این یک صحنه آشنا برای مدیران IT است: یک رک 42U در نزدیکی گوشه اتاق سرور در بیشتر سال به خوبی کار می کند، سپس در تابستان شروع به پخش هشدارهای دما می کند. ترموستات اتاق 22 درجه سانتیگراد می گوید، اما هوای ورودی به کلیدها بالای 30 درجه سانتیگراد است. مشکل ظرفیت خنک کننده اتاق نیست - تهویه مطبوع در سطح رک یا کمبود آن است.
تهویه مطبوع رک سرور به معنای مدیریت گرما در سطح کابینت است: رساندن هوای خنک کافی به جلوی رک، حذف اگزوز داغ از پشت و انتخاب سخت افزاری که از جریان هوا پشتیبانی می کند. این راهنما بارهای گرمایی را که میتوانید انتظار داشته باشید، نحوه محاسبه نیازهای خنککننده و جریان هوا و اینکه کدام اجزای قفسه واقعاً عملکرد حرارتی را بهبود میبخشند، پوشش میدهد.
دمای ورودی رک با دمای اتاق یکسان نیست. کمیته فنی ASHRAE 9.9 توصیه می کند هوای ورودی تجهیزات فناوری اطلاعات را بین 18 درجه سانتیگراد تا 27 درجه سانتیگراد (64.4-80.6 درجه فارنهایت) نگه دارید. هنگامی که قفسهها فاقد مدیریت جریان هوا هستند، اگزوز داغ میتواند در بالای کابینت و اطراف کابینتها گردش کند و دمای ورودی را بسیار بالاتر از میانگین اتاق قرار دهد.
دو واقعیت توضیح می دهد که چرا خنک کننده در سطح کابینت اهمیت دارد:
بنابراین یک قفسه می تواند روی ترموستات اتاق خوب به نظر برسد در حالی که در حال حاضر نقاط مهمی در نزدیکی بالای کابینت ایجاد می کند. خنک کننده برنامه ریزی شده در سطح قفسه چیزی است که آن هات اسپات ها را از خراب شدن حفظ می کند.
نقطه شروع بار حرارتی است. تقریباً تمام توان الکتریکی که یک سرور یا سوئیچ میکشد به گرما تبدیل میشود، بنابراین میتوانید خروجی گرمای رک را با جمع کردن مصرف برق هر دستگاه نصب شده تخمین بزنید.
خروجی حرارت معمولی بر اساس نوع دستگاه؛ معرف مقادیر بار کامل برای تجهیزات رک معمولی.
هنگامی که رقم کل کیلووات را بدست آورید، دو تبدیل مفید است:
| بار قفسه | خروجی حرارت (BTU/hr) | تقریبا جریان هوا مورد نیاز (CFM) |
|---|---|---|
| 2 کیلو وات | 6,826 | 320 |
| 4 کیلو وات | 13652 | 640 |
| 6 کیلو وات | 20,478 | 960 |
| 8 کیلو وات | 27,304 | 1280 |
| 10 کیلو وات | 34,130 | 1600 |
مثال: یک رک با هشت سرور 500 واتی 4 کیلو وات می کشد. این تقریباً 13650 BTU/hr گرما است. در دلتای استاندارد 11 درجه سانتی گراد، رک به حدود 640 CFM جریان هوا نیاز دارد. اگر منبع اتاق فقط نیمی از آن را فراهم کند، دمای ورودی به طور پیوسته افزایش می یابد.
رتبهبندی پلاکها بدترین مقادیر هستند و بارهای اندازهگیری شده اغلب 10 تا 30 درصد کمتر هستند. با این حال، اندازه جریان هوا را برای اوج بار واقعی، اندازه بگیرید، زیرا مشکلات خنک کننده همیشه زمانی که بار بالاتر است ظاهر می شود.
قبل از افزودن فن ها یا واحدهای خنک کننده خاص، اصول اولیه را اصلاح کنید. تقریباً تمام تجهیزات نصب قفسه برای جریان هوا از جلو به عقب طراحی شده اند: هوای خنک از جلو وارد می شود و هوای گرم از عقب خارج می شود. هر چیزی که این مسیر را می شکند - یک در شیشه ای که ورودی ورودی را مسدود می کند، یک پانل پشتی در مقابل دیوار، یا فضاهای U باز که اجازه می دهد هوای گرم دوباره در گردش باشد - کارایی خنک کننده را کاهش می دهد.
