Adatközpontok általános irányelvei

A részleteket a legfrissebb, 2004. januári ASHRAE kiadványban ("Thermal Guidelines for Data Processing Environments") találja. A dokumentumot az ashrae.org webhelyen vásárolhatja meg. Külön szakasz foglalkozik az adatközpontok általános hűtési kérdéseivel, illetve a maximális hűtési teljesítményre optimalizálással.

Szerver és tároló szempontok

A legtöbb IBM szerver és tárolási termék úgy lett tervezve, hogy elöl szívják be a hideg levegőt, és hátul fújják ki a meleget. A legfontosabb követelmény annak biztosítása, hogy a berendezés elejénél a bemenő levegő hőmérséklete ne haladja meg az IBM által megadott környezeti specifikációt. Ezt a szerver specifikációk vagy hardver specifikációs munkalapok környezeti követelményei közt találja. Gondoskodjék róla, hogy a levegőbevezetési és -kilépési területeket ne akadályozza semmi. A szerver felújításakor vagy javításakor figyeljen arra, hogy ne lépje túl a borítás nélküli futás megengedett maximális időtartamát (ha van ilyen). A munka befejezése után szereljen vissza minden ventilátort, hűtőbordát és légterelőt az IBM dokumentációnak megfelelően.

A legtöbb gyártó (köztük az IBM) a 2004. januári "Thermal Guidelines for Data Processing Environments" ASHRAE kiadványban javasolt formában adja meg a hőterhelést. Bár az adatok a hőterhelés kiegyenlítését célozzák meg, ügyelni kell, amikor ezeket hűtési számításokhoz használja, mivel számos alkalmazás átmeneti, és nem azonos mértékben adják le a hőt. Fontos annak pontos megértése, hogy a berendezés és az alkalmazás hogy viselkedik a hőterhelés szempontjából, szükség esetén beleértve a jövőbeni növekedéssel kapcsolatos tényezőket is.

Rack és szekrény szempontok

Megjegyzés: A szakaszban a keretek kifejezésbe a szekrényeket, állványokat és úgy általában minden olyan szerkezetet beleértünk, amely rack szerelésű berendezések azonosítására szolgál.

Az IBM Enterprise19 hüvelykes rackek úgy lettek tervezve, hogy a beléjük szerelt berendezések számára maximális légáramlást biztosítsanak. A lehűtött levegő beszívása elöl, a kiáramlás pedig a berendezés hátuljánál történik. A legtöbb IBM rack perforált hátsó ajtóval, és választható, szintén perforált elülső ajtóval rendelkezik. Egyes rackek további akusztikai előkészítéssel is rendelkeznek a zajkibocsátás csökkentése érdekében. A nem IBM rackek használatakor a tömör vagy jelentős mennyiségű dekorációs célt szolgáló üvegfelülettel rendelkező ajtók nem javalltak, mivel ezek nem teszik lehetővé a megfelelő mértékű légáramlást.

A berendezések hátul kifújt meleg levegőjének visszaáramlását mindenképpen ki kell küszöbölni. A levegő visszaforgatásának elkerülésére két lehetőség áll rendelkezésre. Első körben a rack minden ki nem töltött helyét vakpanellel kell lefedni. A levegő visszaforgatásának megakadályozására 1 vagy 3 egységes vakpaneleket szoktak használni. Ha a rackben nincsenek beszerelve vakpanelek, akkor az IBM-től lehet ilyeneket rendelni.

1. Ábra 1 és 3 egységes vakpanel illusztráció és termékszámok

Másodsorban elegendő üzemeltetési térközt kell biztosítani minden szekrény között. Ezt a szerver specifikációk vagy hardver specifikációs munkalapok térköz követelményei közt találja. A padló kialakításának nem szabad lehetővé tennie, hogy egy szekrény kilépőnyílásából jövő meleg levegő bejusson egy másik szekrény levegőbevezetésén.

Végül a helyes kábelkezelés szintén fontos elemét képezi a lehető legjobb légáramlás biztosításának. A kábeleket úgy kell elvezetni és rögzíteni, hogy ne akadályozzák a be- vagy kijövő levegő útját. Az ilyen akadályok jelentősen csökkenthetik az áramló levegő mennyiségét.

