Ako vysokovýkonný osiový ventilátor vyrovnáva rozloženie teploty vo veľkom serverovom priestore

Moderné serverové miestnosti koncentrujú výpočtový výkon do stále menšej plochy, čím vzniká teplo rýchlejšie, než staršie systémy chladenia dokážu odvádzať. Axiálny ventilátor s vysokým prietokom presunie veľké množstvo vzduchu pri miernom statickom tlaku, čo je vhodné pre otvorené, nízkootážové cesty, ktoré sa najčastejšie vyskytujú na podlahách dátových centier. Ak sa taký ventilátor nasadí premyslene, vyrovná teplotné rozdiely a zabezpečí každému serverovému stojanu stabilnejší prívod chladného vzduchu.

Prečo sa teplotné rozloženie v husto osadených miestnostiach poruší

Ako stúpajúca tepelná hustota prekračuje možnosti starších systémov riadenia prietoku vzduchu

Dnes môže jediná skriňa spotrebovať viac wattov, ako celý rad pred desiatimi rokmi, keďže sa zvyšuje tepelná hustota. Tradičné chladenie po obvode predpokladá pomalý a rovnomerný prírastok tepla, avšak husté stojany vytvárajú lokálne prúdy teplého vzduchu, ktoré sa šíria smerom nahor a recirkulujú. Vysokovýkonný axiálny ventilátor umiestnený tak, aby tieto prúdy zachytil, odvádza teplý vzduch skôr, než sa znovu dostane do sacích otvorov susedných zariadení. Presúvanie vzduchu cez horúcu zónu vodorovne namiesto vracania cez strop znižuje stratifikáciu a udržiava rozloženie teploty blízko cieľových hodnôt ASHRAE TC9.9.

Vyhľadávanie skrytých teplotných gradientov pomocou termálneho mapovania

Termické mapovanie využíva senzory a infračervené skenovanie na zaznamenávanie skutočného rozloženia teploty po celých radoch, dlaždiciach a priestore nad zdvihnutou podlahou. Údaje odhaľujú, že chladná chodba je dole chladná, ale vyššie sa zohrieva, alebo že horúca chodba má teplotné špičky v miestach, kde káblové výrezy spôsobujú únik vzduchu. Tieto teplotné gradienty signalizujú zlý manažment prietoku vzduchu namiesto nedostatočnej kapacity. Mapovanie mení odhadovanie na plán: inžinieri vidia, kde sa vracajúci a prívodný vzduch stagnuje, a potom navrhujú dodatočné jednotky axiálnych ventilátorov s vysokým prietokom na odstránenie slabých miest namiesto prehnaného zväčšenia.

Zatváranie medzier v uzavretých chladných a horúcich chodbách

Ohraničenie je prvou obrannou líniou, avšak malé medzery ho zneužívajú. Neuzavretý káblový otvor alebo chýbajúca uzatváracia doska umožňujú studenému vzduchu z chladnej chodby preniknúť priamo do horúcej chodby, čím sa plýtvajú dodané chladiace výkony. Správa prúdenia vzduchu sa zlepšuje, keď sú hranice chladnej a horúcej chodby tesne uzavreté a dodávaný vzduch sa nepreteká s recirkulujúcim vzduchom. Vysokovýkonný axiálny ventilátor podporuje ohraničenie tým, že odvádza teplo pri jeho zdroji a zvyšuje tlakový rozdiel, ktorý udržiava jednotlivé prúdy oddelené. Pokyny ANSI/ASHRAE považujú ohraničenie a správu prúdenia vzduchu za jeden systém, preto oprava netesností často prináša väčší účinok než pridané chladiace výkony.

Rozmerovanie a umiestnenie prúdenia vzduchu s vysokým objemovým prietokom na vyvážené chladenie

Prispôsobenie prietoku vzduchu v kubických stopách za minútu (CFM) nameranej chladiacej záťaži

Základnou otázkou pri akejkoľvek modernizácii je, koľko vzduchu miestnosť potrebuje. CFM (kubické stopy za minútu) sa musia prispôsobiť chladiacej záťaži, nie odhadnúť. Jednoduché pravidlo: každý kilowatt tepla vyžaduje približne 160 CFM pri náraste teploty medzi dodávkou a návratom o 10 °C. Zmerajte tepelnú hustotu na štítok, súčet všetkých stojanov a vyberte jednotky, ktorých celkový prietok CFM prekračuje celkovú potrebu so zásobou. Nadmerné zväčšenie plýtvá energiou; nedostatočné zväčšenie ponecháva horúce oblasti. Osou ventilátor s vysokým prietokom si zaslúži svoje miesto, ak tento výpočet ukazuje, že dodávka vzduchu na úrovni miestnosti je nedostatočná, ale tlak v potrubí je nízky.

