Ознакомьтесь с последней версией издания ASHRAE "Thermal Guidelines for Data Processing Environments" (январь 2004 г.). Это документ можно приобрести через Internet на сайте ashrae.org. В одном из разделов данной книги подробно описана процедура общей оценки и оптимизации системы кондиционирования вычислительного центра.
Рекомендации по размещению серверов и накопителей
Большинство серверов и накопителей IBM рассчитаны на поступление холодного воздуха с лицевой стороны и выход горячего воздуха с тыльной стороны.Самое важное требование заключается в том, чтобы температура воздуха, поступающего с лицевой стороны, соответствовала требованиям IBM к условиям окружающей среды.Требования к условиям окружающей среды приведены в спецификациях серверов и другого оборудования. Убедитесь в том, что вентиляционные отверстия не закрыты бумагой, кабелями и другими предметами. При модернизации и ремонте серверов обязательно соблюдайте ограничение на максимальную продолжительность работы устройства со снятым кожухом (если такое ограничение есть). По завершении работы заново установите все вентиляторы, радиаторы, дефлекторы и прочие устройства согласно документации IBM.
Компании-производители, включая IBM, указывают данные о тепловыделении в формате, рекомендованном в январском издании публикации ASHRAE "Thermal Guidelines for Data Processing Environments" 2004 г. Эти данные приведены для правильного распределения тепловыделения, и при планировании кондиционирования нужно относиться к ним с большой осторожностью, поскольку тепловыделение многих устройств зависит от нагрузки. Необходимо хорошо представлять себе зависимость тепловыделения оборудования от нагрузки и учитывать его возможную модернизацию в будущем.
Рекомендации в отношении стоек и шкафов
Примечание: в этом разделе стойками для простоты называются все шкафы, блоки и прочие корпуса для монтирования оборудования.
Стойки IBM Enterprise высотой 19 дюймов обеспечивают максимальный приток воздуха к установленному в них оборудованию. Охлажденный воздух забирается с лицевой стороны, а нагретый воздух выдувается вентиляторами с тыльной. У большинства стоек IBM перфорирована задняя дверца, а в дополнение может быть перфорирована и передняя.Некоторые стойки поставляются с шумоизоляцией. Если применяются другие стойки, не рекомендуется пользоваться стойками с большим количеством декоративных стеклянных деталей, поскольку они затрудняют приток и отток воздуха.
Необходимо исключить возможность рециркуляции (поступления горячего воздуха с тыльной стороны стойки в воздухозаборники с лицевой стороны). Это можно сделать двумя способами. Все свободное пространство в стойке между установленным оборудованием нужно перекрыть заглушками. Для предотвращения рециркуляции воздуха в стойке применяются заглушки размером 1U и 3U. Если у вас нет заглушек, их можно приобрести в IBM.
| Номер на рисунке | Код модели FRU | Количество на стойку | Описание |
| 1 | 97H9754 | По необходимости | Заглушка 1U (черная) |
| 62X3443 | По необходимости | Заглушка 1U (белая) | |
| 2 | 97H9755 | По необходимости | Заглушка 3U (черная) |
| 62X3444 | По необходимости | Заглушка 3U (белая) | |
| 3 | 12J4072 | По необходимости | Заглушка 1U (черная) |
| 4 | 12J4073 | По необходимости | Заглушка 3U (черная) |
| 5 | 74F1823 | По 2 на заглушку №3 | Гайка M5 |
| 74F1823 | По 4 на заглушку №4 | Гайка M5 | |
| 6 | 1624779 | По 2 на заглушку №3 | Винт M5 X 14 |
| 1624779 | По 4 на заглушку №4 | Винт M5 X 14 |
Во вторых, оставьте достаточно свободного места вокруг стоек. Минимальные расстояния указаны в спецификациях серверов и другого оборудования. Размещение стоек в помещении должно быть спланировано таким образом, чтобы горячий воздух, поступающий с тыльной стороны любой стойки, не мог попасть в воздухозаборник другой стойки.
Наконец, циркуляция воздуха в значительной степени зависит от прокладки кабелей. Кабели должны быть продолжены и связаны таким образом, чтобы они не мешали притоку и оттоку воздуха. Неправильная прокладка кабелей может существенно снизить объем воздуха, проходящего через стойку.
К стойкам с вентиляторами следует относиться осмотрительно. В зависимости от того, сколько оборудования установлено в стойке, применение вентиляторов может привести к неправильному распределению воздуха.
Площадь вычислительного центра
Вычислительные центры, построенные в течение последних 10 лет, обычно обеспечивают охлаждение до 3 кВт выделяемого тепла на стойку. Как правило, в помещении используются фальшполы для распределения воздуха высотой от 45 до 60 см, высота потолка составляет от 2,7 до 3 м, и по периметру расположены блоки кондиционеров машинного зала (CRAC). Вычислительное оборудование занимает примерно 30-35% общей площади машинного зала. Остальная площадь занята служебными нишами и проходами, блоками распределения питания (PDU) и кондиционерами (CRAC). До последнего времени уделялось мало внимания оценке тепловой нагрузки, оптимизации размещения оборудования, подачи воздуха и тепловыделения, расположения плиток пола и технологических отверстий.
Оценка общей тепловой нагрузки
Для того чтобы определить точку равновесия, необходимо узнать общую тепловую нагрузку. Без этого невозможно определить, сможет ли система кондиционирования (с учетом резерва) справиться с тепловыделением оборудования, которое вы установили или планируете установить. Оценку можно получить несколькими способами; чаще всего ее получают путем вычисления тепловой нагрузки и параметров кондиционирования отдельных логических блоков, конфигурация которых зависит от расположения препятствий и кондиционеров CRAC.