A ventilátorral ellátott szekrényeket kellő óvatossággal kell használni. A szekrénybe szerelt berendezések számától függően a szekrény levegőszállító berendezései akár korlátozhatják is a berendezések által mozgatott levegő mennyiségét.

Helyiség szempontok

Az elmúlt 10 év során kiépített adatközpontok szekrényenként általában 3 KW hőterhelés hűtésére képesek. Ezek általában álpadlóba épített, 45-60 cm magas levegővezetési tereket, 2,4-2,7 méteres belmagasságot, és a helyiség kerületén elhelyezett számítógépszoba légkondicionálási egységeket feltételeznek. Az adatközpont teljes területének mintegy 30-35 százalékát használják az információtechnológiai berendezések. A kimaradó terület üres (közlekedőfolyosók, szerviz térközök), vagy tápelosztó egységek illetve légkondicionáló berendezések foglalják el. A közelmúltig csak kevés figyelmet fordítottak a hőterhelés felmérésére, a berendezések elhelyezésére, a levegőszállítási útvonalakra, a hőterhelés eloszlására, illetve a padlólapok elhelyezésére és nyílásaira.

A környezet teljes hőterhelésének felmérése

Az átfogó környezeti egyensúlypont meghatározásához fel kell mérni a teljes hőterhelést. A felmérés célja annak meghatározása, hogy a hűtési teljesítmény, illetve a hűtőrendszer redundanciája elegendő-e a jelenlegi vagy tervezett hőterheléshez. A felmérést többféleképpen is el lehet végezni, a legáltalánosabb módszer az I-gerendák, a légáramlási akadályok és a légkondicionáló berendezések által meghatározott logikai részek hőterhelésének és hűtésének áttekintése.

Berendezések elhelyezése és levegőszállítási útvonalak

IBM a 2004. januári "Thermal Guidelines for Data Processing Environments" ASHRAE kiadványban felvázolt melegfolyosó-hidegfolyosó elrendezést javasolja. Az alábbi ábrán az adatközpont szekrényei ilyen hidegfolyosókat és melegfolyosókat határoznak meg. A hidegfolyosót két szekrénysort elválasztó perforált padlólapok jelentik. A padlólapok lyukaiból feláramló hideg levegő a szekrények levegőbemenetéhez kerül. Minden egyes szekrény beömlőnyílása (a szekrény eleje) a hidegfolyosóra néz. A vázolt elrendezés lehetővé teszi a hátul kifújt meleg levegő visszatérését a légkondicionáló egységhez, ily módon minimálisra csökkentve a levegő visszaáramlását. A légkondicionáló berendezések a melegfolyosók végén találhatók, megkönnyítve a meleg levegő visszaáramlását, és a hidegfolyosó statikus nyomásának maximalizálását.

2. Ábra Melegfolyosó-hidegfolyosó elrendezés

Az adatközpont hőterhelés kezelésének kulcsa, hogy a szekrénynél a bemenő levegő hőmérséklete megfeleljen a gyártó specifikációinak. Mivel a hidegfolyosó perforált padlólapjaiból kiáramló hűtött levegő nem feltétlenül elegendő a szekrény légáramlásának biztosításához, elképzelhető, hogy a szekrények az álpadló más területeiről szívnak el nem hűtött levegőt. Lásd az alábbi ábrát. A legtöbb esetben a szekrény tetejénél beszívott levegő a szekrény aljánál felmerülő levegőigény kielégítése miatt a rendszer hátuljából vagy más területekről érkező meleg levegővel keveredik. A sor végén álló szekrényeknél a szekrény hátuljánál kiáramló meleg levegő még könnyebben utat talál a szekrény elejéhez. Az áramlási mintákat tényleges adatközpontokban végzett megfigyelések és modellezések is igazolják.

3. Ábra A rack lehetséges légáramlási mintái

Ha egy adatközpontban nem biztosítható a lehető legjobb hűtöttlevegő-eloszlás, akkor az alábbi ábra nyújthat segítséget az adott hőterhelésre vonatkozó hűtött levegő elegendő mennyiségéről. A diagram számításba veszi az adatközpont leginkább előnytelen helyeit is, ezeket mindenképpen teljesíteni kell a legtöbbIBM felső kategóriás berendezés maximális hőmérsékleti követelményeinél. A magassági korrekciókat a diagram alsó részén találja.

4. Ábra Felső kategóriás berendezések hűtöttlevegő-áramlásra és hőmérsékletre vonatkozó követelményei

A szekrények táplevegőjének biztosítására szolgáló legáltalánosabb módszereket a Rendszer levegőelosztása szakasz ismerteti.

Hőterhelés eloszlása

Az 1. lehetőség rendkívül költséges, és valószínűleg új adatközpont kialakítását igényli. A 2. lehetőségnél egy sor intézkedéssel optimalizálható a meglévő adatközpontok hűtése, és bizonyos területek hűtési képességének lehetséges növelése.

Az egyik javaslat nagy mértékben nyitott padlólapok fektetése a különösen nagy teljesítménynek otthont adó szekrények elé. Másik lehetőség, hogy külön módszer kerül kialakításra a szekrények hátuljánál az elhasznált meleg levegő azonnali eltávolítására, mielőtt az keveredhetne a szoba levegőjével. Ez különleges légterelők beszerelésével, illetve a levegő közvetlen visszavezetésével oldható meg. Gondos tervezést igényel annak biztosítása, hogy a megalkotott módszerek ne gyakoroljanak káros hatást a padló alatti statikus nyomásra és a légáramlás eloszlására.

Ahol a padlóterület nem jelent korlátozó tényezőt, ott a legpraktikusabb a teljes álpadlót hűtésre betervezni, és vagy megritkítani a szekrények tartalmát, vagy nagyobb távolságot tartani a szekrények között.

Padlólapok elhelyezése és nyílásai

Perforált padlólapok csak a hidegfolyosón használhatók, igazodva a berendezések levegőbemenetéhez. A melegfolyosóra nem szabad perforált padlólapokat alkalmazni, legyen az bármennyire is kényelmetlenül meleg. A melegfolyosók rendeltetési céljuk szerint melegek. A nyitott padlólapoknak a melegfolyosóra helyezése mesterségesen csökkenti a légkondicionáló berendezésekhez visszatérő levegő hőmérsékletét, ily módon csökkentve azok hatékonyságát és rendelkezésre álló kapacitását. Ez a jelenség csak hozzájárul a túlmelegedett helyek kialakulásához. A perforált padlólapokat nem szabad túl közel helyezni a légkondicionáló berendezésekhez. Ahol a padló alatti légáramlás sebessége meghaladja a 2,5 m/s-t (ez a berendezés kilépő nyílásától jellemzően 6 padlólapnyin belüli helyekre érvényesül), ott Venturi-jelenség léphet fel, amely a szoba levegőjét a padló alá beszívva pont ellentétes hatást fejt ki.

A különböző mértékben nyitott padlólapok légáteresztő képességét az 5. ábra szemlélteti.

5. Ábra A különböző emelt padlók légáteresztő képességei

A tipikus adatközpontok padlólapjai 100-300 CFM-et biztosítanak. A dokumentumban felvázolt irányvonalak némelyikének megvalósításával a légáramlás akár 500 CFM-re is feltornázható. A legnagyobb mértékben nyitott padlólapokkal laponként akár 7-800 CFM-es értékek is elérhetők. A hidegfolyosó padlólapjait a berendezések beszívási helyeihez kell igazítani.

A nem kifejezetten a berendezések hideg levegőjének szállítását szolgáló padlónyílásokat kefeszerelvényekkel vagy más, kábelkivezetésre szolgáló módszerrel, például szivacslapokkal teljesen le kell zárni. Szintén le kell zárni az adatközpont kerületi falainak, valódi padlójának és mennyezetének nyílásait. A nyílások lezárása segít a padló alatti statikus nyomás fenntartásában, a hidegfolyosók optimális levegőellátásában és az elhasználatlan levegő visszakeringetésének elkerülésében.