Охлаждение сервера в шкафу

Обновлено: 18.05.2024

Прежде чем перейти к описанию процесса охлаждения серверного шкафа, хотелось бы сказать несколько слов о том, что же представляет собой этот самый серверный шкаф.

Итак, шкаф серверный (или как его еще называют серверная стойка) – это металлическая конструкция, предназначенная для удобного и компактного размещения активного\пассивного серверного и телекоммукационного оборудования, такого как сервера, маршрутизаторы, модемы, телефонные станции и т.д.. Конструктив шкафа очень прочный и обладает высокой степенью жесткости, для повышения устойчивости к различным степеням нагрузки. Высота варьируется от 18 до 42 U, глубина выбирается из ряда 600 мм, 800 мм, 900 мм и более, в зависимости от размеров, устанавливаемого в них оборудования. С конструкцией шкафов, думаю, все понятно.

Вопрос в следующем, зачем собственно их нужно охлаждать? Ответ прост: ИТ - оборудование, которое размещается в стойках, например блейд-сервера, выделяет большое количества тепла, создавая тем самым пиковые температуры в помещении серверной. Это недопустимо для нормальной работоспособности серверного оборудования, которое имеет свой собственный диапазон температурно-влажностных параметров, а именно т 21-25С, отн. влажность 50%.

Поэтому, для обеспечения бесперебойной работы ИТ-оборудования и предотвращения его поломки, избыточное тепловыделение нужно отводить, а оптимальную температуру и влажность постоянно поддерживать.

Существует немало вариантов организации системы охлаждения серверных стоек (шкафов). Это и прецизионные кондиционеры с воздухоохлаждаемым конденсатором, и водяные модели – «чиллер-фанкойл», охлаждающие плиты фальш-пола, даже охлаждение с погружением сервером в минеральное масло и это еще не полный список. Мы же с Вами поговорим о внутрирядном прецизионном кондиционировании.

Итак, межрядный прецизионный блок, располагается непосредственно между стойками и производит точечное охлаждение, равномерно распределяя охлажденный воздух внутри серверного шкафа. Кондиционеры легко и плотно крепятcя к серверной стойке высотой 42 U. Не редко, при таком способе охлаждения, внутрирядные кондиционеры считают комплексной системой со стойкой и называют – серверные шкафы с охлаждением. Хотя точнее было бы назвать эту конструкцию – серверный шкаф с кондиционером. Но как ни назови, принцип работы остается тем же. Это, безусловно очень эффективный способ охлаждения, но для достижения максимального эффекта необходимо произвести полную герметизацию серверного помещения, т.е. закрыть все, через что может происходить потеря холодного воздуха (окна, двери, щели и т.д.). Пустые места в стойке так же необходимо закрыть панелями. Пустых мест быть не должно.

Какие внутрирядные кондиционеры используют чаще всего?

Базовый уровень тепловыделения от серверного шкафа меняется в диапазоне от 4 до 12 кВт и более, в зависимости от плотности сетевого оборудования. Но нагрузка на стойку в 20 кВт тоже уже не редкость, а в некоторых случаях эта цифра доходит и до 50 кВт на стойку. Кондиционеры для серверных шкафов имеют достаточную холодопроизводительность (от 3 до 45 кВт) для снятия избыточного тепла даже с максимально «нагруженной» стойки. Чаще всего используются модели с фреоновым контуром и выносным воздухоохлаждаемым конденсатором. Они считаются намного безопаснее, чем водяные модели. Некоторые даже отключают увлажнитель и не используют его вовсе, лишь бы контакт с водой был минимален. Дополнительно устанавливаются датчики протечки воды и система срочного оповещения, после чего вся система считается максимально безопасной.

