Aký výber materiálu na tlmenie rázov pre základný rám chladiaceho ventilátora veľkých serverových miestností

Prečo sa vibrácie od chladiacich ventilátorov prenášajú do budovy

Fyzika vibrácií spôsobených ventilátormi a ich vplyv na konštrukciu

Otáčajúci sa impelér nikdy nie je dokonale vyvážený, preto každá otáčka prenáša periodickú silu do ložiska a následne do rámu. Chladiaci ventilátor pre serverovú miestnosť namontovaný na tuhom ráme umožňuje tejto sile šíriť sa ako štruktúrne prenášaná vibrácia cez skrutky a betón do susedných stojanov a kancelárií. Čím je jednotka väčšia a čím má vyššiu hmotnosť, tým viac energie sa prenáša do budovy – preto sa tento problém najskôr a najvýraznejšie prejavuje pri veľkých jednotkách CRAC a CRAH.

Ako rezonancia zosilňuje hluk a únavu materiálu

Keď sa nútená frekvencia ventilátora blíži prirodzenej frekvencii rámu alebo podlahy, rezonancia zosilňuje pohyb namiesto jeho tlmenia. Malé nerovnováhy potom spôsobujú veľké kmitania, ktoré uvoľňujú spojovacie prvky a po mesiacoch praskajú zvárané švy. Rezonancia tiež zvyšuje počuteľný tón do frekvenčného rozsahu, ktorý ruší obsluhových pracovníkov a nájomníkov, čím sa mechanická nepohodlnosť mení na problém s dodržiavaním predpisov. Ventilátor na chladenie serverovej miestnosti, ktorý beží v blízkosti štrukturálnej prirodzenej frekvencie, vyžaduje izoláciu nastavenú ďaleko od tohto bodu, aby bol bezpečný. Predinštalačný vibráciou štúdia identifikuje prirodzenú frekvenciu podlahy, aby sa mohla vybrať vhodná montážna sústava, ktorá túto frekvenciu vyhne – to je oveľa lacnejšie ako prebudovať rám po sťažnostiach nájomníkov.

Dátové centrum, ktoré odstránilo chvenie podlahového rámu

Pozadie serverovej miestnosti so spoločným umiestnením

Poskytovateľ služby spoločného umiestnenia rozšíril hala s rozlohou 400 štvorcových metrov o tri veľké vzduchové jednotky, ktorých výkon bol približne 30 000 kubických metrov za hodinu každá. Po uvedení do prevádzky nájomcovia nahlásili slabý búdavý zvuk a vibrácie prenášané cez zdvihnutú podlahu a pri prehliadke sa ukázalo, že základné rámy boli pevne privarené k podlahe bez akéhokoľvek izolačného prvku. Kontrola momentu utiahnutia skrutiek odhalila ich uvoľňovanie už po niekoľkých týždňoch a prevádzka tak hrozila rizikom nárokov na škodu a pokut za porušenie SLA spojených s dostupnosťou.

Čo potrebovala základňa chladiaceho ventilátora v serverovej miestnosti

Inžinieri špecifikovali izolačné podložky z neoprénu, ktoré boli prispôsobené statickej zaťaženosti každého zariadenia, a okrajové zábrany na zvládnutie seizmickej a štartovacej/stopovacej tlakovej sily. Pružinové montážne systémy boli pridané len v prípadoch, keď boli potrebné veľké deformácie, pretože podložky účinne zvládali prevládajúci stredný frekvenčný rozsah. Po rekonštrukcii sa prenášané vibrácie v doske výrazne znížili a „bzučanie“ prenajmomcov zmizlo. Základy chladiacich ventilátorov v serverovej miestnosti následne splnili kontrolný merací prieskum s významnou rezervou a uvoľňovanie skrutiek sa zastavilo bez ďalších zásahov. Prieskum tiež odhalil druhé zariadenie umiestnené v blízkosti štrukturálneho uzla – tento fakt pôvodné usporiadanie úplne vynechalo.

Ako vybrať materiál na tlmič nárazov

Porovnanie tlmičov s pružinou, gumou a neoprénom

Neoprénové podložky sú vhodné na izoláciu stredných frekvencií a odolávajú oleju, ozónu a miernej teplote, čo ich robí vhodnými pre väčšinu vnútorných dátových priestorov. Gumové izolátory sú lacnejšie, avšak rýchlejšie starnú pri kontinuálnej zaťaženosti a kolísaní teploty. Oceľové pružiny dosahujú nízke vlastné frekvencie pre ťažké zariadenia, avšak prenášajú vysokofrekvenčné šepoty, ak nie sú kombinované s gumovým prvkom. Základ chladiaceho ventilátora v serverovej miestnosti zvyčajne kombinuje neoprénovú podložku pre pracovný rozsah s obvodovými obmedzeniami a oceľové pružiny sa vyhradia pre zariadenia, kde hmotnosť a deformácia vyžadujú ich použitie.

