Aer condiționat în rack pentru server: metode de răcire, ghid CFM și bune practici

Este o scenă familiară pentru administratorii IT: un rack de 42U lângă colțul unei camere de server funcționează bine pentru cea mai mare parte a anului, apoi începe să arunce avertismente de temperatură vara. Termostatul de cameră spune 22°C, dar aerul care intră în întrerupătoare este peste 30°C. Problema nu este capacitatea de răcire a camerei, ci este aerul condiționat la nivel de rack sau lipsa acesteia.

Aer condiționat în rack pentru server înseamnă gestionarea căldurii la nivelul dulapului: furnizarea de suficient aer rece în partea din față a rack-ului, eliminarea evacuarii fierbinți din spate și alegerea hardware-ului care acceptă acel flux de aer. Acest ghid acoperă sarcinile de căldură la care vă puteți aștepta, cum să calculați cerințele de răcire și de flux de aer și care componente ale rackului îmbunătățesc efectiv performanța termică.

De ce răcirea la nivel de rack merită mai multă atenție

Temperatura de intrare a rackului nu este aceeași cu temperatura camerei. Comitetul tehnic ASHRAE 9.9 recomandă menținerea aerului de admisie a echipamentului IT între 18 °C și 27 °C (64,4-80,6 °F). Atunci când rafturile nu dispun de gestionarea fluxului de aer, evacuarea fierbinte poate recircula deasupra și în jurul părților laterale ale dulapurilor, împingând temperaturile de admisie mult peste media camerei.

Două fapte explică de ce este importantă răcirea la nivel de dulap:

Un rack complet populat poate ține 5-15 kW de echipamente, iar un șasiu cu o singură lamă poate disipa mai mult de 5 kW.
Ca o regulă de fiabilitate electronică utilizată pe scară largă, fiecare creștere cu 10°C a temperaturii de funcționare înjumătățește aproximativ la jumătate durata de viață estimată a componentelor.

Așadar, un rack poate arăta bine pe termostatul de cameră în timp ce dezvoltă deja puncte fierbinți în partea de sus a dulapului. Răcirea planificată la nivel de rack este ceea ce împiedică acele puncte fierbinți să devină defecțiuni.

De câtă răcire are de fapt nevoie de rack pentru server

Punctul de pornire este sarcina termică. Aproape toată puterea electrică pe care o consumă un server sau un comutator este convertită în căldură, astfel încât să puteți estima producția de căldură în rack prin însumarea consumului de energie al fiecărui dispozitiv instalat.

Putere de căldură tipică în funcție de tipul de dispozitiv; valori reprezentative de sarcină completă pentru echipamentele de rack obișnuite.

Odată ce aveți cifra totală de kilowați, două conversii sunt utile:

Sarcina termică în BTU/h = kW × 3413.
Cererea de flux de aer este de aproximativ 160 CFM per kW la o diferență de temperatură de 11°C între admisia și evacuarea rackului.

Cererea de răcire la diferite sarcini de rack, bazată pe 160 CFM per kW și o diferență de temperatură de 11°C.
Încărcare pe rack	Putere de căldură (BTU/h)	Aprox. debitul de aer necesar (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

Exemplu: un rack cu opt servere de 500 W consumă 4 kW. Adică aproximativ 13.650 BTU/h de căldură. La delta standard de 11°C, rack-ul are nevoie de aproximativ 640 CFM de flux de aer. Dacă alimentarea camerei oferă doar jumătate din aceasta, temperaturile de intrare vor crește constant.

Evaluările de pe plăcuța de identificare sunt valori în cel mai rău caz, iar sarcinile măsurate sunt adesea cu 10-30% mai mici. Chiar și așa, mărim fluxul de aer pentru sarcina maximă realistă, deoarece problemele de răcire apar întotdeauna când sarcina este cea mai mare.

Managementul fluxului de aer este fundamentul răcirii rackului

Înainte de a adăuga ventilatoare sau unități speciale de răcire, reparați elementele de bază. Aproape toate echipamentele montate pe rack sunt proiectate pentru fluxul de aer din față în spate: aerul rece intră din față și aerul cald iese din spate. Orice lucru care rupe această cale - o ușă de sticlă care blochează admisia, un panou din spate pe perete sau spații în U deschise care lasă aerul cald să recircule - reduce eficiența răcirii.

Flux de aer din față în spate: alimentarea rece intră în ușa perforată; evacuarea echipamentului iese spre spate.

