Anong pormula sa pagkalkula ng daloy ng hangin para sa pag-configure ng bentilador para sa bentilasyon ng server rack

Bakit ang rack heat load ang nagtatakda ng airflow requirement ng fan

Ang isang server rack ventilation fan ay hindi napipili sa pamamagitan ng paghahatol-hatol. Ang airflow na kailangan nitong ilipat ay nakatakda sa isang numero lamang: ang init na nililikha ng rack. Ang bawat watt ng IT load ay nagiging init na kailangan ipalabas ng hangin na gumagalaw. Kung kulang ang airflow, tataas ang temperatura ng mga bahagi hanggang sa mabagal o patayin ng kagamitan ang sarili nito.

Pagbabasa ng aktwal na power draw bago piliin ang ventilation fan

Ang simula ay ang nameplate o sinusukat na power ng lahat ng naka-mount sa cabinet: mga switch, compute nodes, storage, at ang mga nawawala sa loob ng power supplies. Ang isang kalahating puno na 42U rack ay maaari pa ring kumuha ng ilang kilowatts kapag isinama ang mga buffer at redundant supplies. Ang server rack ventilation fan ay dapat makapagalaw ng sapat na hangin upang panatilihin ang temperature rise mula sa inlet hanggang sa outlet sa loob ng ligtas na saklaw, hindi lamang para palamigin ang pangunahing mga device na naka-mount sa harapan.

Isang colocation cabinet retrofit na inilantad ang panganib

Isang operator ang nag-ayos muli ng 15 kW na colocation cabinet na tumatakbo gamit ang dalawang pangkalahatang bentilador na pinili batay sa "per rack" na patakaran ng isang tagapagkaloob. Ang temperatura ng paligid noong tag-init ay pumataas nang lampas sa komportableng saklaw, kaya nagsimula nang mag-thermal throttle ang mga device sa tuktok. Pagkatapos sukatin ang aktwal na karga at ilapat ang kalkulasyon ng heat balance, pinalitan ng koponan ang orihinal na pagkakasunud-sunod ng bentilador para sa ventilasyon ng server rack gamit ang mas mataas na CFM na axial fans at isang kontroladong pressure margin. Ang temperatura sa outlet ng cabinet ay bumaba ng humigit-kumulang 9°C at natigil ang mga pagkakataon ng thermal throttling. Ang aral ay simple: kalkulahin mula sa tunay na watts, hindi mula sa pangkalahatang pagpapalagay.

Ang pormula sa pagkalkula ng lakas ng hangin sa likod ng pagpili ng bentilador

Ang pisika ay isang heat balance. Ang hangin ay dinala ang kapangyarihan na P kasama ang temperature rise na ΔT. Ang density ng hangin (ρ) at ang specific heat (Cp) ang nagtatakda kung gaano karaming enerhiya ang mailalagay sa bawat cubic metre, kaya ang parehong daloy ay nagpapalamig nang iba-iba habang nagbabago ang mga kondisyon.

Pagpapaliwanag ng Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT)

Ang pangunahing ugnayan ay Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT). Sa hangin na may density na humigit-kumulang sa 1.2 kg/m³ at Cp na nasa paligid ng 1005 J/(kg·K), ang produkto ng ρ × Cp ay malapit sa 1206. Kapag inayos muli para sa daloy ng bolyum, ang Q sa m³/s ay katumbas ng P na hinati sa 1206 × ΔT. Ang pinapayagang ΔT ay ang idinisenyong pagtaas ng temperatura sa pagitan ng pasukan at labasan ng rack, na karaniwang 10°C hanggang 15°C para sa isang ventilated cabinet. Ang mas maliit na ΔT ay nangangailangan ng mas malaking daloy ng hangin, kaya ang pagpili ng ΔT ay direktang nagpapalitan ng sukat ng bintilador laban sa paggamit ng enerhiya at ingay.

Pagbabago ng watts sa CFM at m³/h

Ang pagpaparami ng resulta sa m³/s sa pamamagitan ng 3600 ay nagbibigay ng m³/h, at sa pamamagitan ng 0.589 ay nagbibigay ng CFM. Isang karaniwang ginagamit na field shortcut ay CFM ≈ 3.16 × P(W) ÷ ΔT(°F), na ang parehong balanseng ito ay ipinahayag sa imperial units. Para sa isang 15 kW rack na may 15°C (27°F) na pagtaas, ang kinakailangan ay humigit-kumulang sa 1760 m³/h, o humigit-kumulang sa 1035 CFM. Itaas ang bilang nang bahagya upang isaalang-alang ang filter loading at part-load redundancy, at pagkatapos ay i-match ang fan curve sa puntong iyon ng operasyon imbes na sa mga kondisyon ng libreng hangin.

