Klimatyzacja małych serwerowni
Dodane przez ewelina | Kategoria Serwerownie | Data 06-10-2009
2
Dziś, gdy byłam w pracy, zadzwonił do mnie pewien pan. Szukał jakiegoś klimatyzatora do małej serwerowni w swojej firmie. Prosił, żebym podała mu cenę urządzenia o mocy 2,6 kW. Tłumaczył, że pomieszczenie jest naprawdę malutkie i ta moc w zupełności mu wystarczy. Jak sądzisz, czy taki klimatyzator sprawdzi się?
Jaka moc?
Zatem zastanówmy się, jak dobrać moc klimatyzatora obsługującego serwerownię? Licząc zyski ciepła, weź pod uwagę:
- zyski ciepła przez przegrody (ściany, strop, podłoga, okna);
- zyski od oświetlenia:
- ciepło od ludzi obsługujących serwer;
- i przede wszystkim ciepło emitowane przez serwery.
Z reguły pomieszczenia z serwerami są malutkie, dlatego największy udział zysków ciepła pochodzi od umieszczonego w nim wyposażenia (kilka do kilkunastu kW ciepła w przypadku małej serwerowni).
Przykładowo jeden serwer może mieć moc około 0,6-0,8kW, z czego 70-80% przekłada się na ciepło. W serwerowni na ogół jest kilka takich serwerów. Ilość ciepła pochodząca od serwerów jest tak, jak widzisz, bardzo duża.
Dobierając klimatyzator, najlepiej wybierz model o trochę większej wydajności. Serwery mają tendencję do rozbudowywania się i po krótkim czasie może okazać się, że klimatyzator jest zbyt mały.
Wracając do mojego klienta, na pewno już wiesz, że wybrał zbyt małą wydajność klimatyzatora. Nie wziął pod uwagę, jak wiele ciepła będzie pochodzić od serwerów. Nie chodzi przecież o to, żeby kupić tańszy klimatyzator o mniejszej wydajności. Lepiej wydaj kilka stówek więcej i chroń przed przegrzaniem serwery warte kilkadziesiąt tysięcy złotych
Tagi: klimatyzacja, serwerownia

Z moich doświadczeń wynika, że:
1. Należy założyć 100% zamianę energii elektrycznej
pobieranej przez sprzęt komputerowy w energię
cieplną,
2. Należy policzyć moc strat urządzeń podtrzymu-
jących zasilanie – tzw. UPS-y – największe straty
występują przy pełnym obciążeniu i jednoczes-
nym ładowaniu baterii po powrocie zasilania,
straty te można wyliczyć z danych katalogowych
urządzenia dodając 3-5% (sprawność podaje się
przy pracy z sieci nie uwzględniając strat układu
ładowania baterii – typowa ładowarka ma moc
około 10% mocy urządzenia, typową sprawność
“ładowarki” trudno szacować – zależy ona od
konstrukcji i może wynosić od 50 do 90 %),
3. Należy obliczyć zyski ciepła przenikającego od
zewnątrz – przegrody (ściany, stropy, okna i.t.p)
4. Należy obliczyć straty ciepła pomieszczenia przez
przegrody (po co ?) i ustalić temperaturę oto-
czenia, przy której praca klimatyzatora nie będzie
wymagana (po co ?),
5. Moc chłodniczą klimatyzatora należy dobrać
tak, aby mógł odprowadzić ciepło podczas naj-
większych upałów,
6. Minimalna temperatura pracy urządzenia w
trybie chłodzenia powinna być równa (lepiej
niższa) od temperatury, zewnętrznej, przy której
całe ciepło wydzielone przez urządzenia w ser-
werowni może być “oddane do otoczenia” w
sposób naturalny,
7. Uwzglądnienie pkt.6 najczęściej prowadzi do
wniosku: żaden z typowych klimatyzatorów
mieszkaniowych, biurowych i.t.p nie spełnia
założonych wymagań (dlaczego ?)
8. Po uwzględnieniu pkt. 1-7 w szczególności, gdy
serwerownia nawet “malutka” znajduje się w
“centrum” budynku dojdziemy do wniosku, że
musimy chłodzić przy temperaturze zewnętrznej
35 st. C i przy -15 st. C, które z typowych wspom-
nianych wcześniej klimatyzatorów to potrafią ?
