Server Rack Air Conditioning: Mga Paraan ng Paglamig, Gabay sa CFM at Pinakamahuhusay na Kasanayan

Ito ay isang pamilyar na eksena para sa mga IT administrator: isang 42U rack malapit sa sulok ng isang silid ng server ay tumatakbo nang maayos sa halos buong taon, pagkatapos ay nagsisimulang maghagis ng mga babala sa temperatura sa tag-araw. Ang termostat ng silid ay nagsasabing 22°C, ngunit ang hangin na pumapasok sa mga switch ay nasa itaas ng 30°C. Ang problema ay hindi ang kapasidad ng paglamig ng silid - ito ay air conditioning sa antas ng rack, o ang kakulangan nito.

Ang server rack air conditioning ay nangangahulugan ng pamamahala ng init sa antas ng cabinet: naghahatid ng sapat na malamig na hangin sa harap ng rack, nag-aalis ng mainit na tambutso mula sa likod, at pagpili ng hardware na sumusuporta sa airflow na iyon. Sinasaklaw ng gabay na ito ang mga heat load na maaari mong asahan, kung paano kalkulahin ang mga kinakailangan sa paglamig at airflow, at kung aling mga bahagi ng rack ang aktwal na nagpapabuti sa pagganap ng thermal.

Bakit Ang Rack-Level Cooling ay Nararapat ng Higit na Atensyon

Ang temperatura ng inlet ng rack ay hindi pareho sa temperatura ng silid. Inirerekomenda ng ASHRAE Technical Committee 9.9 na panatilihin ang hanging pumapasok sa IT equipment sa pagitan ng 18°C at 27°C (64.4-80.6°F). Kapag ang mga rack ay walang pamamahala sa daloy ng hangin, ang mainit na tambutso ay maaaring muling umikot sa itaas at sa paligid ng mga gilid ng mga cabinet, na nagtutulak sa mga temperatura ng intake na mas mataas sa average ng silid.

Dalawang katotohanan ang nagpapaliwanag kung bakit mahalaga ang paglamig sa antas ng cabinet:

Ang isang fully populated rack ay maaaring maglaman ng 5-15 kW ng kagamitan, at ang isang solong blade chassis ay maaaring maglaho ng higit sa 5 kW.
Bilang isang malawakang ginagamit na tuntunin sa pagiging maaasahan ng electronics, bawat 10°C na pagtaas sa operating temperature ay humigit-kumulang sa kalahati ng inaasahang buhay ng serbisyo ng mga bahagi.

Kaya't ang isang rack ay maaaring magmukhang maayos sa termostat ng silid habang nagkakaroon na ng mga hotspot malapit sa itaas ng cabinet. Ang nakaplanong paglamig sa antas ng rack ang nagpapanatili sa mga hotspot na iyon na maging mga pagkabigo.

Gaano Karaming Paglamig ang Talagang Kailangan ng Iyong Server Rack

Ang panimulang punto ay ang pagkarga ng init. Halos lahat ng kuryenteng kinukuha ng server o switch ay na-convert sa init, kaya matantya mo ang output ng init ng rack sa pamamagitan ng pagsusuma sa konsumo ng kuryente ng bawat naka-install na device.

Karaniwang init na output ayon sa uri ng device; kinatawan ng full-load na mga halaga para sa karaniwang rack equipment.

Kapag nakuha mo na ang kabuuang kilowatt figure, dalawang conversion ang kapaki-pakinabang:

Heat load sa BTU/hr = kW × 3413.
Ang demand ng airflow ay humigit-kumulang 160 CFM bawat kW sa 11°C na pagkakaiba sa temperatura sa pagitan ng rack inlet at exhaust.

Demand ng paglamig sa iba't ibang rack load, batay sa 160 CFM bawat kW at 11°C na pagkakaiba sa temperatura.
Rack load	Heat output (BTU/hr)	Tinatayang kailangan ng airflow (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

Halimbawa: ang isang rack na may walong 500 W server ay nakakakuha ng 4 kW. Iyon ay humigit-kumulang 13,650 BTU/hr ng init. Sa karaniwang 11°C delta, ang rack ay nangangailangan ng humigit-kumulang 640 CFM ng airflow. Kung ang supply ng silid ay nagbibigay lamang ng kalahati nito, ang mga temperatura ng pumapasok ay tataas nang tuluy-tuloy.