Pași practici care îmbunătățesc fluxul de aer la nivel de rack:

Aranjați rafturile cu fețele de admisie care se întâlnesc pe culoarele reci și fețele de evacuare care se întâlnesc pe culoarele fierbinți.
Păstrați cel puțin 60 cm (aproximativ 24 inchi) spațiu liber în fața și în spatele fiecărui rafturi.
Instalați panouri de obturare în fiecare spațiu în U nefolosit pentru a opri recircularea orizontală.
Treceți cablurile prin manageri verticali, astfel încât să nu blocheze admisia față sau evacuarea din spate.
Sigilați deschiderile pentru cabluri din podelele înălțate, astfel încât aerul rece să ajungă în fața rack-urilor în loc să se scurgă în plenul de sub podea.

Recircularea este principalul motiv pentru care temperaturile de admisie ale rackului depășesc temperatura camerei. Într-o cameră care arată 22°C pe termostat, un rack negestionat poate trage aer la 28-30°C în compartimentele sale superioare. Amestecarea slabă a fluxului de aer poate risipi 20-30% din capacitatea de răcire disponibilă, o cifră adesea citată în evaluările eficienței centrelor de date. Pentru o privire mai profundă asupra modului în care fluxul de aer și designul dulapului interacționează, consultați modul în care gestionarea fluxului de aer în dulapurile de rețea previne supraîncălzirea echipamentelor IT .

Ușile dulapurilor joacă, de asemenea, un rol direct în răcire. O ușă solidă din față cu un geam mare de sticlă nu lasă aproape nicio zonă deschisă pentru intrarea aerului, astfel încât dulapul devine o zonă moartă. Ușile perforate sau ușile concepute special pentru ventilație sunt alegerea mai bună pentru rafturile care transportă comutatoare și servere active. Ușile cu ventilație ridicată mențin securitatea în timp ce lasă aerul rece să ajungă efectiv în echipament:

Vented front door for heavy-duty soundproof server cabinet

Ușă frontală ventilată pentru dulap de server rezistent la sunet Această ușă ventilată asigură fluxul de aer, menținând în același timp securitatea, răspunzând nevoilor de răcire ale comutatoarelor și serverelor active. Suportă aproximativ 1000 kg, oferă cadre curbate opționale și se potrivește cu rafturi standard de 19 inchi. Vizualizare produs →

Hardware de răcire montat pe rack: ventilatoare, uși și termostate

Pentru dulapurile care stau în locuri calde sau care dețin echipament dens, o unitate de ventilator rack este un plus eficient și ieftin. Un panou de ventilator de 1U sau 2U se montează direct în rack și fie trage aerul cald din spate, fie împinge aer rece în față. Cele mai utile versiuni includ un comutator de termostat, astfel încât ventilatoarele funcționează doar atunci când temperatura internă depășește un punct de referință. Aceasta economisește energie și reduce zgomotul în comparație cu funcționarea continuă a ventilatorului.

Thermostat-controlled rack fan unit for server cabinets

Unitate de ventilator rack controlat de termostat pentru dulapuri pentru servere Un supliment de răcire la preț redus pentru rafturile calde, acest panou de ventilator se montează într-un spațiu de 1U sau 2U și funcționează numai atunci când temperatura internă depășește un punct de referință, economisind energie și reducând zgomotul. Vizualizare produs →

Dulapurile închise și carcasele montate pe perete pot avea nevoie de ajutoare de circulație și mai simple. Un ventilator de răcire a dulapului poate fi montat în panourile laterale sau superioare pentru a îmbunătăți circulația internă a aerului în spațiile în care convecția naturală este slabă. Este o opțiune practică pentru dulapurile montate pe perete din coridoare, magazine și birouri mici, unde un sistem de răcire complet de precizie nu este justificat.

Compact intelligent cooling fan for network cabinets

Ventilator compact de răcire inteligent pentru dulapuri de rețea Acest ventilator se montează în panourile laterale sau superioare pentru a îmbunătăți circulația aerului acolo unde convecția naturală este slabă. Reglează viteza în funcție de temperatura dispozitivului, funcționează silențios și se potrivește dulapurilor montate pe perete. Vizualizare produs →

În cazurile mai solicitante, sunt disponibile răcitoare în rând, schimbătoare de căldură pe ușa din spate și rafturi autonome cu aer condiționat. Acestea devin necesare atunci când un singur rack atinge aproximativ 10 kW sau mai mult și camera nu poate furniza suficient aer condiționat. Cu toate acestea, pentru majoritatea camerelor de servere și a dulapurilor de rețea, combinația dintre modele curate de flux de aer, uși ventilate și ventilatoare controlate de termostat oferă o răcire fiabilă a rack-ului la o fracțiune din cost. Amintiți-vă că orice hardware suplimentar de răcire este eficient numai dacă încăperea în sine poate respinge încărcătura totală de căldură: rackul depinde de cameră, iar camera depinde de sistemul de aer condiționat.