جریان هوا از جلو به عقب: منبع خنک به درب سوراخ وارد می شود. اگزوز تجهیزات به سمت عقب خارج می شود.
مراحل عملی برای بهبود جریان هوا در سطح قفسه:
گردش مجدد دلیل اصلی بیشتر شدن دمای ورودی رک از دمای اتاق است. در اتاقی که دمای 22 درجه سانتیگراد را روی ترموستات نشان می دهد، یک قفسه کنترل نشده می تواند هوا را با دمای 28 تا 30 درجه سانتیگراد به داخل دهانه های بالای خود بکشد. اختلاط ضعیف جریان هوا می تواند 20 تا 30 درصد ظرفیت خنک کننده موجود را هدر دهد، رقمی که اغلب در ارزیابی های کارایی مرکز داده ذکر می شود. برای نگاهی عمیق تر به نحوه تعامل جریان هوا و طراحی کابینت، ببینید چگونه مدیریت جریان هوا در کابینت های شبکه از گرم شدن بیش از حد تجهیزات فناوری اطلاعات جلوگیری می کند .
درهای کابینت نیز نقش مستقیمی در خنک کنندگی دارند. یک درب ورودی محکم با یک شیشه بزرگ تقریباً هیچ فضای باز برای ورود هوا باقی نمی گذارد، بنابراین کابینت به یک منطقه مرده تبدیل می شود. درب های سوراخ دار یا درهایی که به طور خاص برای تهویه طراحی شده اند، انتخاب بهتری برای رک هایی هستند که سوئیچ ها و سرورهای فعال را حمل می کنند. درب های با تهویه بالا امنیت را حفظ می کنند در حالی که اجازه می دهند هوای سرد در واقع به تجهیزات برسد:
درب ورودی تهویه شده برای کابینت سرور عایق صوتی سنگین این درب تهویه شده جریان هوا را در عین حفظ امنیت فراهم می کند و نیازهای خنک کننده سوئیچ ها و سرورهای فعال را برطرف می کند. تقریباً 1000 کیلوگرم را پشتیبانی می کند، فریم های منحنی اختیاری را ارائه می دهد و برای قفسه های استاندارد 19 اینچی مناسب است. مشاهده محصول → برای کابینت هایی که در نقاط گرم قرار می گیرند یا تجهیزات متراکم را در خود جای می دهند، یک واحد فن رک یک افزودنی کم هزینه و موثر است. یک پنل فن 1U یا 2U مستقیماً در قفسه نصب می شود و هوای گرم را از عقب بیرون می کشد یا هوای خنک را به سمت جلو می راند. مفیدترین نسخه ها شامل کلید ترموستات است، بنابراین فن ها تنها زمانی کار می کنند که دمای داخلی از یک نقطه تنظیم عبور کند. این باعث صرفه جویی در انرژی و کاهش نویز در مقایسه با عملکرد مداوم فن می شود.
واحد فن رک کنترل شده با ترموستات برای کابینت سرور این پنل فن، یک افزودنی خنککننده کمهزینه برای قفسههای گرم، در فضای 1U یا 2U نصب میشود و تنها زمانی کار میکند که دمای داخلی از یک نقطه تنظیم شده فراتر رود و باعث صرفهجویی در مصرف انرژی و کاهش نویز شود. مشاهده محصول → کابینت های بسته و محفظه های دیواری ممکن است به کمک گردش خون ساده تری هم نیاز داشته باشند. برای بهبود حرکت هوای داخلی در فضاهایی که همرفت طبیعی ضعیف است، می توان یک فن خنک کننده کابینت را در پانل های جانبی یا بالایی نصب کرد. این یک گزینه کاربردی برای کابینت های دیواری در راهروها، مغازه ها و دفاتر کوچک است که در آن سیستم خنک کننده با دقت کامل توجیه نمی شود.