Еще 3 года назад подобные кондиционеры для серверной комнаты можно было приобрести только после предварительного заказа, исполнение которого пришлось бы ждать около 3-х месяцев. Но в 2013 году, тщательно изучив потребности наших заказчиков, на склад в Москве было завезено несколько десятков внутрирядных прецизионных кондиционеров с выносными воздухоохлаждаемыми конденсаторами, ощутимой холодопроизводительностью 39,6 кВт. Все кондиционеры инверторного типа, т.е. обеспечивают плавную регулировку мощности охлаждения и регулировку воздушного потока при изменении нагрузки, для максимальной экономии электроэнергии. Это важно, особенно на сегодняшний день, когда мощности ЦОД растут и проблема экономии электроэнергии становится все актуальнее.

Модели востребованы, поэтому склад постоянно пополняется данным типом оборудования.

NRCD - DX МОДЕЛЬ ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Так же хотелось бы обратить Ваше внимание! На складе находится постоянно обновляемая линейка шкафных прецизионных кондиционеров с выносным конденсатором Q 7,7 до 52, 9 кВт, с помощью которых так же можно организовать систему охлаждения в серверной.

И в заключении хотелось бы добавить: «Для того, чтобы Ваша серверная не была для Вас проблемой – у нас есть все! Кондиционеры для серверных в наличии, цены разумные, инженеры опытные, монтажники квалифицированный. На все вопросы с удовольствием ответят наши менеджеры.

Охлаждение серверной. Куда потратить деньги с пользой

Итак, о чем будет этот публикация.

В первую очередь это будет небольшой экскурс в теорию холодоснабжения серверных. Во вторую очередь я попытаюсь разобраться с основными заблуждениями при планировании холодоснабжения. И в третью – разбор, куда же все-таки стоит вложить денег, а от чего можно отказаться.

На сегодня в холодоснабжении ЦОД существуют две глобальные стратегии:

1. Свободное охлаждение. Это когда сервера охлаждаются напрямую внешним воздухом с минимальной его подготовкой (обычно это базовая фильтрация и подогрев в зимний период).
2. Контролируемое холодоснабжение, назовем его так. Это когда вы готовите воздух по показателям загрязнения, влажности, температуры и подаете его в сервера. Сюда же входят различные методы косвенного фрикулинга (используется внешний воздух для охлаждения теплообменника в котором находится воздух из ЦОД).

Преимущества первой стратегии очевидны. Это низкая стоимость внедрения, низкая стоимость обслуживания, смешные счета за электроэнергию. Недостатки тоже понятны. Неконтролируемая влажность и запыленность воздуха, что неминуемо приводит к выходу из строя компонентов серверов. У такого подхода есть свои приверженцы. Обычно это очень крупные технологические компании. Почему это хорошо для них и плохо для остальных? Есть 3 причины:

1. Сеть полностью резервируемых площадок. Если произойдет сбой на одной, подхватит вторая.
2. Необходимость быть на пике технологий. Сервер, работающий с плохим воздухом, выйдет из строя примерно за год. За год эти компании поменяют поменяют парк серверов на треть. Им нет смысла беречь железо, которое через год уйдет на помойку.
3. Объемы и счета за электроэнергию. Охлаждение – наиболее затратная статья в счетах за электроэнергию. Сокращение расходов на охлаждение на 1% сэкономит им несколько миллионов долларов. Что уж говорить про сокращение на 30-50%. И они готовы терпеть некоторые неудобства.

Вторая стратегия подразумевает большую надежность и продолжительный срок эксплуатации охлаждаемого оборудования. Наиболее традиционный пример — это банковская отрасль. Ну и все остальные компании, которые не меняют сервера как перчатки. Недостатки этой стратегии – цена, цена, цена. Строительства, обслуживания, электричества.

Понятно, что большинство компаний рассматривают вариант «максимально функционально и без изысков». Однако просто не всегда просто. Бывает просто и правильно, а бывает совсем наоборот (я прям боксером себя почувствовал).

С температурой все просто. Есть рекомендации производителя сервера, есть рекомендации ASHRAE. Нормальной температурой для большинства серверных я считаю 22-24 градуса.