myślę, że lista jest krótka lub “zerowa” – poja-
wiają się problemy z:
a/ “startem sprężarki w urządzniach “on-off” -
eliminowne tzw. “zestawem zimowymy”, w
skład którego “wchodzi” grzałka kartera(u)
sprężarki (kompresora) – problem zmniejszenia
gęstości oleju i umożliwienie rozruchu w nis-
kich temperaturach – należy zauważyć, że
typowy “kompresor” w klimatyzatorze małej
mocy jest napędzany silnikiem asynchroni-
cznym 1-fazowym – silnik taki “z definicji” cha-
rakteryzuje się niewielkim momentem rozru-
chowym,
w urządzniach mogących pracować jako pom-
pa ciepła nie powimmniśmy mieć problemu z
rozruchem (z gęstością oleju) oczywiście niez-
naczne podgrzanie kartera powinno pomóc,
b/ zbyt dużym “przechłodzeniem” czynnika chłod-
niczego – eliminowany przez regulację pręd-
kości kątowej (obrotowej) wentylatora – fajne,
ale typowy napęd wentylatora chłodzącego to
również silnik asynchroniczny 1-fazowy, regula-
tor to najczęściej przekształtnik fazowy obni-
żający tylko napięcie zasilania i “żerujący” na
“wentylatorowej” charakterystyce obciążenia,
-problem: nie można uzyskać regulacji prędkoś-
ci od 0-100% tylko od około 40-100%, czyli
przepływu od około 16-100% , występują
problemy z “rozruchem”. Przy wykorzystaniu
opcji “hard start” uzyskujemy “dziurę” w zak-
resie 0-około 16% przepływu, 100% przepływu
w czasie rozruchu (typowo 1 do kilku sekund),
dalej regulację (jeżeli w czasie rozruchu nie
obniżymy temperatury skraplania poniżej zada-
nej), kolejny problem, to brak pomiaru tempe-
ratury czynnika “przechłodzonego” – na wyjściu
skraplacza (na wejściu zaworu rozprężnego/
kapilary) – wydaje się to bardziej istotne od
temperatury skraplania (tutaj jestem amato-
rem bazuję na znajomości fizyki) – efekt -czyn-
nik chłodniczy zbyt mocno przechłodzony nie
odparowuje całkowicie w parowniku (jednostce
wewnętrznej) i w postaci cieczy doprowadzany
jest do kompresora, co “skraca” jego żywot-
ność,
c/ “inwerter” – płynnie reguluje mocą kompresora
oczywiście w pewnym zakresie – sprężarka
napędzana jest silnikiem 3-fazowym, prędkość
(wydajność) jej regulowana jest zgodnie z za-
sadami regulacji prędkości obrotowej silników
indukcyjnych przy zachowaniu stałej proporcji
U/f, w “eleganckich” rozwiązaniach z “inwerte-
ra” zasilany jest również wentylator jednstki
zewnętrznej (w naszym przypadku skraplacza)
zapewnia to regulację temperatury skraplania/
przechłodzenia. W “topornych” aplikacjach
wentylator jednostki zewnętrznej pracuje ze
stałą prędkością. Ze względu na fakt, że w
“inwerterze” znajduje się “masa elektroniki”
producent zabezpiecza swoje urządzenie i np.
uniemożliwia pracę w trybie chłodzenia przy
temperaturze zewnętrznej poniżej xx st. C,
efekt – klimatyzator przeżyje, ale… “gotujemy”
serwerownię – małą, czy większą.
ciąg dalszy może nastąpić, jeżeli temat jest ciekawy
i moje “wywody” mają sens
mój zawód wykonywany:
- budowa małych serwerowni, systemy zasilania
gwarantowanego – to, co lubię,
- konserwacja i serwis urządzeń zasilania gwaran-
towanego – to, co lubię,
- budowa “składanie” serwerów na bazie platform
firmy Intel – mniej lubię,
- fizyczna infrastruktura sieci komputerowych – obo-
jętna
zawód wyuczony – elektryk (ze znajomością maszyn elektryczych, zasad ich sterowania i.t.p.), metrolog, automatyk, z okresu lat 80-tych poprzedniego stulecia – wykształcenie wyższe z zajęciami prak- tycznymi – początki symulatorów,
nauczono mnie:
elektrotechniki (teorii obwodów),
podstaw maszyn elektrycznych,
podstaw energoelektroniki,
automatyki,
podstaw teorii sterowania,
podstaw projektowania układów elektronicznych
analogowych i cyfrowych,
jestem od około 10 roku życia elektronikiem-
hobbystą,
“z przymusu” musiałem zająć się problemem chłodzenia serwerowni – klimatyzatorami, parownikami, skraplaczami, wentylatorami, fizyką
gazów chłodniczych, generatorami “wody lodowej”
- cóż fizyka, fizyka, fizyka – należy ją rozumieć i często jej “zrozumienie” i postrzeganie problemu
“całościowo” jest ważniejsze niż “obliczenia”.
Przy projektowaniu chłodzenia niewielkich serwe-
rowni największym problemem jest odprowadzenie
ciepła podczas ………..(?) tzw. klimatycznego okresu
przejściowego i ……… mroźnej zimy.
Tak na marginesie, to ciepło powinno być wykorzystane, nie “odprowadzone do otoczenia”
SLAL
Dziekuję bardzo za cenny komentarz. Jeśli to jest możliwe, to bardzo proszę o kontakt mailowy. Pozdrawiam.