Nosná kapacita, deformácia a vlastná frekvencia

Kvalita izolácie závisí od statickej deformácie, ktorú materiál umožňuje: väčšia deformácia zníži vlastnú frekvenciu a zlepší oddelenie od prevádzkovej rýchlosti ventilátora. Hodnotu zaťaženia izolátora prispôsobte skutočnej hmotnosti jednotky plus dynamickému tlaku pri štarte – nikdy zaokrúhlenému údaju z katalógu. Nedostatočne dimenzované podložky sa stlačia a stratia svoj zdvih; nadmerne dimenzované zostanú príliš tuhé a prenášajú vibrácie. Overte, či zvolený materiál udržuje vlastnú frekvenciu približne na jednej tretine vynikajúcej frekvencie – to je bežné pravidlo pre účinnú izoláciu.

Normy, výber a údržba, ktoré zabezpečujú nepretržitý prevádzkový čas

Normy pre vibrácie a akustiku, ktoré stojí za poznanie

OSHA stanovuje limity výsledného profesionálneho hluku, ktoré môže hlučná dátová hala prekročiť, ak sa ventilátory mechanicky prepoja so štruktúrou. ISO 14694 sa týka vibrácií ventilátorov a ich mechanického stavu, zatiaľ čo rodina noriem ISO 10816 poskytuje pokyny pre meranie a vyhodnotenie vibrácií strojov. Termické pokyny ASHRAE pre dátové centrá definujú chladiacu záťaž, ktorú musí splniť ventilátor, preto voľba izolátorov nesmie ohroziť prietok vzduchu. Špecifikovanie v súlade s týmito referenciami zabezpečuje férové porovnávanie pri zakúpkach a predchádza výberu izolátorov, ktoré úspešne prejdú skúšku na stolíku, no v prevádzke v hale zlyhajú. Predbežné zdokumentovanie prípustnej úrovne tiež poskytuje prevádzkovateľovi jasnú referenčnú hodnotu pre prijatie alebo odmietnutie počas uvedenia do prevádzky a tak odstraňuje neistotu pri schvaľovaní.

Špecifikácia a kontrolný zoznam pre kupujúcich

Kupujúci by mali overiť zaťaženie izolátora vzhľadom na hmotnosť nainštalovanej jednotky, teplotný rozsah materiálu a potrebu obvodových upevnení pre seizmické alebo tlakové zaťaženie. Požiadajte o metódu merania vibrácií a o úroveň prijatia, potom overte výsledok po inštalácii ručným meracím prístrojom na doske. Pri údržbe sa štvrťročná kontrola stlačenia podložiek, krútiaceho momentu skrutiek a výšky pružín zachytí osadenie ešte pred tým, ako sa prenesie na ostatné komponenty. Zaznamenávajte merania v pevných bodoch, aby sa posunutie referenčnej hodnoty vopred varovalo pred zlyhaním opory. Uistite sa, že upevnenia sú dimenzované na tlakové zaťaženie pri štarte a zastavení, pretože práve toto prechodné zaťaženie – nie statická hmotnosť – často spôsobuje zlyhanie nevhodne vybranej opory.

Vibrácie predstavujú pomalú daň pre každý veľký dátový priestor, ktorá sa platí v podobe hluku, uvoľňovania oceľových konštrukcií a skrátenia životnosti zariadení. Správne izolovaný základ chladiaceho ventilátora v serverovej miestnosti túto daň odstraňuje výberom materiálu na tlmenie rázov, ktorý je prispôsobený hmotnosti a rýchlosti jednotky, a mení sa tak chvejúca sa podlaha na stabilný a tichý základ pre stojany nad ňou.

Často kladené otázky

Otázka

Aký materiál na tlmenie rázov je vhodný pre základ chladiaceho ventilátora?