Расположение оборудования и пути циркуляции воздуха
IBM рекомендует расположить оборудование по системе холодных и горячих проходов, изложенной в публикации ASHRAE "Thermal Guidelines for Data Processing Environments" от января 2004 г. На следующем рисунке стойки в машинном зале расположены таким образом, чтобы были сформированы холодные и горячие проходы. В холодном проходе на полу уложена перфорированная плитка. Охлажденный воздух подается через перфорированную плитку и засасывается в воздухозаборники стоек. Все стойки расположены лицевой стороной к холодному проходу. При таком расположении стоек горячий воздух с тыльной стороны стоек попадает в кондиционеры CRAC и минимизируется рециркуляция горячего воздуха в стойках. Кондиционеры CRAC расположены по краям горячих проходов. Они забирают горячий воздух и обеспечивают максимальное статическое давление в холодных проходах.
Главный принцип кондиционирования машинного зала заключается в том, чтобы температура воздуха, поступающего в стойки через воздухозаборники, соответствовала требованиям производителя. Поскольку охлажденного воздуха, поступающего через перфорированную плитку в холодном проходе, может быть недостаточно для формирования полного потока воздуха через стойку, воздух может попадать в стойку и другими путями, а значит, не обязательно быть охлажденным. См. следующий рисунок. Во многих случаях с верхней стороны стойки поступает смесь горячего воздуха из самой стойки и из других областей машинного зала. Горячий воздух с тыльной стороны крайних стоек в проходе может попадать в холодный проход, обтекая стойки по бокам. Такие особенности циркуляции воздуха наблюдались в практических условиях и соответствуют результатам моделирования потоков.
Если в машинном зале кондиционирование организовано не лучшим образом, по следующей таблице можно определить, какая охлаждающая мощность кондиционеров потребуется для определенной нагрузки. Данный график соответствует наихудшему расположению стоек в машинном зале и построен в соответствии с требованиями IBM к условиям окружающей среды для функционирования оборудования высшего класса. Поправка на высоту над уровнем моря указана под графиком.
Распространенные методы организации воздушного охлаждения стоек приведены в разделе Распределение воздуха в системе.
Распределение тепловой нагрузки
- Интенсивное охлаждение машинного зала по всей площади исходя из максимального теоретического тепловыделения.
- Охлаждение средней интенсивности с возможностью повышать интенсивность охлаждения в отдельных локальных областях.
Вариант 1 связан с очень высокими затратами и больше подходит для вновь строящихся машинных залов. Вариант 2 сопряжен с рядом способов оптимизации кондиционирования существующих машинных залов и повышением интенсивности охлаждения в их отдельных участках.
Один способ заключается в размещении сильно перфорированных плиток на полу перед самыми мощными стойками. Другой способ предполагает организацию немедленного отвода горячего воздуха с тыльной стороны мощных стоек, пока он не успел вновь попасть в эту же или другие стойки. Для этого можно установить специальные дефлекторы или даже воздуховоды, напрямую соединяющие стойки с кондиционерами CRAC. Система отвода воздуха должна быть тщательно спроектирована для того, чтобы она не оказала отрицательного эффекта на динамику статического давления под полом и распределение потоков воздуха.
В машинных залах достаточной площади самым практичным решением будет обеспечивать равномерный уровень кондиционирования по всему фальшполу и разместить стойки на максимально удаленном расстоянии друг от друга.
Размещение перфорированной плитки на фальшполу
Перфорированная плитка должна укладываться только в холодных проходах вдоль воздухозаборников стоек. Ни в коем случае нельзя размещать перфорированную плитку в горячих проходах, даже если там очень высокая температура. Горячие проходы в силу своего предназначения будут горячими. Размещение перфорированной плитки в горячем проходе приведет к снижению температуры воздуха, поступающего в кондиционеры CRAC и, как следствие, к снижению их эффективности и потенциальной отдачи. Невыполнение этого требования может привести к возникновению локальных очагов повышенной температуры в машинном зале. Перфорированную плитку нельзя укладывать близко к кондиционерам. В радиусе около 6 плиток вокруг воздуховыпускного отверстия кондиционера под фальшполом скорость воздушного потока может достигать 160 м/мин, из-за чего возможно проявление эффекта Вентури, заключающегося во всасывании воздуха вниз под фальшпол.
Объемная пропускная способность плиток разной степени перфорированности указана на рис. 5.
Пропускная способность перфорированной плитки фальшпола стандартного машинного зала составляет от 100 до 300 куб. футов в минуту. Оптимизацией распределения воздуха в соответствии с рекомендациями из этой книги можно поднять это значение до 500 куб. футов в минуту. Плитка с максимальной перфорацией в определенных обстоятельствах может пропускать до 700-800 куб. футов в минуту. Перфорированная плитка должна находиться только в холодных проходах напротив воздухозаборников оборудования.
Все прочие пути поступления холодного воздуха из-под фальшпола должны быть полностью загерметизированы (например, с помощью строительной пены). Кроме того, нужно загерметизировать отверстия в стенах по периметру машинного зала, отверстия под фальшполом и на потолке. Загерметизировав все отверстия, можно создать максимальное статическое давление под полом, обеспечив тем самым оптимальную подачу воздуха туда, где он нужен - в холодные проходы.