Palvelinteline-ilmastointi: jäähdytysmenetelmät, CFM-opas ja parhaat käytännöt

Se on IT-järjestelmänvalvojille tuttu kohtaus: palvelinhuoneen kulman lähellä oleva 42U-teline toimii hyvin suurimman osan vuodesta ja alkaa sitten kesäisin antaa lämpötilavaroituksia. Huonetermostaatti lukee 22°C, mutta kytkimiin tuleva ilma on yli 30°C. Ongelma ei ole huoneen jäähdytysteho – se on telinetason ilmastointi tai sen puute.

Palvelinteline-ilmastointi tarkoittaa lämmön hallintaa kaappitasolla: riittävän viileän ilman toimittamista telineen etuosaan, kuuman pakokaasun poistamista takaa ja ilmavirtausta tukevan laitteiston valitsemista. Tämä opas kattaa odotettavissa olevat lämpökuormitukset, jäähdytys- ja ilmavirtavaatimusten laskemisen ja mitkä telinekomponentit todella parantavat lämpötehokkuutta.

Miksi telinetason jäähdytys ansaitsee enemmän huomiota

Telineen tulolämpötila ei ole sama kuin huoneen lämpötila. ASHRAE:n tekninen komitea 9.9 suosittelee IT-laitteiden tuloilman pitämistä välillä 18°C - 27°C (64,4-80,6°F). Kun telineissä ei ole ilmavirran hallintaa, kuuma pakokaasu voi kiertää kaappien yläosan ja sivujen ympärillä ja nostaa imulämpötilat selvästi huoneen keskiarvon yläpuolelle.

Kaksi tosiasiaa selittää, miksi kaappitason jäähdytyksellä on merkitystä:

Täysin täytettyyn telineeseen mahtuu 5-15 kW laitteita, ja yksiteräinen runko voi haihtua yli 5 kW.
Laajalti käytetty elektroniikan luotettavuussääntö on, että jokainen 10°C käyttölämpötilan nousu puolittaa suunnilleen komponenttien odotetun käyttöiän.

Joten teline voi näyttää hyvältä huonetermostaatissa, kun taas kaapin yläosan lähelle muodostuu jo hotspotteja. Suunniteltu jäähdytys telinetasolla estää näitä hotspotteja vioittumasta.

Kuinka paljon jäähdytystä palvelinteline todella tarvitsee

Lähtökohtana on lämpökuorma. Lähes kaikki palvelimen tai kytkimen käyttämä sähkövirta muunnetaan lämmöksi, joten voit arvioida telinelämpötehoa laskemalla yhteen jokaisen asennetun laitteen virrankulutus.

Tyypillinen lämpöteho laitetyypin mukaan; edustavat täyden kuorman arvot yleisille telinelaitteistoille.

Kun sinulla on kokonaiskilowattiluku, kahdesta muunnoksesta on hyötyä:

Lämpökuorma BTU/h = kW × 3413.
Ilmavirran tarve on noin 160 CFM/kW 11°C lämpötilaerolla telineen sisääntulon ja poiston välillä.

Jäähdytystarve eri telinekuormituksilla, perustuen 160 CFM/kw ja 11°C lämpötilaeroon.
Telineen kuorma	Lämpöteho (BTU/h)	Noin tarvitaan ilmavirta (CFM)
2 kW	6,826	320
4 kW	13,652	640
6 kW	20,478	960
8 kW	27,304	1 280
10 kW	34,130	1 600

Esimerkki: kahdeksalla 500 W:n palvelimella varustettu teline kuluttaa 4 kW. Se on noin 13 650 BTU/h lämpöä. Normaalissa 11°C deltassa teline tarvitsee noin 640 CFM ilmavirtaa. Jos huonesyöttö tuottaa vain puolet tästä, tulolämpötilat nousevat tasaisesti.

Tyyppikilven arvot ovat pahimman tapauksen arvoja, ja mitatut kuormat ovat usein 10-30 % pienempiä. Silti kokoa ilmavirta realistiseen huippukuormitukseen, koska jäähdytysongelmat ilmaantuvat aina, kun kuormitus on suurin.

Ilmavirran hallinta on telinejäähdytyksen perusta

Ennen kuin lisäät puhaltimia tai erityisiä jäähdytysyksiköitä, korjaa perusasiat. Lähes kaikki telineeseen asennettavat laitteet on suunniteltu edestä taakse suuntautuvalle ilmavirralle: viileä ilma tulee sisään edestä ja lämmin ilma poistuu takaa. Kaikki, mikä katkaisee tämän polun – lasiovi tukkii imuaukon, takapaneeli seinää vasten tai avoimet U-tilat, jotka päästävät kuumaa ilmaa kierrättämään – heikentää jäähdytyksen tehokkuutta.

Ilmavirta edestä taakse: viileä syöttö tulee rei'itettyyn oveen; laitteiden pakoputket ulospäin taaksepäin.