Použitie priestoru pod zdvihnutou podlahou ako cesty na dodávku vzduchu

Mnoho usporiadaní dátových centier privádza studený vzduch cez výškový podlahový priestor a cez perforované dlaždice pod každou radosťou serverov. Tento priestor pôsobí ako kanál s nízkou rýchlosťou prúdenia, avšak tlak klesá s vzdialenosťou od jednotky CRAC a vzdialené rady dostávajú nedostatok vzduchu. Axialný ventilátor s vysokým prietokom namontovaný v tomto priestore alebo na dlaždici znovu zosilňuje prúdenie smerom k chladnej chodbe. Starostlivé umiestnenie zabráni fúkaniu do káblových pretekov alebo vzniku turbulencií, ktoré by narušili chladenie susedných radov. Praktiky ISO 14644 týkajúce sa rovnomernosti prúdenia vzduchu ponúkajú užitočnú disciplínu, aj keď miestnosť nie je klasifikovaná.

Spárovanie chladenia rádov so zásahom na úrovni miestnosti

Riešenia pre konkrétne body a riešenia pre celé miestnosti nie sú súpermi. Chladenie na stojanoch sa zaoberá najhorúcejšími skriňami, zatiaľ čo vysokorýchlostný prúd vzduchu v miestnosti zabraňuje hromadeniu tepla v prechodoch a nad skriňami. Rozloženie teploty zostáva vyvážené, keď tieto dve vrstvy spolupracujú: lokálne jednotky zachytávajú teplotné špičky a axiálne ventilátory odvádzajú zvyškové teplo smerom k vývodom. Tento viacvrstvový prístup vychádza z princípu, že riadenie prúdenia vzduchu je lacnejšie ako zvyšovanie chladiaceho výkonu kompresora.

Poskytovateľ služby colocation znova vyvážil tvrdohlavý horúci prechod

Scenár a problém, s ktorým sa stretli

Poskytovateľ služby colocation prevádzkujúci stredne veľké dátové centrum zaznamenal, že jeden horúci prechod mal teplotu o 7 °C vyššiu ako ostatné, napriek tomu, že chladiace jednotky CRAC fungovali správne. Termické mapovanie odhalilo, že sa teplý vzduch recirkuluje cez otvorené stojany a uniká do susedného studeného prechodu. Chladiaca záťaž bola dostatočná, avšak riadenie prúdenia vzduchu zlyhalo na úrovni miestnosti, čo spôsobilo, že vstupy serverových stojanov v tomto rade boli teplejšie, než bolo pôvodne navrhnuté.

Prijaté riešenie a jeho účinok

Inžinieri uzatvorili uzatváracie dosky, opravili netesný káblový vstup a namontovali jednotky axiálnych ventilátorov s vysokým prietokom na strop chladicích chodníkov, aby zachytávali stúpajúce teplo a odvádzali ho do návratného prúdu. Už po niekoľkých dňoch teplota v horúcom chodníku klesla do rámca špecifikácie ASHRAE TC9.9 a teplotné rozloženie pozdĺž radu sa vyrovnalo na rozdiel len o niekoľko stupňov.

Nákup, kontrola a pokyny pre údržbu

Čo skontrolovať pred nákupom

Potvrďte menovitý prietok vzduchu (CFM) pri skutočnom odporu systému, nie pri údajoch pre voľný vzduch, a overte typ motora a stupeň ochrany. Pre nepretržitý prevádzkový režim sú vhodné bezkartáčové motory s vonkajším rotormi, čistou meďou v vinutiach a presnými guľovými ložiskami; stupeň ochrany IP44 alebo IP54 je dôležitý v prostrediach s prítomnosťou prachu alebo kvapiek. Dokumentácia CE a UKCA musí byť dodaná spolu s jednotkou a pracovný bod na charakteristike ventilátora by mal ležať v efektívnej oblasti grafu prietok-vzduchu vs. tlak.

Uvedenie do prevádzky a pravidelná údržba

Po inštalácii zaznamenajte teploty vstupu a výstupu v porovnaní s referenčnou teplotnou mapou. V prachových lokalitách kontrolujte filter každý mesiac a sledujte hlučnosť ložísk alebo vibrácie, ktoré môžu naznačovať nerovnováhu. Jednoduchý plán údržby – čistenie impeleroch, kontrola spojovacích prvkov a overenie regulácie rýchlosti – chráni výkon po uvedení do prevádzky a zabezpečuje, že dátové centrum zostane v plánovanom rozsahu teplotnej distribúcie.