Если про температуру все помнят, то про объем воздуха не думает практически никто из строящих серверную. Давайте посмотрим на технические параметры сервера. Помимо потребления, размеров и т.п. там есть параметр, обычно измеряемый в CFM (кубические футы в минуту) – это объем прокачиваемого воздуха. То есть вашему серверу нужен воздух определенной температуры и в определенном объеме. Толстым шрифтом с капсом «в определенном объеме». Здесь мы сразу переходим к возможности использования бытовых сплит-систем в серверной. Штука вот в чем — они не справятся с необходимым объемом. Дело в том, что удельное тепловыделение человека несопоставимо мало по сравнению с сервером, а бытовые кондиционеры рассчитаны именно на создание комфортного климата для человека. Их маленькие вентиляторы (как передние конечности тираннозавра) не способны прогнать через себя объем воздуха, необходимого для охлаждения сервера. В результате мы получаем картину, когда сервер прогоняет через себя воздух, кондиционер не может его забрать и горячий воздух перемешивается с холодным. Вы, наверняка, бывали в серверной, где кондиционер выдает +16 градусов, а в помещении +28. Я бывал. Может быть, ваша серверная именно такая?

Ну и чтоб два раза не вставать:

1. Бытовые сплиты рассчитаны на работу 8/5, а серверная работает 24/7. Свой ресурс сплит выработает за год-полтора.
2. Сплиты не умеют подавать воздух нужной температуры на сервер, они умеют выбрасывать из себя воздух нужной температуры, а уж что там попадет на сервер – им все равно (вот такие они гады).
3. У них слишком близко расположены забор и выброс воздуха, а это значит, что горячий и холодный воздух неизбежно будет перемешиваться (и тут см. п.2).
4. Очень трудно заставить сплиты работать в соответствии с показаниями датчиков температуры (и тут опять см. п.2).
В общем, не используйте бытовые сплиты. Не надо. В продолжительном периоде, хороший прецизионный кондиционер выйдет дешевле сплита.

Что касается контроля влажности. В упомянутой вначале статье есть один неправильный посыл. Влажностью нужно управлять, это несомненно. Но только нужно не сушить, а увлажнять воздух. Дело в том, что серверное помещение имеет замкнутый воздухообмен (по-крайней мере должно). И количество влаги в воздухе на стадии 0 (запуск серверной) там находится в определенных пределах. В процессе охлаждения, большинство влаги конденсируется на теплообменнике кондиционера (слишком высока разница температур) и сбрасывается в дренаж. Воздух становится слишком сухим, а это статика на платах и снижение теплоемкости воздуха. Поэтому хорошей тратой денег будет покупка производительного увлажнителя и системы водоподготовки к нему.

Момент, связанный с управлением воздушными потоками. В подавляющем большинстве случаев, блоки вентиляторов в шкафах абсолютно бесполезны. Они тянут воздух снизу вверх, а сервера его тянут спереди назад. Что нужно сделать – выкинуть из сметы блоки вентиляторов и заложить заглушки на пустые юниты в шкафу. Хоть досками заколотите, но закройте все дыры, через которые воздух из задней части шкафа может попасть в переднюю. Пассивные способы управления воздухом в большинстве случаев работают лучше, чем активные. И стоят дешевле.
Мониторинг микроклимата. Очень важный момент. Без мониторинга вы никогда не узнаете, что у вас работает не так, как задумывалось. Мониторить надо и температуру и влажность. Влажность можно мониторить в самой удаленной от увлажнителя точке, поскольку этот показатель одинаков для любой точки помещения. А вот температуру нужно мониторить на передней двери шкафа. Если вы не применяете раздачу холодного воздуха из-под фальш-пола, то достаточно одного датчика на шкаф. Если раздаете воздух через фальш-пол (понятно, что мы уже используем правильные кондиционеры), тогда верной сратегией будет мониторить воздух на разных уровнях от пола (например 0,5 м и 1,5 м). Ну и не лишним будет упомянуть, что в серверной никогда, ни при каких обстоятельствах, нельзя ставить шкафы со стеклянными/глухими дверями. Воздух должен свободно проходить сквозь шкаф и сервер. Если у вас вдруг есть такие шкафы – снимите с них двери.