Odpoveď

Polymérne podložky z neoprénu účinne tlmia stredné frekvencie v väčšine vnútorných dátových priestorov a odolávajú oleju, ozónu a miernej teplote, čo ich robí bežnou prvou voľbou. Gumové izolátory sú lacnejšie, ale rýchlejšie starnú pri zaťažení a kolísaní teploty. Oceľové pružiny dosahujú nízke vlastné frekvencie pre ťažké jednotky, avšak nepretržite prepúšťajú vysokofrekvenčný šum, ak nie sú kombinované s gumou. Základ chladiaceho ventilátora v serverovej miestnosti často kombinuje polymérnu podložku z neoprénu pre pracovný rozsah s obvodovými obmedzeniami a používa pružiny len tam, kde to vyžaduje hmotnosť.

Otázka

Ako rezonancia poškodzuje rám základu chladiaceho ventilátora?

Odpoveď

Rezonancia vzniká, keď sa nútená frekvencia ventilátora blíži prirodzenej frekvencii rámu alebo podlahy, čím sa pohyb namiesto tlmenia zosilňuje. Malé nerovnováhy potom spôsobujú veľké kmitania, ktoré postupne uvoľňujú skrutky a praskajú zvárané spojenia. Počuteľný tón tiež stúpa do frekvenčného rozsahu, ktorý ruší obsluhu a nájomníkov. Izolácia nastavená ďaleko od prirodzenej frekvencie konštrukcie tento jav zabraňuje – preto by pred konečným výberom montážnych miest mal predchádzať vibráciou štúdia.

Otázka

Aké zaťaženie by mal izolátor vydržať?

Odpoveď

Zaťaženie izolátora musí zodpovedať skutočnej hmotnosti namontovanej jednotky plus dynamickému ťahu pri štarte – nikdy zaokrúhlenému údaju z katalógu. Nedostatočne dimenzované podložky sa stlačia a stratia svoj zdvih, zatiaľ čo nadmerne dimenzované zostanú príliš tuhé a vibrácie nepretržite prenášajú. Potvrďte, že materiál udržiava svoju prirodzenú frekvenciu približne na jednej tretine nútenej frekvencie, aby sa dosiahlo účinné oddelenie. Požiadajte o krivku zaťaženie–deformácia, aby sa overilo, že zvolené zaťaženie je správne za reálnych prevádzkových podmienok.

Otázka

Nahradia pružinové podložky gumové podložky v dátových centrách?

Odpoveď

Pružiny dosahujú nižších vlastných frekvencií pre veľmi ťažké jednotky, avšak prenášajú vysokofrekvenčné šepotanie, pokiaľ nie sú kombinované s gumovým prvkom, a vyžadujú viac miesta vo výške a seizmické upevnenia. Neoprénové alebo gumové podložky sú vhodné pre prevládajúci stredofrekvenčný rozsah v väčšine hál za nižšiu cenu a s jednoduchšou inštaláciou. Lepšia voľba závisí od hmotnosti jednotky, požadovanej deformácie a vlastnej frekvencie podlahy, preto by sa rozhodnutie malo zakladať na podrobnom preskúmaní namiesto automatického výberu jedného typu.

Otázka

Ako často je potrebné kontrolovať izolačné podložky?

Odpoveď

Štvrťročná kontrola stlačenia tesniacich podložiek, krútiaceho momentu skrutiek a výšky pružín odhalí usadzovanie ešte predtým, než sa prejaví vibráciou v doske. Zaznamenajte údaje na pevných bodoch, aby sa posunutie základnej čiary ukázalo ako porucha montáže týždne pred vznikom počuteľného hluku. V seizmicky aktívnych oblastiach alebo po významnej udalosti štartu/stopu vykonajte kontrolu skôr, pretože upevnenia a podložky sa môžu pri zaťažení posunúť. Včasná detekcia chráni nielen ložiská ventilátora, ale aj štrukturálnu celistvosť nosnej konštrukcie budovy.

Otázka

Môže zlá izolácia anulovať dohodu o úrovni služby (SLA) pre dátové centrum?

Odpoveď

Nadmerná vibrácia prenášaná cez konštrukciu môže porušiť limity hlučnosti, uvoľniť vybavenie a spôsobiť sťažnosti nájomcov, ktoré sa môžu vyvinúť na pokuty podľa SLA spojené s dostupnosťou a prostredím. Chvejúca sa podlaha tiež ohrozuje riziko nárokov na škody zo strany susedných rackov a kancelárií. Správna izolácia vybraná na základe vibračného prieskumu chráni dohodu tým, že udržiava chodbu tichú a stabilnú. Považujte izoláciu základovej rámového systému za súčasť uvádzania do prevádzky, nie za doplnok, ktorý sa pridá až po sťažnostiach nájomcov.