Mga pagsusuri sa engineering na panatilihing tumpak ang kalkulasyon

Ang isang bilang ng daloy lamang ay hindi sapat para sa pagtukoy ng bentilador para sa ventilasyon ng server rack. Dapat ipadala ng bentilador ang nasabing daloy laban sa paglaban na ibinibigay ng kabinet, na kadalasang hindi zero sa isang tunay na kaban.

Static pressure, system impedance, at ang kurba ng bentilador

Ang mga filter ng kabinet, mga panel na may butas, mga tray ng kable, at mga baluktot na duct ay nagdaragdag ng paglaban. Ang system impedance ay tumataas nang parang parisukat ng daloy, kaya ang isang bentilador na tila sapat batay sa libreng hangin (CFM) ay maaaring bumagsak kapag na-install na. Iguhit ang kurba ng bentilador para sa ventilasyon ng server rack kasama ang kurba ng impedance ng kabinet; ang punto kung saan sila nagtatagpo ang tunay na airflow sa operasyon. Tukuyin ang isang yunit na panatilihin ang kinakailangang daloy sa inaasahang static pressure, hindi lamang sa zero load kung saan ang bawat bentilador ay tila malakas.

Kung saan ang mga sanggunian ng ASHRAE, ISO, at NFPA ay nalalapat

Ang mga thermal na gabay ng ASHRAE TC9.9 ay nagtatakda ng inirerekomendang inlet na kondisyon para sa IT equipment sa pagitan ng 18°C at 27°C, na nagsisilbing balangkas para sa payagan na ΔT. Ang ISO 5801 ay nagtutukoy kung paano sinusubok ang fan performance, kaya ang mga binanggit na CFM na halaga ay nananatiling maikukumpara sa pagitan ng mga supplier. Ang NFPA 75 ay sumasaklaw sa proteksyon ng electronic equipment at nakaaapekto sa paraan ng pagkakalagay ng cooling at cabling para sa fire safety. Ang mga electrical na pamantayan ng ANSI ang nagtatakda ng supply tolerances na dapat tanggapin ng fan motor. Ang mga sangguniang ito ang nagpapabago ng isang pabilog na bilang sa likod ng envelope tungo sa isang mapagtanggol na specification.

Gabay sa procurement, inspection, at maintenance

Ang sizing ay kalahati lamang ng gawain. Ang biniling hardware ay dapat manatiling epektibo sa loob ng ilang taon ng tuloy-tuloy na operasyon, at ito ay nakasalalay sa mga desisyon na ginawa bago ang order at sa mga ugali na pinananatili matapos ang installation.

Pagpili ng tamang fan type at configuration

Para sa karamihan ng mga ventilated racks, ang pinipiling server rack ventilation fan ay isang EC axial unit, samantalang ang centrifugal o filter-fan units ay angkop para sa mga cabinet na may mataas na external resistance. Pumili ng N+1 redundancy upang ang isang solong kabiguan ay hindi pahihina o patatahimikin ang buong airflow. I-match ang sukat ng frame sa panel cut-out at i-verify ang direksyon ng rotation at ang airflow path bago bilhin. Ang EC at AC axial lines ng Lobisong, na ginawa para sa cabinet at enclosure cooling, ay sumasaklaw sa karaniwang 115 V hanggang 400 V na saklaw na ginagamit sa mga industrial data environment.

Pagsusuri at pangangalaga na nangangalaga sa uptime

Ang mga filter screens ay nabubuwal at tahimik na binabawasan ang airflow, kaya magtakda ng regular na visual at differential-pressure checks. Siguraduhing nasa tamang posisyon pa rin ang mga baffles at blanking panels, dahil ang bypass air ay nag-aaksaya ng kakayahan ng mga fan. Pakikinggan ang anumang ingay mula sa bearings at subaybayan ang current draw para sa anumang drift na nagsasaad ng wear. Isang maikling quarterly check ang kailangan upang panatilihin ang kinukwentang airflow malapit sa tunay na airflow—ito ang tunay na nangangalaga sa kagamitan.