В качестве резюме:
1. Не используйте бытовые сплиты – они всё делают не так.
2. Управляйте влажностью.
3. И воздушными потоками.
4. Установите заглушки на неиспользуемые юниты шкафа.
5. Используйте шкафы с перфорацией передних и задних дверей. Если у вас нет таких, снимите двери вообще. Ну или дрель вам в руки.
6. Правильно размещайте датчики системы мониторинга. Температуру меряем на передней части шкафа, влажность – в любой части помещения.
7. Уберите из серверной батареи отопления. Они не только греют, но и поливают иногда.
8. Уберите окна. Окна – это теплопритоки и самый простой путь в помещение, минуя бронированную дверь в серверную и пять постов охраны.
9. Сделайте нормальную гидро- и паро- и теплоизоляцию помещения.
10. Инструменты вторичны. Есть огромное количество решений по охлаждению и мониторингу. Главное понять что для вас первично на сегодня, а инструмент найдется.
11. Примите тот факт, что сегодня ИТ – это не только «пропатчить kde под free bsd», VM и БД, но и такие далекие когда-то вещи как энергетика, холодоснабжение, физическая безопасность и архитектура.

Как охлаждать серверные стойки и шкафы

Тепло — это форма «бесполезной» энергии, которая возникает в результате работы оборудования в типичном ИТ-сервере. В серверной комнате или в центре обработки данных управление «нагревом» и поддержание охлаждения серверных стоек является такой же важной проблемой, как и обеспечение защиты серверов от сбоев в электросети. Чрезмерный нагрев может привести к старению компонентов и ранним сбоям системы, неустойчивой работе и представляет потенциальную опасность пожара как внутри серверного шкафа, так и в его локальной среде.

Серверы получают электроэнергию от своих локальных источников питания, будь то блок распределения питания, система ИБП или розетка электросети через внутренние импульсные источники питания. Процессор работает, позволяя электрическим сигналам проходят через его микроскопические транзисторы или путем блокирования их. Когда электрическая энергия (постоянный ток) проходит через ЦП, накапливается тепло. Тепло рассеивается в окружающую среду. Чем мощнее ЦП, тем больше выделяется тепла. Чем больше количество серверов, тем больше тепла рассеивается по мере увеличения использования нагрузки на серверах. В ограниченном пространстве, например в серверном шкафу , нагревание может быть значительным и опасным, если его не контролировать. Более мощные процессоры, используемые для приложений машинного обучения, потребляют больше энергии и выделяют еще больше тепла.

Для серверных комнат и центров обработки данных, количество тепла, генерируемого и рассеиваемого в помещении, редко бывает однородным, и его необходимо направлять и регулировать, чтобы система кондиционирования воздуха или охлаждения работала как можно более эффективно и рационально. Управление охлаждением и влажностью необходимо для защиты критически важных систем и поддержания их эксплуатационной устойчивости.

При принятии решения о том, как лучше охладить окружающую среду, следует учитывать несколько аспектов. Для серверного шкафа наиболее подходящий уровень охлаждения и вентиляции будет зависеть от нескольких факторов:

Количество серверов, коммутаторов и маршрутизаторов и их тепловая мощность
Тепловая мощность дополнительных систем внутри шкафа (например, систем ИБП)
Механическая конструкция шкафа, перфорация, размер и использование пространства
Тепловые характеристики шкафа с точки зрения вентиляции
Расположение шкафа в помещении

Таблички с паспортными данными серверов могут ввести в заблуждение при расчете необходимого уровня охлаждения. Цифры обычно показывают максимальную потребляемую мощность в амперах, ваттах или киловаттах. Использование этих чисел может привести к завышению размеров, будь то система охлаждения или источник бесперебойного питания. Таким образом, цифры могут использоваться только в качестве ориентира для определения требуемого уровня охлаждения.