Monitorizați temperaturile de intrare în rack și evitați aceste greșeli

Cea mai semnificativă citire pentru un rack de server este temperatura de intrare a echipamentului, nu media camerei. Așezați un senzor de temperatură în partea din față a raftului, la jumătatea înălțimii, și înregistrați-l timp de câteva săptămâni. Veți vedea cum se schimbă temperatura odată cu volumul de lucru și ciclurile de răcire a încăperii și puteți utiliza aceste date pentru a seta pragurile ventilatorului.

Rata relativă de eșec crește pe măsură ce temperatura de intrare a rackului crește peste intervalul recomandat.

Chiar și o mică creștere a temperaturii de admisie adaugă stres la componente, motiv pentru care menținerea rack-urilor în interiorul benzii recomandate de ASHRAE este un plan practic de fiabilitate. Greșeli frecvente de evitat:

Umplerea excesivă a unui rack fără a adăuga capacitatea de flux de aer.
Blocarea evacuarii din spate cu cutii, cabluri sau un perete plasat prea aproape.
Dezactivarea ventilatoarelor de rack din cauza zgomotului, în loc să selectați un model controlat de termostat.
Ignorarea umidității: mențineți umiditatea relativă într-un interval moderat (aproximativ 20-80%) pentru a reduce riscurile de descărcare electrostatică și condens.
Setarea inutil de scăzută a termostatului de cameră, ceea ce crește consumul de energie fără a proteja rack-ul.

Există, de asemenea, un argument energetic pentru rularea rafturilor în apropierea capătului superior al intervalului recomandat. Fiecare grad de suprarăcire crește de obicei consumul de energie de răcire cu aproximativ 2-4%, deoarece sistemul de aer condiționat lucrează mai mult pentru a menține spațiul mai rece decât este necesar. Practicile adecvate de ventilație și disipare a căldurii completează măsurile la nivel de rack descrise mai sus.

Întrebări frecvente privind aerul condiționat în rack pentru server

Care este temperatura ideală pentru un rack de server?

ASHRAE recomandă menținerea aerului de admisie în rack între 18°C și 27°C. Majoritatea echipamentelor IT funcționează fiabil în acest interval; 22-25°C este o țintă practică pentru echilibrarea siguranței și a costului energiei.

De cât flux de aer are nevoie un rack de server?

Ca regulă generală, aproximativ 160 CFM per kilowatt de încărcare termică cu o diferență de temperatură de 11°C. Prin urmare, un rack de 4 kW are nevoie de aproximativ 640 CFM pe admisia frontală.

Ce face un ventilator rack cu termostat?

Este un panou de ventilator montat în rack care mută aerul cald din carcasă sau aerul rece în el. Controlul termostatului activează ventilatoarele numai atunci când este depășit un punct de referință de temperatură, economisind energie și reducând zgomotul continuu al ventilatorului.

Este necesară izolarea culoarului cald / culoarului rece?

Nu este obligatoriu pentru un singur rack, dar alinierea rack-urilor față în față și spate în spate împiedică evacuarea fierbinte să recirculeze în admisii. Izolarea completă reduce considerabil energia de răcire în încăperi mai mari.

Poate un aer condiționat cu fereastră să răcească o cameră de server?

Dulapurile mici pot scăpa cu o unitate mini-split sau portabilă, dar aparatele de aer condiționat cu ferestre nu au un control precis al umidității și al temperaturii și, de obicei, nu pot distribui aerul în mod uniform pe fronturile rack-urilor. Răcirea dedicată este recomandată pentru încărcările IT continue.

De ce sunt importante panourile de golire pentru răcirea rack-urilor?

Panourile de blocare blochează recircularea fluxului de aer prin spațiile U goale. Fără ele, aerul rece ocolește prizele echipamentelor și aerul cald trece înapoi în rack, astfel încât temperaturile cresc chiar și atunci când camera este rece.