فن خنک کننده هوشمند جمع و جور برای کابینت های شبکه این فن در پانل های جانبی یا بالایی نصب می شود تا گردش هوا را در جایی که همرفت طبیعی ضعیف است بهبود بخشد. سرعت را بر اساس دمای دستگاه تنظیم می کند، بی صدا کار می کند و مناسب کابینت های دیواری است. مشاهده محصول → در موارد سختتر، خنککنندههای ردیفی، مبدلهای حرارتی درهای عقب و قفسههای تهویه مطبوع مستقل در دسترس هستند. اینها زمانی ضروری می شوند که یک قفسه منفرد به حدود 10 کیلو وات یا بیشتر برسد و اتاق نتواند هوای مطبوع کافی را تامین کند. با این حال، برای اکثر اتاقهای سرور و کمدهای شبکه، ترکیبی از الگوهای جریان هوای تمیز، دربهای دارای تهویه، و فنهای کنترلشده با ترموستات، خنککننده قابل اعتماد رک را با کسری از هزینه ارائه میدهد. به یاد داشته باشید که هر سخت افزار خنک کننده اضافی تنها در صورتی مؤثر است که خود اتاق بتواند بار گرمای کل را رد کند: قفسه به اتاق بستگی دارد و اتاق به سیستم تهویه مطبوع بستگی دارد.
معنی دارترین خوانش برای رک سرور، دمای ورودی تجهیزات است، نه میانگین اتاق. یک سنسور دما را در قسمت جلوی قفسه، در ارتفاع وسط قرار دهید و آن را برای چند هفته ثبت کنید. خواهید دید که چگونه دما با حجم کار و چرخه های خنک کننده اتاق تغییر می کند و می توانید از این داده ها برای تنظیم آستانه فن استفاده کنید.
با بالا رفتن دمای ورودی قفسه از محدوده توصیه شده، نرخ شکست نسبی افزایش مییابد.
حتی یک افزایش جزئی در دمای ورودی به قطعات استرس اضافه می کند، به همین دلیل است که نگه داشتن قفسه ها در داخل باند توصیه شده ASHRAE یک طرح قابلیت اطمینان عملی است. اشتباهات رایجی که باید اجتناب کرد:
همچنین یک استدلال انرژی برای اجرای قفسه ها در نزدیکی انتهای بالای محدوده توصیه شده وجود دارد. هر درجه از بیش از حد خنک کننده معمولاً مصرف انرژی خنک کننده را حدود 2-4٪ افزایش می دهد، زیرا سیستم تهویه مطبوع سخت تر کار می کند تا فضا را سردتر از حد مورد نیاز نگه دارد. روش های تهویه مناسب و اتلاف گرما مکمل اقدامات سطح قفسه ای است که در بالا توضیح داده شد.
ASHRAE توصیه می کند که هوای ورودی را بین 18 تا 27 درجه سانتی گراد نگه دارید. اکثر تجهیزات IT به طور قابل اعتماد در این محدوده کار می کنند. دمای 22 تا 25 درجه سانتیگراد یک هدف عملی برای تعادل ایمنی و هزینه انرژی است.
به عنوان یک قاعده کلی، حدود 160 CFM در هر کیلووات بار گرمایی با اختلاف دمای 11 درجه سانتیگراد. بنابراین یک رک 4 کیلوواتی به حدود 640 CFM در ورودی جلو نیاز دارد.
این یک پنل فن رک است که هوای گرم را از کابینت خارج می کند یا هوای خنک را به داخل آن منتقل می کند. کنترل ترموستات فن ها را تنها زمانی فعال می کند که از نقطه تنظیم دما فراتر رود، در مصرف انرژی صرفه جویی می شود و صدای مداوم فن کاهش می یابد.
برای یک قفسه اجباری نیست، اما تراز کردن قفسهها از جلو به جلو و عقب به عقب مانع از گردش مجدد اگزوز داغ به داخل ورودی میشود. مهار کامل به طور قابل توجهی انرژی خنک کننده را در اتاق های بزرگتر کاهش می دهد.
کمدهای کوچک ممکن است با یک مینی اسپلیت یا واحد قابل حمل از بین بروند، اما سیستم های تهویه مطبوع پنجره ای فاقد کنترل دقیق رطوبت و دما هستند و معمولاً نمی توانند هوا را به طور یکنواخت در جلوی قفسه ها توزیع کنند. خنک کننده اختصاصی برای بارهای IT مداوم توصیه می شود.
پانل های خالی، گردش مجدد جریان هوا را از طریق فضاهای خالی U مسدود می کنند. بدون آنها، هوای سرد ورودی تجهیزات را دور می زند و هوای گرم به داخل قفسه باز می گردد، بنابراین دما حتی زمانی که اتاق خنک است افزایش می یابد.