Варианты охлаждения серверного шкафа

Адекватный воздушный поток жизненно важен для обеспечения эксплуатационной надежности критически важных элементов внутри шкафа. Охлаждение и воздушный поток должны быть достаточно хорошими, чтобы предотвратить накопление тепла (горячие точки) и гарантировать, что все компоненты в стойке должным образом охлаждаются независимо от того, где они размещены (внизу, в середине или вверху стойки).

Итак, как обеспечить хороший воздушный поток и что нужно учитывать?

Когда требуется дополнительное охлаждение, выбор затем сводится к тому, какой метод охлаждения использовать, и они варьируются от естественной до активной конвекции.

Охлаждение естественной конвекцией

Эта форма охлаждения основана на том факте, что тепло переходит из более теплой среды в более прохладную. Если воздух вокруг серверной стойки холоднее внутренней температуры, тепло внутри шкафа будет естественным образом излучаться через боковые стороны и двери, и внутренняя температура соответственно снизится. Хотя это «бесплатная» форма охлаждения, она слабо эффективна, и ее эффективность зависит от внешней температуры воздуха за пределами серверного шкафа. Если дифференциал недостаточно велик, изнутри наружу шкафа будет поступать мало тепла.

Принудительное конвекционное охлаждение

Вентилятор, установленный внутри серверной стойки, может усилить воздушный поток и уменьшить барьер термического сопротивления между шкафом и окружающей средой. Вентиляторы могут быть установлены наверху шкафов или на направляющих 19 дюймов. Самый эффективный способ монтажа, это верхние вентиляторные модули . Внутренние вентиляторы 19" обычно используются для устранения локальных горячих точек. Объем циркуляции можно увеличить, добавив больше вентиляторов, но проблема с этим типом устройства заключается в качестве воздуха и температуре наружного воздуха. Если воздух загрязнен пылью, грязью, маслом или влагой, воздушный поток вентилятора приведет к их скоплению на вентиляторах и внутри узла внутренней стойки. Там, где это проблема, например, некоторых промышленных средах, воздушно-воздушный теплообменник с замкнутым контуром может стать решением.

Активное конвекционное охлаждение - воздушное

Кондиционирование воздуха, это форма активного конвекционного охлаждения, наиболее часто используемая, когда естественное или конвекционное охлаждение оказывается неэффективным. Существует несколько типов кондиционеров для серверных комнат и центров обработки данных, включая настенные и потолочные подвесные, встроенные блоки и кондиционеры для компьютерных залов в сборе, называемые CRAC.

Вместо охлаждения всей комнаты можно также встроить кондиционер в серверный шкаф. Эта конфигурация образует замкнутую систему (с внутренним испарителем) и может быть идеальной для промышленных или экстремальных сред, где существует опасность загрязнения из-за грязи и пыли или влаги, воды и других жидкостей. Такие системы с замкнутым контуром имеют экономическую выгоду, поскольку они более эффективны, так как они ориентированы на охлаждение одного шкафа, а не всего массива. Для этого типа охлаждающей системы жизненно важно, чтобы кондиционер был точно подобран по размеру.

Активное охлаждение - на жидкостной основе

Жидкостное охлаждение — еще одна форма принудительного активного охлаждения. В системах этого типа используется специальная жидкость для охлаждения воздуха внутри шкафа, горячего/холодного коридора или всего объекта обработки данных. Двери с жидкостным охлаждением могут быть установлены в некоторые серверные шкафы, чтобы обеспечить индивидуальное решение. Утечки жидкости стали менее важны для более современных решений благодаря самовосстанавливающимся системам.

Решения для охлаждения естественным воздухом

Естественное воздушное охлаждение, это метод охлаждения больших серверных залов или центров обработки данных, который может быть подходящим решением для объектов с низкой температурой наружного воздуха. Это решение больше подходит для больших помещений, чем для отдельных серверных стоек и шкафов, и может полагаться на адиабатические процессы охлаждения.