Ang mga rating ng nameplate ay mga pinakamasamang halaga, at kadalasang mas mababa ng 10-30% ang mga sinusukat na load. Gayunpaman, ang laki ng daloy ng hangin para sa makatotohanang peak load, dahil palaging lumilitaw ang mga problema sa paglamig kapag ang load ay pinakamataas.

Ang Airflow Management ay ang Pundasyon ng Rack Cooling

Bago magdagdag ng mga fan o mga espesyal na cooling unit, ayusin ang mga pangunahing kaalaman. Halos lahat ng kagamitan sa rack-mount ay idinisenyo para sa front-to-back na daloy ng hangin: pumapasok ang malamig na hangin mula sa harapan at lumalabas ang mainit na hangin mula sa likuran. Anumang bagay na sumisira sa landas na iyon - isang salamin na pinto na nakaharang sa intake, isang panel sa likuran na nakadikit sa dingding, o mga bukas na U-space na nagpapahintulot sa mainit na hangin na muling umikot - binabawasan ang pagiging epektibo ng paglamig.

Front-to-back airflow: pumapasok ang cool na supply sa butas-butas na pinto; lumalabas ang tambutso ng kagamitan patungo sa likuran.

Mga praktikal na hakbang na nagpapahusay sa rack-level na airflow:

Ayusin ang mga rack na may mga intake face na nagtatagpo sa malamig na mga pasilyo at mga exhaust na mukha na nagtatagpo sa mainit na mga pasilyo.
Panatilihin ang hindi bababa sa 60 cm (mga 24 pulgada) ng clearance sa harap at likod ng bawat rack.
Mag-install ng mga blanking panel sa bawat hindi nagamit na U-space para ihinto ang pahalang na recirculation.
I-ruta ang mga kable sa pamamagitan ng mga patayong tagapamahala upang hindi ma-block ang front intake o rear exhaust.
I-seal ang mga butas ng cable sa mga nakataas na sahig upang ang malamig na hangin ay umabot sa mga harapan ng rack sa halip na tumulo sa underfloor plenum.

Ang recirculation ay ang pangunahing dahilan kung bakit ang temperatura ng paggamit ng rack ay lumampas sa temperatura ng silid. Sa isang silid na may temperaturang 22°C sa thermostat, ang isang hindi pinamamahalaang rack ay maaaring humila ng hangin sa 28-30°C papunta sa mga tuktok na bay nito. Ang mahinang paghahalo ng airflow ay maaaring mag-aksaya ng 20-30% ng magagamit na kapasidad ng paglamig, isang figure na madalas na binabanggit sa mga pagtatasa ng kahusayan sa data center. Para sa mas malalim na pagtingin sa kung paano nakikipag-ugnayan ang airflow at disenyo ng cabinet, tingnan kung paano pinipigilan ng pamamahala ng airflow sa mga cabinet ng network ang overheating ng IT equipment .

Ang mga pintuan ng gabinete ay gumaganap din ng direktang papel sa paglamig. Ang isang solidong pintuan sa harap na may malaking glass pane ay halos walang bukas na lugar para makapasok ang hangin, kaya ang cabinet ay nagiging dead zone. Ang mga butas-butas na pinto, o mga pintong partikular na idinisenyo para sa bentilasyon, ay ang mas mahusay na pagpipilian para sa mga rack na may mga aktibong switch at server. Ang mga pintuan na may mataas na bentilasyon ay nagpapanatili ng seguridad habang hinahayaan ang malamig na hangin na talagang maabot ang kagamitan:

Vented front door for heavy-duty soundproof server cabinet

Naka-vent na pintuan sa harap para sa heavy-duty na soundproof na kabinet ng server Ang vented door na ito ay nagbibigay ng airflow habang pinapanatili ang seguridad, tinutugunan ang mga pangangailangan sa paglamig ng mga aktibong switch at server. Sinusuportahan nito ang humigit-kumulang 1000 kg, nag-aalok ng mga opsyonal na curved frame, at umaangkop sa karaniwang 19-inch na rack. Tingnan ang Produkto →

