalpos leistiną temperatūros skirtumą sumažinsime perpus, tai padvigubins orų kiekį, kurį turi tiekti aukšto našumo oro cirkuliacijos serverių patalpų aušintuvas masyvas.

Tikslinio Delta T parametrų nustatymas ir ASHRAE rekomendacijos

Tikslinio temperatūros skirtumo parinkimas sieja teorinius skaičiavimus su realaus įrangos veikimo ribomis. ASHRAE šiluminės rekomendacijos duomenų apdorojimo aplinkai nurodo, kad serverių įleidimo vietose temperatūra turėtų būti nuo 18 °C iki 27 °C.

• 10 K–12 K Delta T (standartinis projektavimo taškas): Užtikrina grįžtančio oro temperatūrą apie 37 °C, tuo pačiu išlaikant saugos rezervus būsimai įrangos plėtrai.

• 14 K–16 K Delta T (aukštos tankumo arba senosios kartos įranga): Leidžia naudoti mažiau aušinimo vienetų ir sumažinti bendrą ventiliatorių energijos suvartojimą, tačiau padidina karštojo eilės aplinkos temperatūrą.

• 8 K iki 9 K Delta T (tikslus aplinkos valdymas): Palaiko įrangą šaltesnę ir pratęsia komponentų tarnavimo laiką, tačiau reikalauja žymiai didesnio oro srauto našumo.

Atliekant šaldymo ventiliatorių parinkimą šaukštui , apskaičiuokite tiek patalpos lygio oro srautų sumas, tiek vietines rėmo lygio tikslines srautų reikmes aukštos tankumo plokštuminėms korpusų konstrukcijoms, kad būtų užtikrinta pakankama oro srauto greitis prie visų serverių įėjimų.

Sistemos statinio slėgio įtraukimas į ventiliatorių charakteristikas

Dažna klaida, kai šaldymo ventiliatorių parinkimą šaukštui ventiliatoriai vertinami tik pagal jų katalogo duomenis esant laisvam srautui (0 Pa statinis slėgis).

Realiose serverių patalpose oras susiduria su daugeliu vidinių komponentų sukelta oro srauto pasipriešinimu:

• Aukštos tankumo oro filtraai: 30–70 Pa slėgio nuostolis

• Skylėtuose tinkleliuose durys ir bafeliai: slėgio kritimas nuo 20 Pa iki 50 Pa

• Vidinės laidų grupės ir laidų dėžutės: slėgio kritimas nuo 15 Pa iki 40 Pa

• Ištraukiamieji langai ir uždangos: slėgio kritimas nuo 10 Pa iki 30 Pa

Bendras sistemos statinis pasipriešinimas paprastai svyruoja nuo 75 Pa iki 180 Pa. serverių patalpų aušinimo ventiliatoriaus nenurodytas, atsižvelgiant į šiuos pasipriešinimo slėgio kritimus, ventiliatorius po įrengimo spintos ar sienos konstrukcijoje paduos žymiai mažesnį oro srautą nei nurodyta jo techninėje charakteristikoje. Visada patikrinkite ventiliatoriaus charakteristiką veikimo statinio slėgio taškuose.

Atvejo tyrimas: šilumos pašalinimas logistikos duomenų centre

Logistikos platinimo centre po tinklo įrangos plėtros kartotinai įvyko perkarščio įspėjimai centrinėje serverių patalpoje.

• Pradinė būklė: Įrangos patalpoje buvo įrengta 9 kW bendrojo IT naudojimo įranga, kurią aptarnavo senosios ištraukiamosios ventiliatoriaus sistemos. Vasaros popietėmis dėl oro cirkuliacijos ir nepakankamo statinio slėgio pajėgumo serverių įleidimo temperatūros pasiekdavo 31°C.

• Apskaičiuotas sprendimas: Taikant standartinę serverių patalpų oro cirkuliacijos skaičiavimas su tiksliniais 10 K Delta T reikalavimais, buvo nustatyta, kad reikia apytiksliai 2700 m3/h bendro oro srauto.

• Įrangos patobulinimai: Objekte buvo įdiegti du aukšto našumo oro cirkuliacijos serverių patalpų aušintuvas vienetai, kurių naudingasis pajėgumas – 2800 m3/h esant 120 Pa statiniam slėgiui, N+1 konfigūracijoje, sandarios kabelių perėjimo angos ir papildomi uždengimo skydeliai, kad būtų išvengta karšto oro aplenkimo.

• Rezultatai: Vidutinės stočių įleidimo temperatūros sumažėjo iki stabilios 24°C, karštieji taškai buvo pašalinti, o aušinimo išdėstymas sukūrė pakankamą pajėgumą papildomai 3 kW stočių plėtrai palaikyti.

Atsarginė sistema, greičio valdymas ir kokybės patvirtinimas

Aukštos prieinamumo serverių vėdinimo sistemų kūrimas reikalauja struktūrinės atsarginės sistemos ir dinaminio variklių valdymo įtraukimo į projektą:

• N+1 atsarginės matricos: Papildomos aušinimo ventiliatoriaus įdiegimas užtikrina nuolatinį oro srautą variklio gedimo atveju arba atliekant planuotą techninę priežiūrą.

• Kintamosios naudingumo valdymo sistema (EC/PWM): Ventiliatorių komplektų aprūpinimas greičio reguliuojamais varikliais leidžia automatiškai pritaikyti oro srautą pagal realiuoju laiku veikiančius temperatūros jutiklius. Pagal ventiliatorių panašumo dėsnius sumažinus ventiliatoriaus sukimosi dažnį iki 80 %, energijos suvartojimas sumažėja beveik 50 %.

• Fizinis apribojimas: Užsandarinkite grindų perėjimo žiedus, įdiekite užpildymo plokštes nepanaudotose stovų vienetuose ir izoliuokite karštųjų/šaltųjų eilučių zonas, kad būtų išvengta paduodamo oro aplenkimo prieš įdiegiant papildomus ventiliatorius.

Tikslaus gamybos ir infrastruktūros tiekimo sprendimai

Patikimų serverių patalpų vėdinimo sistemų įdiegimas reikalauja aukšto naudingumo įrangos, kuri patvirtinta griežtomis statinio slėgio normomis.

LOBISONG gamina pramoninius aušinimo ventiliatorius, įrangos vėdinimo įrenginius ir specializuotus spintų ventiliatorius septyniose automatizuotose gamybos linijose. Veikdama pagal sertifikuotus ISO, CE ir UKCA standartus, gaminių eilės pateikia visus techninius parametrus, CAD matmenų integravimo failus ir patikrintas statinio slėgio našumo kreives kritinėms infrastruktūros tiekimo grandinėms visame pasaulyje.

Ventiliatorių parinkimas, atitinkantis apskaičiuotas šilumos apkrovas, tikslinius Delta T parametrus ir tikrąją sistemos statinį slėgį, užtikrina nuolatinę šiluminę apsaugą, optimizuotą energijos naudojimo efektyvumą ir pratęstą veikimo laiką duomenų saugojimo aplinkose.