Заключение

Существует много вариантов охлаждения серверных шкафов и стоек, а также центров обработки данных. Нет единого решения, подходящего для всех установок. Некоторые системы охлаждения и кондиционеры могут быть установлены относительно легко, а другие требуют более сложную установку и даже нестандартных или изготовленных на заказ элементов.

Если стоит выбор, где купить вентиляторные модули, выбирайте надёжного поставщика. Компания « АнЛан » занимает лидирующие позиции на рынке РФ с 2007 года. Разумная цена и европейское качество — то, что отличает продукцию компании от других организаций.

Почему важно поддерживать температурный режим в серверной. Как обычно устроено охлаждение серверной

Внутренняя система отвода тепла в современных серверах разработана таким образом, чтобы обеспечить охлаждение всех внутренних компонентов, выделяющих тепло в процессе работы. Однако корпус сервера негерметичен, и теплообмен происходит с окружающей средой серверного помещения, поэтому ошибочно считать, что температура воздуха внутри корпуса будет значительно ниже температуры в серверной. Необходимо также учитывать тот факт, что температура воздуха в серверной вне коммуникационного шкафа, в коммуникационном шкафу и непосредственно в корпусе сервера могут отличаться. Поэтому рекомендуется устанавливать температурные датчики не только в серверном помещении на потолке, но и в каждом коммуникационном шкафу, чтобы иметь объективную информацию о климатических условиях как в шкафах, так и вне их. В целях обеспечения правильной циркуляции воздуха в серверном помещении необходимо проектировать установку кондиционера/системы отопления с учётом потоков воздуха, образуемых этими системами. Для этого в серверных шкафах предусмотрена активная вентиляция, обеспечивающая доступ охлажденного воздуха непосредственно в серверный шкаф. Важным также является правильное расположение устройств в серверном шкафу. Это должно быть выполнено с учётом размеров и тепловыделения устройств. Правильным является применение 1U вентиляторов между оборудованием, которое активно выделяет тепло, чтобы обеспечить вентиляцию и необходимый отвод тепла.

Пример 1U вентиляторов:

Вентиляторы, установленные в нижней части шкафа для притока воздуха:

Вентиляторы, осуществляющие отвод теплого воздуха из шкафа:

На приведенном рисунке показана неправильная установка кондиционера. Рассмотрим очевидные ошибки:

Кондиционер находится прямо над коммуникационным шкафом. В случае возникновения течи в кондиционере оборудование в коммуникационном шкафу окажется залито жидкостью, что может привести к нежелательным последствиям вплоть до короткого замыкания и физического выгорания компонентов оборудования.
Кондиционер установлен почти вплотную к потолку. Подобная установка осложняет возможное проведение технического обслуживания и затрудняет циркуляцию воздуха.

Так почему же необходимо и важно поддерживать температурный режим в серверной?

В серверной комнате, как правило, располагается крайне важное и дорогостоящее оборудование. Выход из строя или временные простои в работе оборудования могут привести к материальным и финансовым потерям. Заглянем вовнутрь современного сервера и попробуем выяснить, какие компоненты наиболее критичны к изменению температуры.

Жёсткий диск.

Является, пожалуй, самым важным компонентом системы. Соответственно выход из строя жёсткого диска в случае отсутствия резервного может стать критичным для организации. Компоненты жёсткого диска являются чувствительными к изменению температуры: к резким повышениям, понижениям и к перегреву. Повышение температуры, как правило, приводит к расширению материала, из которого изготовлены головки, системы позиционирования головки, магнитные диски. Перегрев может привести к отказу жёсткого диска, что в последствии приводит к нежелательной потере важной и дорогостоящей информации.

Оперативная память.