Rack-Mounted Cooling Hardware: Mga Bentilador, Mga Pintuan at Thermostat

Para sa mga cabinet na nakaupo sa mainit-init na mga lugar o may mga siksik na kagamitan, ang isang rack fan unit ay isang mura at epektibong karagdagan. Ang isang 1U o 2U fan panel ay direktang naka-mount sa rack at maaaring humihila ng mainit na hangin mula sa likuran o itulak ang malamig na hangin sa harap. Kasama sa mga pinakakapaki-pakinabang na bersyon ang switch ng thermostat, kaya tatakbo lang ang mga fan kapag lumampas ang panloob na temperatura sa isang set point. Nakakatipid iyon ng enerhiya at nagpapanatili ng ingay kumpara sa tuluy-tuloy na operasyon ng fan.

Thermostat-controlled rack fan unit for server cabinets

Thermostat-controlled rack fan unit para sa mga cabinet ng server Isang murang cooling add-on para sa mga warm rack, ang fan panel na ito ay nakakabit sa isang 1U o 2U na espasyo at tumatakbo lang kapag ang panloob na temperatura ay lumampas sa isang set point, nagtitipid ng enerhiya at nagpapababa ng ingay. Tingnan ang Produkto →

Ang mga saradong cabinet at mga enclosure na nakadikit sa dingding ay maaaring mangailangan ng mas simpleng mga tulong sa sirkulasyon. Maaaring i-mount ang isang cabinet cooling fan sa gilid o itaas na mga panel upang mapabuti ang panloob na paggalaw ng hangin sa mga espasyo kung saan mahina ang natural na convection. Isa itong praktikal na opsyon para sa mga cabinet na nakakabit sa dingding sa mga koridor, tindahan, at maliliit na opisina kung saan hindi makatwiran ang buong precision cooling system.

Compact intelligent cooling fan for network cabinets

Compact na intelligent na cooling fan para sa mga network cabinet Ang fan na ito ay nakakabit sa gilid o itaas na mga panel upang mapabuti ang sirkulasyon ng hangin kung saan mahina ang natural na convection. Inaayos nito ang bilis batay sa temperatura ng device, gumagana nang tahimik, at nababagay sa mga cabinet na nakadikit sa dingding. Tingnan ang Produkto →

Sa mas mahirap na mga kaso, available ang mga in-row na cooler, rear-door heat exchanger, at self-contained na naka-air condition na rack. Ang mga ito ay kinakailangan kapag ang isang rack ay umabot sa humigit-kumulang 10 kW o higit pa at ang silid ay hindi makapagsuplay ng sapat na nakakondisyon na hangin. Para sa karamihan ng mga server room at network closet, gayunpaman, ang kumbinasyon ng malinis na airflow pattern, vented door, at thermostat-controlled fan ay naghahatid ng maaasahang rack cooling sa maliit na halaga. Tandaan na ang anumang karagdagang cooling hardware ay epektibo lamang kung ang silid mismo ay maaaring tanggihan ang kabuuang pagkarga ng init: ang rack ay nakasalalay sa silid, at ang silid ay nakasalalay sa sistema ng air conditioning.

Subaybayan ang Rack Inlet Temperature at Iwasan ang Mga Maling Ito

Ang pinakamakahulugang pagbabasa para sa isang server rack ay ang inlet temperature ng kagamitan, hindi ang average ng kwarto. Maglagay ng sensor ng temperatura sa harap ng rack, sa kalagitnaan ng taas, at i-log ito sa loob ng ilang linggo. Makikita mo kung paano nagbabago ang temperatura sa workload at mga cycle ng paglamig ng kwarto, at magagamit mo ang data na iyon para magtakda ng mga threshold ng fan.

Ang relatibong rate ng pagkabigo ay tumataas habang ang temperatura ng inlet ng rack ay tumataas sa itaas ng inirerekomendang hanay.