Ang pagtatakda ng wastong konfigurasyon ng bentilador para sa pagpapalamig ng server rack ay nagsisimula at natatapos sa balanseng init. Sukatin ang tunay na watts, gamitin ang pormula na Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT), i-convert sa CFM o m³/h, at i-validate ang resulta batay sa kinakailangang static pressure at redundancy. Ang sistematikong prosesong ito ang nagpapanatili ng temperatura ng cabinet sa loob ng kategorya na inaasahan ng kagamitan.

Mga Madalas Itanong

Anong pormula ang ginagamit para kalkulahin ang airflow ng bentilador para sa pagpapalamig ng rack?

Ang pormulang pang-balanseng init ay Q = P ÷ (ρ × Cp × ΔT), kung saan ang P ay ang kabuuang wattage ng rack, ang ρ ay ang density ng hangin na halos 1.2 kg/m³, ang Cp ay humigit-kumulang 1005 J/(kg·K), at ang ΔT ay ang pinapayagang pagtaas ng temperatura mula sa inlet hanggang sa outlet. I-convert ang resulta sa m³/h sa pamamagitan ng pagpaparami ng m³/s sa 3600, o gamitin ang CFM ≈ 3.16 × P(W) ÷ ΔT(°F). Siguraduhing tugma ang kurba ng bentilador sa kinakailangang static pressure.

Bakit mahalaga ang static pressure sa pagpili ng sukat ng bentilador para sa rack?

Ang mga filter ng kabinet, mga panel, at mga duct ay lumilikha ng resistensya na tumataas kasama ang daloy na naka-square. Ang isang bentilador na kinukwenta batay sa libreng hangin (CFM) ay maaaring magbigay ng mas kaunti kapag na-install na. Ang pagguhit ng kurba ng bentilador ng ventilasyon ng server rack laban sa impedance ng kabinet ay nagpapakita ng tunay na operating point. Ang pagtukoy ng daloy sa inaasahang static pressure ay nakakapigil sa tahimik na kulang sa paglamig na nagpapagana ng thermal throttling at pinaikli ang buhay ng hardware.

Gaano kadalas dapat inspeksyunin ang mga bentilador ng paglamig ng rack?

Dapat suriin ang mga screen ng filter at mga baffle kada tatlong buwan bilang minimum, at mas madalas sa mga lugar na puno ng alikabok o mataas ang load. Hanapin ang mga senyales ng pagkablock, ingay mula sa bearing, at pagbabago sa kasalukuyang daloy na nagpapahiwatig ng pagkasira. Ang pagpanatili ng mga blanking panel sa tamang posisyon ay nagpapanatili ng kinukwentang airflow. Ang maikling rutin na inspeksyon ay mas epektibo sa pagprotekta ng uptime kaysa sa paghihintay hanggang sa sumigaw ang thermal alarm.

Aling mga standard ang gumagabay sa pagtukoy ng bentilador ng ventilasyon ng rack?

Itinatakda ng ASHRAE TC9.9 ang inirerekomendang temperatura sa pasukan ng IT na naglalagay ng hangganan sa payagan na ΔT. Tinutukoy ng ISO 5801 ang katumbas na pagsubok sa pagganap ng bentilador, samantalang tinatalakay ng NFPA 75 ang proteksyon sa elektronikong kagamitan, na nakaaapekto sa layout at disenyo ng pagpapalamig. Saklaw ng mga pamantayan sa kuryente ng ANSI ang mga toleransya sa suplay na kailangang tanggapin ng mga bentilador. Kasama-sama, ginagawa nilang mapagtatag—imbes na pahulaan—ang espesipikasyon ng daloy ng hangin.

Maaari bang palamigin nang ligtas ang isang mataas-na-density na rack gamit ang isang bentilador lamang?

Ang isang bentilador ay lumilikha ng isang solong punto ng kabiguan at bihira nang sumasapat sa parehong pangangailangan sa daloy ng hangin at presyon sa mga mataas-na-density na rack. Ang redundansya na N+1 ay nagpapanatili ng pagpapalamig kahit na mabigo ang isang yunit. Ang EC axial fans ay angkop para sa karamihan ng mga bentiladong kabinet, samantalang ang mga centrifugal unit ay angkop para sa mga kabinet na may mataas na resistensya. Sukatin ang laki mula sa mga sukat na watts, pagkatapos ay i-verify ang konfigurasyon laban sa tunay na kondisyon ng operasyon bago ang pagsisimula.