Современная серверная оперативная память снабжена системой пассивного охлаждения и не нуждается в дополнительном охлаждении, тем не менее, стоит помнить, что пассивная система охлаждения эффективна только в определенном диапазоне температур. Если температура в серверной комнате будет повышаться, то никакие радиаторы на линейке памяти не спасут от перегрева оперативную память.

Процессор.

Современные процессоры обладают системами защиты от перегрева. Их датчики будут сигнализировать операционной системе о перегреве и предотвращать работу процессора на высоких температурах.

Наборы микросхем на платах.

Заключение.

Хотелось бы напомнить, что современное вычислительное оборудование разрабатывается с учетом работы в определенных климатических условиях. Поэтому эксплуатация оборудования в условиях, отличных от рекомендованных заводом-изготовителем, может привести к выходу из строя оборудования и, как следствие, отсутствию гарантийного ремонта. Учитывая все изложенное выше, рекомендуем использовать надежные системы контроля климата серверной и надежные системы поддержания климата в серверной.

Проблема перегрева в сетевых шкафах

Взрывообразный рост скоростей передачи и все более широкое применение оборудования РоЕ приводят к стремительному увеличению тепловыделения в монтажных корпусах этажных распределителей. Ранее в данной части кабельной системы пользователям приходилось заниматься только обеспечением гибкости и удобства прокладки и эксплуатации кабельной системы. Теперь одним из главных критериев выбора становится эффективность охлаждения. Важность этого фактора обусловлена тем, что перегрев активного сетевого оборудования, как и серверов, ведет к повышению риска их отказа и выходу из строя.

Увеличение числа конечных устройств, подключаемых к корпоративной сети, а также постоянное появление новых высокоскоростных приложений сопровождается наращиванием мощности активного сетевого оборудования и, как следствие, повышенным выделением тепла. Одним из способов решения этой проблемы является применение более производительных и эффективных коммутаторов локальной сети. Там, где ранее использовались линии, работавшие на скорости 10 и 100 Мбит/с, теперь можно найти компоненты, характеристики которых достаточны для поддержки скоростей 10 и 40 Гбит/с — необходимо лишь соответствующее активное оборудование.

Наряду с локальным распределением данных сетевое оборудование все чаще берет на себя функции электропитания конечных устройств. В соответствии с этой концепцией IP-телефоны и видеокамеры, а также точки беспроводного доступа получают питающее напряжение через линейные кабели. В результате даже простейший 24-портовый коммутатор уровня рабочей группы потребляет свыше 100 Вт. Конечно, рост мощности связан в основном с увеличением скоростей передачи данных. Однако мощность потребления системы дистанционного питания PoE (Power over Ethernet) тоже нельзя сбрасывать со счетов. Поэтому наряду с передачей данных кабельная система должна обеспечивать конечные устройства электропитанием.

Согласно стандарту института IEEE, подаваемая мощность от одного порта может достигать 15,4 Вт, что для 24-портового коммутатора составляет в сумме примерно 370 Вт. Именно это обстоятельство приводит к взрывному росту как потребляемой мощности, так и количества теплоты, которое необходимо отводить от монтажного конструктива. Стремление на практике реализовать концепцию «сетевой инфраструктуры высокой плотности» сопровождается увеличением числа портов, что существенно повышает плотность мощности в монтажном шкафу. В проводке на базе симметричных кабелей в одном монтажном шкафу теоретически может быть установлено свыше 1000 портов. Вряд ли кто-то решится реализовать такое решение на практике, но эта цифра демонстрирует масштабы потребляемой мощности в одном шкафу.

Высокая плотность портов в монтажных шкафах характерна в первую очередь для центров обработки данных (ЦОД), где на небольшой площади устанавливаются высокоскоростные коммутаторы. Проблема отвода тепла в ЦОД эффективно решается с помощью различных высокопроизводительных систем кондиционирования. Однако в обычной офисной среде их применение на уровне этажных распределителей оказывается затруднительным. Таким образом, повышение быстродействия устройств уровня рабочей группы и поддержка ими функций РоЕ ограничивается недостаточной эффективностью кондиционирования на нижних уровнях сетевой инфраструктуры. Игнорирование этого фактора может привести к быстрому перегреву активных сетевых устройств и, как следствие, к их отказам и сокращению срока службы. Важность решения данной проблемы иллюстрирует тот факт, что увеличение рабочей температуры на 10 градусов свыше допустимого значения снижает средний срок службы активного устройства примерно в два раза.