Käytännön vaiheita, jotka parantavat telinetason ilmavirtausta:

Järjestä telineet siten, että imupinnat kohtaavat kylmissä käytävissä ja poistopinnat kohtaavat kuumissa käytävissä.
Jätä vähintään 60 cm (noin 24 tuumaa) tilaa jokaisen telineen eteen ja taakse.
Asenna peitelevyt jokaiseen käyttämättömään U-tilaan pysäyttääksesi vaakasuuntaisen kierrätyksen.
Vedä kaapelit pystysuorien ohjainten läpi, jotta ne eivät estä etu- tai takapakoputkea.
Tiivistä kaapeliaukot korotetuissa lattioissa, jotta kylmä ilma pääsee hyllyjen etuosaan sen sijaan, että se vuotaisi lattian alla olevaan liitäntälaatikkoon.

Kierrätys on tärkein syy siihen, että telineen imulämpötila ylittää huoneenlämpötilan. Huoneessa, jonka termostaatissa lukee 22 °C, hallitsematon teline voi vetää 28–30 °C:n ilmaa ylälokeroihinsa. Huono ilmavirran sekoittuminen voi hukata 20–30 % käytettävissä olevasta jäähdytyskapasiteetista, luku mainitaan usein palvelinkeskusten tehokkuuden arvioinneissa. Katso tarkemmin, miten ilmavirtaus ja kaapin suunnittelu toimivat vuorovaikutuksessa, katso miten verkkokaappien ilmavirran hallinta estää IT-laitteiden ylikuumenemisen .

Kaapin ovilla on myös suora rooli jäähdytyksessä. Kiinteä etuovi, jossa on suuri lasiruutu, ei jätä lähes yhtään avointa tilaa ilmalle, joten kaapista tulee kuollut alue. Rei'itetyt ovet tai erityisesti ilmanvaihtoa varten suunnitellut ovet ovat parempi valinta hyllyihin, joissa on aktiivisia kytkimiä ja palvelimia. Hyvin tuuletetut ovet ylläpitävät turvallisuutta ja päästävät kylmän ilman todella tunkeutumaan laitteisiin:

Vented front door for heavy-duty soundproof server cabinet

Tuuletettu etuovi raskaaseen äänieristettyyn palvelinkaappiin Tämä tuuletettu ovi tarjoaa ilmavirran samalla kun se ylläpitää turvallisuutta ja vastaa aktiivisten kytkimien ja palvelimien jäähdytystarpeisiin. Se kantaa noin 1000 kg, tarjoaa lisävarusteena kaarevat kehykset ja sopii tavallisiin 19 tuuman telineisiin. Näytä tuote →

Telineeseen asennettava jäähdytyslaitteisto: tuulettimet, ovet ja termostaatit

Kaappeihin, jotka sijaitsevat lämpimissä paikoissa tai joissa on tiheitä laitteita, telinetuuletinyksikkö on edullinen ja tehokas lisä. 1U tai 2U tuuletinpaneeli kiinnitetään suoraan telineeseen ja joko vetää kuumaa ilmaa ulos takaa tai työntää viileää ilmaa eteen. Hyödyllisimmät versiot sisältävät termostaattikytkimen, joten puhaltimet käyvät vain, kun sisälämpötila ylittää asetusarvon. Tämä säästää energiaa ja pitää melun alhaisena verrattuna jatkuvaan tuulettimen toimintaan.

Thermostat-controlled rack fan unit for server cabinets

Termostaattiohjattu räkkituuletin palvelinkaappiin Edullinen jäähdytyslisälaite lämpimille telineille, tämä tuuletinpaneeli asennetaan 1U tai 2U tilaan ja toimii vain, kun sisälämpötila ylittää asetusarvon, mikä säästää energiaa ja vähentää melua. Näytä tuote →

Suljetut kaapit ja seinäkotelot saattavat tarvita vielä yksinkertaisempia kiertoapua. Kaapin jäähdytystuuletin voidaan asentaa sivu- tai yläpaneeleihin parantamaan sisäistä ilmankiertoa tiloissa, joissa luonnollinen konvektio on heikko. Se on käytännöllinen vaihtoehto seinäkaappiin käytäviin, liikkeisiin ja pieniin toimistoihin, joissa täysi tarkkuusjäähdytysjärjestelmä ei ole perusteltua.

Compact intelligent cooling fan for network cabinets

Kompakti älykäs jäähdytyspuhallin verkkokaapeille Tämä tuuletin kiinnitetään sivu- tai yläpaneeleihin parantamaan ilmankiertoa paikoissa, joissa luonnollinen konvektio on heikko. Se säätää nopeutta laitteen lämpötilan mukaan, toimii hiljaa ja sopii seinäkaappiin. Näytä tuote →

Vaativammissa tapauksissa on saatavilla rivijäähdyttimiä, takaoven lämmönvaihtimia ja itsenäisiä ilmastoituja telineitä. Nämä ovat välttämättömiä, kun yksi teline saavuttaa noin 10 kW tai enemmän ja huoneeseen ei voida toimittaa riittävästi ilmastoitua ilmaa. Useimmissa palvelinhuoneissa ja verkkokaapeissa puhtaan ilmavirran, tuuletettujen ovien ja termostaattiohjattujen tuulettimien yhdistelmä tarjoaa kuitenkin luotettavan telinejäähdytyksen murto-osalla kustannuksista. Muista, että kaikki lisäjäähdytyslaitteistot ovat tehokkaita vain, jos huone itse pystyy torjumaan kokonaislämpökuorman: teline riippuu huoneesta ja huone riippuu ilmastointijärjestelmästä.