Udržiavanie vyváženej teplotnej distribúcie

Vyvážené chladenie nie je jednorazové riešenie. Po akejkoľvek zmene usporiadania znovu vytvorte teplotnú mapu miestnosti, pretože presunutie serverového stojana posunie chladiacu záťaž a môže obnoviť staré teplotné gradienty. Dodržiavajte disciplínu riadenia prietoku vzduchu – hermeticky uzatvorené priestory, správne otváranie podlahových dlaždíc a dokumentované umiestnenie axiálnych ventilátorov s vysokým prietokom – aby sa teplotná distribúcia udržala v odporúčanom rozsahu aj pri rastúcom dátovom centre.

Často kladené otázky

Otázka

Aký teplotný rozsah odporúča pre dátové centrum ASHRAE TC9.9?

Odpoveď: ASHRAE TC9.9 odporúča odporúčaný teplotný rozsah 18–27 °C pre vstup chladného prechodu tried A1 a A2, pričom povolené horné limity sú pre niektoré triedy vyššie. Dodržiavanie tohto rozsahu zabezpečuje spoľahlivosť komponentov a energetickú účinnosť. Termálna mapovanie by malo potvrdiť, že skutočná teplota na vstupe do serverového stojana zodpovedá cieľovej hodnote, pretože nastavené teploty na úrovni miestnosti sa často líšia od nameraných podmienok pri stojanoch v blízkosti zdvihnutého podlahového systému.

Otázka

Prečo je riadenie prúdenia vzduchu dôležitejšie než zvyšovanie chladiaceho výkonu?

Odpoveď: Riadenie prúdenia vzduchu smeruje existujúci chladný vzduch tam, kde sa teplo vytvára, takže dodávané chladenie dosiahne serverový stojan namiesto toho, aby ho obišlo. Zlá izolácia umožňuje zmiešanie privádzaného a odvádzaného vzduchu, čím sa zbytočne plýtvajú chladiace kapacity. Oprava netesností a použitie axiálnych jednotiek s vysokým výkonom na zachytenie teplých vzdušných prúdov je zvyčajne lacnejšie ako inštalácia väčších kompresorov. Vyvážené prúdenie vzduchu udržiava chladiacu záťaž pod kontrolou a zníži energiu spotrebovanú na presun vzduchu, ktorý nikdy nedosiahne horúci komponent.

Otázka

Ako sa CFM prispôsobuje tepelnej hustote miestnosti?

Odpoveď: CFM sa dimenzuje podľa celkovej chladiacej záťaže: približne 160 CFM na kilowatt pri teplotnom náraste medzi výstupom a vstupom 10 °C. Zmerajte tepelnú hustotu na štítok, súčet štítkov a vyberte jednotky, ktorých kombinovaný CFM prekračuje celkovú záťaž so zásobou. Termické mapovanie odhaľuje, v ktorých chodbách je potrebné viac vzduchu. Prispôsobenie CFM nameranej záťaži predchádza nadmernému rozmerniu (čo spôsobuje turbulencie) a nedostatočnému rozmerniu (čo vytvára horúce oblasti) po celej podlahe dátového centra.

Otázka

Môže vysokovýkonný axiálny ventilátor nahradiť presnú CRAC jednotku?

Odpoveď: Axiálny ventilátor podporuje, ale nenahrádza CRAC jednotku, pretože premiestňuje vzduch bez odstraňovania tepla prostredníctvom chladenia. Znovu vyrovnáva rozloženie teploty zachytávaním teplých prúdov a zlepšovaním riadenia toku vzduchu smerom k vývodom. Spárovanie s chladením štítkov a vhodným uzatvorením rozširuje užitočnú kapacitu existujúcej chladiacej sústavy. Ak sa axiálny ventilátor považuje za doplnok chladenia, nie za náhradu, dátové centrum zostáva v bezpečných prevádzkových limitoch.

Otázka

Kde by sa mali umiestniť axiálne jednotky s vysokým prietokom, aby fungovali čo najúčinnejšie?

Odpoveď: Jednotky je potrebné umiestniť tak, aby zachytávali stúpajúci teplý vzduch v hornej časti horúcej chodby a v blízkosti návratovej cesty alebo v priestore pod zdvihnutou podlahou, aby sa znovu aktivizovali vzdialené dlaždice. Vyhnite sa fúkaniu do káblových kanálikov alebo vytváraniu turbulencií, ktoré by rušili chladenie susedných stojanov. Správne umiestnenie, potvrdené termickým mapovaním po uvedení do prevádzky, obnovuje rovnomerné dodávanie vzduchu a udržiava vyvážené rozloženie teploty pri zmenách zaťaženia serverovej miestnosti v priebehu času.