- Почему эффективность отвода тепла на уровне корпуса определяет успех или провал внедрения микромодулей
- Основы отвода тепла в шкафах для центров обработки данных с микромодулями
- Заглушки и прокладка кабелей: «тихие убийцы» воздушного потока
- Условия окружающей среды и планирование размещения грузов с высокой плотностью
- Проверки при вводе в эксплуатацию: что необходимо проверить, прежде чем доверять проекту
- Часто задаваемые вопросы о теплоотводе в корпусах микромодулей
- Часто задаваемые вопросы
Почему эффективность отвода тепла на уровне корпуса определяет успех или провал внедрения микромодулей
При планировании компактного центра обработки данных обычно в первую очередь возникает вопрос о питании или площади. Однако настоящим ограничивающим фактором является тепловыделение. А центр обработки данных на базе микромодулей теплоотвод корпуса Стратегия, которая выглядит эффективной на бумаге, может оказаться неэффективной на практике, если игнорировать пути прохождения воздушных потоков, заглушки и направления, по которым на самом деле движется горячий воздух. В данном руководстве подробно рассмотрены важные аспекты теплового проектирования — от системы охлаждения «спереди назад» до проверок при вводе в эксплуатацию.
За годы работы с интеграторами я сталкивался со множеством объектов, где система охлаждения была рассчитана правильно, но ИТ-оборудование всё равно работало в режиме ограничения производительности. В чём причина? Недостаточная циркуляция воздуха на уровне шкафов. Давайте разберёмся, что именно нужно проверить.
Основы отвода тепла в шкафах для центров обработки данных с микромодулями
Каждый ИТ-шкаф, по сути, представляет собой коробку, которая должна отводить тепло от передней части (где серверы засасывают холодный воздух) к задней (где они выдувают горячий воздух). В Отвод тепла из шкафа микромодульного центра обработки данных При проектировании вам приходится регулировать воздушный поток в ограниченном пространстве, зачастую с помощью автономного охлаждающего агрегата.
Краткий ответ для большинства систем развертывания: используйте систему охлаждения «спереди назад» с холодными и горячими проходами, герметизируйте все зазоры и обеспечьте соответствие холодопроизводительность в зависимости от фактической нагрузки. Но детали имеют большее значение, чем можно было бы подумать.
Траектория воздушного потока: от передней части к задней и зоны «горячего» и «холодного» воздуха
Стандартные серверы рассчитаны на впуск воздуха спереди и выпуск сзади. Поэтому ваш шкаф должен соответствовать этой схеме. Ни в коем случае не устанавливайте серверы боком и не заставляйте воздух проходить поперек шкафа — это приводит к рециркуляции воздуха и образованию «горячих точек».
В микромодуле, как правило, перед шкафами располагается «холодный» проход, а за ними — «горячий». Система охлаждения может быть установлена в ряду (in-row) или над шкафами, но принцип остается прежним: необходимо разделить подачу холодного воздуха и отвод горячего. Если физически разделить проходы невозможно, используйте воздуховоды или изолирующие панели для разделения зон.
Охлаждение рядов против охлаждения внутри рядов: какой вариант подходит для вашего модуля?
Существует два распространенных подхода к интегрированному охлаждению шкафов: охлаждение по рядам (специализированный агрегат, установленный в конце ряда) и внутрирядковое охлаждение (агрегаты, размещенные между шкафами). Охлаждение по рядам проще и дешевле, но оно не справляется с стойками высокой плотности. Внутрирядковое охлаждение позволяет разместить системы охлаждения ближе к источнику тепла, что позволяет выдерживать более высокие нагрузки на каждую стойку.
| Подход к охлаждению | Идеально подходит для | Типичная вместимость на один стоек |
|---|---|---|
| Охлаждение рядов (устройство, устанавливаемое в конце ряда) | Низкая или средняя плотность, до 5–8 кВт на стойку | 5–8 кВт |
| Охлаждение между рядами (между шкафами) | Высокая плотность — 10–20 кВт на стойку | 10–20 кВт |
| Охлаждение сверху | Модульные потолки, равномерная циркуляция воздуха | 8–15 кВт |
На практике во многих микромодулях используются блоки охлаждения внутри ряда, поскольку они масштабируются в зависимости от нагрузки. Однако не стоит считать, что охлаждение внутри ряда всегда лучше — если средняя мощность вашего стойки не превышает 5 кВт, охлаждение всего ряда может сэкономить деньги и площадь помещения. Компромиссом являются «горячие точки»: один сервер высокой плотности в ряду с низкой плотностью может создать локальную «горячую точку», с которой агрегат в конце ряда не сможет справиться.
Заглушки и прокладка кабелей: «тихие убийцы» воздушного потока
Может показаться, что заглушки — это необязательный элемент. Но это не так. Каждое открытое пространство в шкафу в форме буквы U позволяет горячему воздуху циркулировать от задней части к передней, что приводит к повышению температуры на входе и вынуждает вентиляторы вращаться быстрее. Это приводит к потере энергии и потенциальному перегреву.
Установите заглушки во все неиспользуемые U-образные отсеки — как спереди, так и сзади. Также заделайте зазоры вокруг кабелей и удлинителей. Неправильная прокладка кабелей может препятствовать циркуляции воздуха — прокладывайте кабели по бокам или используйте вертикальные кабельные органайзеры, которые не преграждают путь воздуха от передней части к задней.