Tarkkaile telineen tulolämpötiloja ja vältä nämä virheet

Palvelintelineelle mielekkäin lukema on laitteiston sisääntulolämpötila, ei huoneen keskiarvo. Aseta lämpötila-anturi telineen etuosaan noin keskikorkeudelle ja kirjaa se muutaman viikon ajan. Näet, kuinka lämpötila muuttuu työmäärän ja huoneen jäähdytysjaksojen mukaan, ja voit käyttää näitä tietoja tuulettimen kynnysten asettamiseen.

Suhteellinen vikaprosentti nousee, kun telineen tulolämpötila nousee suositellun alueen yläpuolelle.

Pienikin tulolämpötilan nousu lisää rasitusta komponentteihin, minkä vuoksi telineiden pitäminen ASHRAE:n suositteleman nauhan sisällä on käytännöllinen luotettavuussuunnitelma. Yleisimmät virheet vältettävät:

Telineen ylitäyttö lisäämättä ilmavirtauskapasiteettia.
Takaosan pakoputken tukkiminen laatikoilla, kaapeleilla tai liian lähelle sijoitetulla seinällä.
Telinetuulettimien poistaminen käytöstä melun takia sen sijaan, että valitsisit termostaattiohjatun mallin.
Kosteuden huomioiminen: pidä suhteellinen kosteus kohtuullisella alueella (noin 20-80 %) sähköstaattisen purkauksen ja kondensaatioriskin vähentämiseksi.
Huonetermostaatin asettaminen tarpeettoman alhaiseksi, mikä lisää energiankulutusta suojaamatta telinettä.

On myös energia-argumentti, jonka mukaan telineitä pyöritetään lähellä suositellun alueen yläpäätä. Jokainen ylijäähdytysaste nostaa tyypillisesti jäähdytysenergian kulutusta noin 2-4 %, koska ilmastointijärjestelmä toimii kovemmin pitääkseen tilan tarvittavaa kylmempänä. Asianmukaiset ilmanvaihto- ja lämmönpoistokäytännöt täydentävät edellä kuvattuja telinetason toimenpiteitä.

Palvelinteline-ilmastointi UKK

Mikä on ihanteellinen lämpötila palvelintelineelle?

ASHRAE suosittelee pitämään telineen tuloilman 18°C ja 27°C välillä. Useimmat IT-laitteet toimivat luotettavasti tällä alueella; 22-25°C on käytännöllinen tavoite turvallisuuden ja energiakustannusten tasapainottamiseksi.

Kuinka paljon ilmavirtaa palvelinteline tarvitsee?

Nyrkkisääntönä on noin 160 CFM lämpökuormituksen kilowattia kohden 11°C lämpötilaerolla. 4 kW:n teline tarvitsee siis noin 640 CFM:n etummaisen imuaukon poikki.

Mitä termostaatilla varustettu räkkituuletinyksikkö tekee?

Se on telineeseen asennettava tuuletinpaneeli, joka siirtää kuumaa ilmaa ulos kaapista tai kylmää ilmaa siihen. Termostaattiohjaus aktivoi puhaltimet vain, kun lämpötilan asetusarvo ylittyy, mikä säästää energiaa ja vähentää jatkuvaa tuulettimen melua.

Onko kuuma käytävä / kylmä käytävä eristettävä?

Se ei ole pakollinen yhdelle telineelle, mutta telineiden kohdistaminen edestä eteen ja takaa estää kuuman pakokaasun kierrätyksen imuaukkoon. Täysi suojaus vähentää huomattavasti jäähdytysenergiaa suuremmissa huoneissa.

Voiko ikkunailmastointi jäähdyttää palvelinhuonetta?

Pienet kaapit saattavat selvitä minijaetun tai kannettavan yksikön kanssa, mutta ikkuna-ilmastointilaitteista puuttuu tarkka kosteuden ja lämpötilan säätö, eivätkä ne yleensä pysty jakamaan ilmaa tasaisesti hyllyjen etuosaan. Jatkuville IT-kuormille suositellaan erityistä jäähdytystä.

Miksi peitepaneelit ovat tärkeitä telinejäähdytyksen kannalta?

Suojapaneelit estävät ilmavirran kierrätyksen tyhjien U-tilojen läpi. Ilman niitä kylmä ilma ohittaa laitteiden imuaukot ja kuuma ilma kiertää takaisin telineeseen, joten lämpötilat nousevat, vaikka huone on viileä.