АКТИВНОЕ И ПАССИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

При покупке и установке различных монтажных конструктивов климатизация играет все большую роль. У автора проекта есть выбор между активной и пассивной схемами отвода избыточного тепла. В последнем случае необходимо принимать во внимание размеры свободной поверхности шкафа, материал, используемый для его изготовления, и конструкцию — от этого зависит объем отводимого тепла. Фактически речь идет о физической («естественной») конвекции.

В тех ситуациях, когда предпочтение отдается схеме пассивного охлаждения, шкаф должен располагаться на свободной площади, а его конструкция — обеспечивать вывод тепла. Системы пассивного теплоотвода предусматривают применение приподнятых крышек шкафов и различных направляющих элементов для отвода воздушных потоков. Принципиальный недостаток данной схемы состоит в ее зависимости от температуры окружающей среды. Естественная конвекция происходит только в том случае, если температура вне шкафа ниже температуры его внутреннего пространства. Однако для офисных помещений, особенно в летнее время, это удается обеспечить далеко не всегда.

Для устранения указанного недостатка применяется активное охлаждение шкафов с использованием вентиляторов. Вентилятор ускоряет и оптимизирует процессы циркуляции воздуха внутри шкафа, в результате улучшаются термические характеристики системы. Например, работающий с малым уровнем шума потолочный вентилятор просто вытягивает нагретый воздух из шкафа, внутренние и приточные вентиляторы обеспечивают отсутствие областей локального перегрева внутри монтажного конструктива. В ЦОД часто применяют так называемые воздуховодные панели, которые забирают холодный воздух из-под фальшпола и направляют его в определенную часть корпуса высокопроизводительных коммутаторов, в которых обычно предусматривается боковое охлаждение. Такой подход устраняет опасность смешения нагретого и охлажденного воздуха, препятствует образованию тепловых петель, а кроме того, позволяет добиться увеличения разницы температур между подаваемым и отводимым воздухом, что увеличивает эффективность охлаждения. В случае эксплуатации информационной системы в условиях повышенной влажности и запыленности целесообразно применение потолочных охладителей, подающих холодный воздух непосредственно в монтажную область 19-дюймового конструктива.

УЧЕТ ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ

Использование системы активного охлаждения позволяет заметно увеличить тепловыделение в монтажном конструктиве. В обозримой перспективе на смену существующему вполне может прийти еще более высокопроизводительное сетевое оборудование. Уже сейчас благодаря технологии Cisco Enhanced Power over Ethernet удается дистанционно питать от одного порта коммутатора оконечные устройства мощностью до 20 Вт. Как ожидается, после принятия соответствующего стандарта РоЕ данное значение возрастет до 50 Вт. Все эти факты указывают на безусловную необходимость активного охлаждения.

Опыт свидетельствует, что с момента начала разработки до массового внедрения техники события развиваются эволюционным путем. При проектировании информационных систем расчетный срок их эксплуатации должен составлять 10-15 лет. Таким образом, проблему обеспечения нормальных температурных режимов в монтажных конструктивах необходимо решать незамедлительно.

ВАЖНОСТЬ ВНЕШНЕГО КОНСАЛТИНГА

В сложившейся ситуации автору проекта целесообразно не полагаться только на собственный опыт, но обратиться к независимому консультанту, который обладает необходимым объемом профессиональных знаний в области построения систем охлаждения. Комплексное рассмотрение проблемы позволит добиться энергетической эффективности и достичь необходимого уровня акустического комфорта в офисных помещениях.

Читайте также: