Indicazioni generali per i centri dati

Fare riferimento all'ultima pubblicazione ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", in data Gennaio 2004. Questo documento può essere acquistato in linea all'indirizzo ashrae.org. Una sezione dedicata a questo argomento descrive una procedura dettagliata per la valutazione dello stato di raffreddamento generale del centro dati e l'ottimizzazione per il massimo del raffreddamento.

Considerazioni su server e memorizzazione

La maggior parte dei prodotti server e di memorizzazione IBM sono progettati per aspirare aria fredda attraverso la parte anteriore del server e scaricare aria calda dalla parte posteriore. Il requisito più importante consiste nell'assicurarsi che la temperatura dell'aria in entrata nella parte anteriore dell'apparecchiatura non superi i valori indicati nelle specifiche ambientali IBM. Consultare i requisiti ambientali nelle specifiche del server o nei fogli di specifica dell'hardware. Assicurarsi che le aree di entrata e di uscita dell'aria non siano occluse da carta, cavi o altre ostruzioni. Quando si aggiorna o si ripara il server, accertarsi di non superare, se specificato, il tempo massimo consentito perché l'unità rimanga in esecuzione con il pannello di copertura rimosso. Una volta completato il lavoro, assicurarsi di reinstallare tutte le ventole, i dissipatori di calore, i convogliatori d'aria e altri dispositivi per la documentazione IBM .

I produttori, inclusa l'IBM, stanno documentando i carichi di calore in un formato suggerito dalla pubblicazione ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", dated January, 2004. Sebbene questi dati siano destinati ad essere utilizzati per il bilanciamento del carico di calore, è necessaria particolare attenzione quando si utilizzano i dati per bilanciare la fornitura e la richiesta di raffreddamento poiché molte applicazioni sono transitorie e non disperdono portate di calore costanti. E' necessaria una conoscenza approfondita della modalità di funzionamento dell'apparecchiatura e dell'applicazione per quanto riguarda il carico di calore, incluse considerazioni per una crescita futura.

Considerazioni sull'alloggiamento o sulla struttura

Nota: la parola alloggiamento viene utilizzata in tutta la presente sezione per indicare anche strutture, telai e qualsiasi altro termine comunemente utilizzato per identificare l'unità che contiene l'apparecchiatura che va montata nell'alloggiamento.

Gli alloggiamenti IBM Enterprise da 19 pollici sono progettati per consentire la massima circolazione dell'aria attraverso le apparecchiature installate nell'alloggiamento stesso. L'aria raffreddata viene aspirata attraverso la parte anteriore e scaricata da quella posteriore per mezzo di ventole nell'apparecchiatura montata nell'alloggiamento. La maggior parte degli alloggiamenti IBM viene fornita con lo sportello posteriore perforato ed uno sportello anteriore facoltativo anch'esso perforato. Alcuni alloggiamenti dispongono di trattamento di insonorizzazione facoltativo per ridurre le emissioni di rumori provenienti dall'alloggiamento. Se vengono utilizzati alloggiamenti non IBM, non sono consigliati sportelli spessi o sportelli con grandi quantità di vetro decorato poiché essi non consentiranno la circolazione di aria sufficiente dentro e fuori l'alloggiamento.

Il riflusso dell'aria calda che fuoriesce dalla parte posteriore dell'alloggiamento nella parte anteriore di questo deve essere eliminato. Vi sono due azioni da intraprendere per prevenire il riflusso dell'aria. In primo luogo, pannelli di riempimento o di chiusura devono riempire tutto lo spazio libero nell'alloggiamento che non è occupato dall'apparecchiatura in esso inserita. I pannelli di riempimento 1U e 3U vengono utilizzati per bloccare il riflusso dell'aria all'interno dell'alloggiamento. Se non si dispone di pannelli di riempimento installati nell'alloggiamento, questi sono disponibili dal IBM.

Figura 1. Figura e numeri parte dei pannelli di riempimento 1U e 3U

Secondo, consentire spazio operativo appropriato intorno a tutti gli alloggiamenti. Consultare i requisiti sulla distanza nelle specifiche del server o nei fogli di specifica dell'hardware. La disposizione del pavimento non dovrebbe consentire all'aria calda eliminata dalla parte posteriore dell'alloggiamento di penetrare dall'apertura per l'aria anteriore di un altro alloggiamento.

Infine, una corretta gestione dei cavi rappresenta un altro elemento importante per favorire al massimo il flusso d'aria attraverso l'alloggiamento. I cavi devono essere indirizzati e fissati in modo tale che non impediscano il passaggio dell'aria dentro o fuori l'alloggiamento. Tale impedimento potrebbe ridurre in modo significativo il flusso volumetrico di aria attraverso l'apparecchiatura.

L'utilizzo di un alloggiamento o di una struttura dotati di ventole dovrebbe avvenire con una certa cautela. A seconda dell'entità dell'apparecchiatura installata nella struttura, i dispositivi per lo spostamento dell'aria potrebbero limitare la quantità di flusso ad un volume inferiore a quello richiesto dall'apparecchiatura.

Considerazioni sullo spazio

I centri dati progettati e costruiti negli ultimi 10 anni sono di norma in grado di raffreddare fino a 3KW di carico di calore per struttura. Questi progetti spesso implicano plenum di distribuzione dell'aria del pavimento rialzato da 18 a 24 pollici di altezza, altezze dei soffitti delle stanze da 8 a 9 piedi e unità CRAC (Computer Room Air Conditioning) distribuite intorno al perimetro della stanza. L'apparecchiatura IT occupa circa il 30-35% dello spazio totale del centro dati. Lo spazio restante è costituito da spazio bianco (ad esempio, corridoi di accesso, distanze di servizio), PDU (power distribution unit) e unità CRAC. Fino a poco tempo fa, veniva prestata poca attenzione alle valutazioni relative al carico di calore, alla disposizione dell'apparecchiatura e ai percorsi di distribuzione dell'aria, alla distribuzione del carico di calore e alla collocazione e alle aperture dei pannelli del pavimento.

Valutazione del carico di calore totale della propria installazione

Dovrebbe essere condotta una valutazione del carico di calore totale per stabilire il punto di equilibrio dell'ambiente globale. Lo scopo della valutazione è quello di verificare se si ha un raffreddamento percepibile sufficiente, inclusa la ridondanza, per gestire il carico di calore che si intende installare o è già stato installato. Vi sono diversi modi per compiere questa valutazione, ma il più comune è quello di esaminare il carico di calore e il raffreddamento in sezioni logiche dette raggi-I, blocchi di flusso d'aria o ubicazioni di unità CRAC.

Disposizione dell'apparecchiatura e percorsi di distribuzione dell'aria

IBM consiglia di attuare la disposizione corridoio di aria calda, corridoio di aria fredda descritta nella pubblicazione ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", in data Gennaio 2004. Nella seguente figura, gli alloggiamenti all'interno del centro dati sono disposti in modo tale che si creino corridoi di aria fredda e corridoi di aria calda. Il corridoio di aria fredda è formato da una pavimentazione di pannelli perforati che separa due file di alloggiamenti. L'aria raffreddata proveniente dai pannelli perforati del pavimento viene emessa appunto dai pannelli e convogliata nelle parti anteriori degli alloggiamenti. Le aperture di ogni alloggiamento (la parte anteriore di esso) sono rivolte verso il corridoio di aria fredda. Questa disposizione consente all'aria calda che fuoriesce dalla parte posteriore degli alloggiamenti di tornare alle unità CRAC; minimizzando, quindi, la possibilità che l'aria calda smaltita dall'alloggiamento venga reimmessa nelle aperture degli alloggiamenti. Le unità CRAC sono posizionate alla fine dei corridoi di aria calda per favorire il ritorno dell'aria calda all'unità CRAC e massimizzare la pressione statica nel corridoio di aria fredda.

Figura 2. Disposizione corridoio di aria calda-corridoio di aria fredda

La chiave per la gestione del carico di calore del centro dati consiste nel fornire temperature dell'aria immessa nell'alloggiamento che rispettino le specifiche del produttore. Poiché l'aria raffreddata emessa dai pannelli perforati nel corridoio freddo potrebbe non corrispondere al flusso totale di aria raffreddata richiesto dall'alloggiamento, un flusso aggiuntivo verrà convogliato da altre aree del pavimento rialzato e potrebbe non essere raffreddato. Consultare la seguente figura. In molti casi, il flusso d'aria convogliato nella parte alta dell'alloggiamento, una volta soddisfatte le necessità della parte bassa, sarà un misto di aria calda dal retro del sistema e aria da altre aree. Per quegli alloggiamenti che si trovano alla fine di una fila, il flusso di aria calda fuoriesce dal retro dell'alloggiamento e migra verso la parte anteriore girando intorno ai lati dell'alloggiamento. Questi modelli di circolazione del flusso sono stati osservati in centri dati reali e in studi sui modelli di flusso.

Figura 3. Possibili modelli per il flusso d'aria nell'alloggiamento

Per un centro dati che non goda della miglior forma di distribuzione del flusso di aria raffreddata, la seguente figura fornisce indicazioni su come distribuire un flusso adeguato di aria raffreddata dato uno specifico carico di calore. Il grafico tiene conto delle peggiori ubicazioni possibili in un centro dati e dei requisiti per soddisfare le specifiche sulla temperatura massima richiesti dalla maggior parte delle apparecchiature alte IBM . Le correzioni relative all'altitudine vengono annotate nella parte inferiore del grafico.

Figura 4. Requisiti del flusso di aria raffreddata e della temperatura nelle apparecchiature alte

I metodi più comuni per distribuire la fornitura di aria agli alloggiamenti possono essere reperiti in Distribuzione dell'aria.

Distribuzione del carico di calore

L'opzione 1 è molto costosa e riguarda più le nuove costruzioni. Per l'opzione 2, vi sono diverse cose che è possibile fare per ottimizzare il raffreddamento nei centri dati esistenti ed eventualmente aumentare la capacità di raffreddamento in sezioni limitate.

Un suggerimento è quello di posizionare i pannelli del pavimento con un'elevata percentuale di apertura e portata di flusso davanti agli alloggiamenti alti. Un'altra raccomandazione è di fornire mezzi speciali per l'eliminazione immediata dell'aria calda emessa dalle parti posteriori degli alloggiamenti alti, prima che abbia la possibilità di tornare nelle prese d'aria sugli alloggiamenti in altre zone della stanza. Questo potrebbe essere realizzato installando convogliatori speciali o canali diretti che riportano l'aria emessa nelle unità CRAC. Ad un'attenta progettazione tecnica è richiesto di garantire che qualsiasi suggerimento non abbia una ripercussione sulle dinamiche della pressione statica del sottopavimento e della distribuzione del flusso d'aria.

In centri dove lo spazio pavimentato non è un problema, sarebbe più pratico progettare l'intero pavimento rialzato ad un livello costante di raffreddamento e svuotare gli alloggiamenti o osservare una maggiore distanza tra gli alloggiamenti stessi per rispettare la capacità per struttura del pavimento.

Collocazione e aperture dei pannelli del pavimento

I pannelli perforati dovrebbero essere collocati esclusivamente nei corridoi freddi, allineati alle prese di immissione dell'apparecchiatura. Nessun pannello perforato dovrebbe essere collocato nei corridoi caldi, indipendentemente da quanto intenso sia il caldo. I corridoi caldi si suppone, da progetto, che siano appunto caldi. La collocazione di pannelli aperti nel corridoio caldo diminuisce artificialmente la temperatura dell'aria di ritorno alle unità CRAC, riducendo, quindi, la loro efficienza e la capacità disponibile. Questo fenomeno contribuisce a creare problemi di aree calde nei centri dati. I pannelli perforati non dovrebbero essere collocati nelle immediate vicinanze delle unità CRAC. Nelle aree sotto il pavimento rialzato dove la velocità di circolazione dell'aria supera i 530 piedi-al-minuto circa, di solito circoscritte approssimativamente a sei pannelli di scarico dell'unità, è possibile che si crei un effetto Venturi in cui l'aria della stanza verrà convogliata nel pavimento rialzato, contrariamente al risultato desiderato di una diffusione verso l'alto dell'aria raffreddata.

Le capacità di flusso volumetrico dei pannelli del pavimento con varie percentuali di portata di apertura sono indicate nella figura 5.

Figura 5. Capacità di flusso volumetrico di vari pannelli del pavimento rialzato

I pannelli del pavimento nei tipici centri dati distribuiscono tra 100 e 300 cfm. Ottimizzando il flusso con l'aiuto delle indicazioni riportate in questo documento, è possibile che si possano realizzare flussi elevati fino a 500 cfm. Portate di flusso che arrivano a 700-800 cfm per pannello sono possibili con pannelli che hanno la massima percentuale di portata di apertura. I pannelli del pavimento devono essere allineati nei corridoi freddi con le ubicazioni delle prese di immissione sull'apparecchiatura.

Le aperture nel pavimento rialzato che non hanno lo scopo di distribuire direttamente aria raffreddata all'apparecchiatura nello spazio del centro dati dovrebbero essere completamente sigillate con chiusure a spazzola o altri materiali per le aperture dei cavi (ad esempio, lamine di schiuma, cuscini antincendio). Altre aperture da sigillare sono i fori sui muri perimetrali del centro dati, nel sottopavimento e nel soffitto. Sigillando tutte le aperture si faciliterà la massimizzazione della pressione statica del sottopavimento, si assicurerà un flusso d'aria ottimale ai corridoi freddi dove è necessario e si eliminerà il ritorno attraverso il circuito breve dell'aria inutilizzata alle unità CRAC.