Kahit na ang isang maliit na pagtaas sa temperatura ng pumapasok ay nagdaragdag ng stress sa mga bahagi, kaya naman ang pagpapanatili ng mga rack sa loob ng inirerekomendang banda ng ASHRAE ay isang praktikal na plano sa pagiging maaasahan. Mga karaniwang pagkakamali na dapat iwasan:

Overfilling ng rack nang hindi nagdaragdag ng airflow capacity.
Hinaharang ang tambutso sa likuran gamit ang mga kahon, cable, o pader na inilagay nang napakalapit.
Hindi pagpapagana ng rack fan dahil sa ingay, sa halip na pumili ng modelong kinokontrol ng thermostat.
Pagbabalewala sa halumigmig: panatilihin ang katamtamang halumigmig sa isang katamtamang hanay (humigit-kumulang 20-80%) upang mabawasan ang mga panganib sa electrostatic discharge at condensation.
Ang pagtatakda ng termostat ng silid nang hindi kinakailangang mababa, na nagpapataas ng paggamit ng enerhiya nang hindi pinoprotektahan ang rack.

Mayroon ding energy argument para sa pagpapatakbo ng mga rack malapit sa itaas na dulo ng inirerekomendang hanay. Ang bawat antas ng overcooling ay karaniwang nagpapataas ng pagkonsumo ng enerhiya sa paglamig ng humigit-kumulang 2-4%, dahil ang air conditioning system ay mas gumagana upang panatilihing mas malamig ang espasyo kaysa sa kinakailangan. Ang wastong bentilasyon at mga kasanayan sa pag-alis ng init ay umaakma sa mga hakbang sa antas ng rack na inilarawan sa itaas.

FAQ ng Server Rack sa Air Conditioning

Ano ang perpektong temperatura para sa isang server rack?

Inirerekomenda ng ASHRAE na panatilihing nasa pagitan ng 18°C at 27°C ang rack inlet air. Karamihan sa mga kagamitan sa IT ay gumagana nang mapagkakatiwalaan sa hanay na ito; Ang 22-25°C ay isang praktikal na target para sa pagbabalanse ng kaligtasan at gastos sa enerhiya.

Gaano karaming airflow ang kailangan ng isang server rack?

Bilang isang tuntunin ng hinlalaki, humigit-kumulang 160 CFM bawat kilowatt ng pagkarga ng init na may pagkakaiba sa temperatura na 11°C. Samakatuwid, ang isang 4 kW rack ay nangangailangan ng humigit-kumulang 640 CFM sa harap ng intake.

Ano ang ginagawa ng rack fan unit na may thermostat?

Ito ay isang rack-mount fan panel na naglalabas ng mainit na hangin mula sa cabinet o malamig na hangin papunta dito. Ina-activate lang ng kontrol ng thermostat ang mga bentilador kapag nalampasan ang isang temperature set point, nagtitipid ng enerhiya at binabawasan ang tuluy-tuloy na ingay ng fan.

Kailangan ba ang mainit na pasilyo / malamig na pasilyo?

Hindi ito sapilitan para sa isang rack, ngunit ang pag-align ng mga rack sa harap-harap at likuran-sa-likod ay pumipigil sa mainit na tambutso mula sa recirculating sa mga intake. Ang buong containment ay kapansin-pansing binabawasan ang cooling energy sa mas malalaking kwarto.

Maaari bang palamigin ng air conditioner sa bintana ang isang silid ng server?

Maaaring mawala ang maliliit na closet gamit ang isang mini-split o portable na unit, ngunit ang mga air conditioner sa bintana ay walang tumpak na humidity at temperatura control at kadalasan ay hindi makakapagbahagi ng hangin nang pantay-pantay sa mga harap ng rack. Inirerekomenda ang dedikadong pagpapalamig para sa tuluy-tuloy na pag-load ng IT.

Bakit mahalaga ang mga blanking panel para sa paglamig ng rack?

Hinaharang ng mga blangkong panel ang recirculation ng airflow sa pamamagitan ng mga walang laman na U-space. Kung wala ang mga ito, malalampasan ng malamig na hangin ang mga intake ng kagamitan at bumabalik ang mainit na hangin sa rack, kaya tumataas ang temperatura kahit na malamig ang silid.