- Установите заглушки во все пустые позиции в стойке.
- В местах ввода или вывода кабелей из шкафа используйте кабельные вводы с щетками.
- Загерметизируйте зазоры вокруг основания и верхней части шкафа с помощью пены или прокладок.
- Не прокладывайте кабели горизонтально по передней панели серверов.
- Убедитесь, что задняя дверца шкафа имеет достаточную перфорацию для отвода воздуха.
В одном из проектов, который я проверял, простое установка заглушек позволила снизить температуру на входе на 4 °C, что устранило необходимость регулирования скорости вращения вентиляторов и сократило энергопотребление системы охлаждения примерно на 12%. Это недорогое решение, дающее значительный эффект.
Условия окружающей среды и планирование размещения грузов с высокой плотностью
Конструкция системы охлаждения вашего микромодуля также зависит от условий окружающей среды в помещении. Если модуль находится на складе без системы контроля температуры, охлаждающему устройству приходится работать с большей нагрузкой. ASHRAE рекомендует для большинства ИТ-оборудования температуру на входе в диапазоне от 18 °C до 27 °C (от 64 °F до 80 °F), однако при проектировании следует исходить из наихудшего сценария, а не из средних значений.
При высокой плотности нагрузки — например, свыше 10 кВт на стойку — необходимо учитывать не только воздушный поток. В случае экстремально высокой плотности стоит рассмотреть возможность использования жидкостного охлаждения, но это уже тема для отдельного разговора. При воздушном охлаждении следует помнить следующие цифры: типичный шкаф высотой 42U с нагрузкой 10 кВт требует воздушного потока около 1200 кубических футов в минуту при перепаде температур 11 °C (20 °F). Если вы не сможете обеспечить такой объем воздушного потока, появятся «горячие точки».
Кроме того, помните, что номинальная производительность системы охлаждения указана для определённых условий окружающей среды. Если ваш модуль эксплуатируется в жарком климате, соответственно уменьшите номинальную производительность системы охлаждения. Всегда проверяйте рабочий диапазон в техническом паспорте производителя.
Проверки при вводе в эксплуатацию: что необходимо проверить, прежде чем доверять проекту
- Измерьте температуру на входе в нижней, средней и верхней частях каждой стойки. Разница между ними не должна превышать 2 °C.
- Проверьте наличие горячих точек с помощью инфракрасного термометра или тепловизионной камеры, особенно вблизи мест прохода кабелей и заглушенных отверстий.
- Убедитесь, что вентиляторы сервера работают с заданной скоростью. Если они постоянно вращаются с высокой частотой вращения, скорее всего, у вас проблема с воздушным потоком.
- Убедитесь, что температура приточного воздуха в агрегате охлаждения соответствует заданному значению и что возвратный воздух не обходит агрегат.
- Проведите мониторинг в течение недели при полной нагрузке, чтобы проследить динамику температуры. Не полагайтесь на данные одного-единственного измерения.
Во время одного из пуско-наладочных работ мы обнаружили, что неровно уложенная плитка на полу отводила холодный воздух в сторону от передних панелей стоек. Устранение этой простой проблемы позволило снизить температуру на входе на 3 °C. Суть в том, что нужно проверять всё — даже то, что кажется очевидным.
Часто задаваемые вопросы о теплоотводе в корпусах микромодулей
Часто задаваемые вопросы
Какова оптимальная температура на входе для серверов в микромодуле?
ASHRAE рекомендует для большинства оборудования температуру от 18 °C до 27 °C (от 64 °F до 80 °F). Однако при использовании стоек с высокой плотностью размещения оборудования следует стремиться к нижней границе этого диапазона, поскольку в «горячих точках» локальная температура может превысить допустимый предел.
Можно ли использовать рядное охлаждение для стоек высокой плотности?
Это зависит от обстоятельств. Система охлаждения по рядам способна справляться с тепловой нагрузкой до примерно 8 кВт на стойку, но при превышении этого значения безопаснее использовать систему охлаждения внутри ряда. Всегда рассчитывайте фактическую тепловую нагрузку на каждую стойку, а не только среднее значение.
Как заглушки влияют на эффективность охлаждения?
Заглушки предотвращают рециркуляцию горячего вытяжного воздуха в переднюю часть. Без них температура на входе может повыситься на 5 °C и более, что снижает эффективность охлаждения и увеличивает энергопотребление вентилятора.
Что делать, если я заметил горячие точки в своём микромодуле?
Сначала проверьте, нет ли щелей и открытых пространств в форме буквы U. Затем убедитесь, что охлаждающее устройство обеспечивает достаточный поток воздуха. Если горячие точки сохраняются, рассмотрите возможность установки комплекта вентиляторов или изменения расположения охлаждающего устройства.
Нужна помощь в разработке схемы теплового режима для вашего центра обработки данных на базе микромодулей? Обратитесь к инженерам компании VERHI за бесплатной консультацией.
На основе инженерного опыта компании VERHI в области проектирования и ввода в эксплуатацию систем охлаждения микромодульных центров обработки данных в рамках множества проектов.
