Повышение эффективности ИТ-системы с помощью эффективного охлаждения серверных стоек

Введение

В современном быстро меняющемся цифровом мире предприятия в значительной степени полагаются на свою ИТ-инфраструктуру для обеспечения бесперебойной работы. Сердцем этой инфраструктуры являются серверы, размещенные в серверных шкафах или серверных стойках, которые хранят и обрабатывают критически важные данные и приложения. Чтобы обеспечить высокую производительность и долговечность сетевого оборудования и серверов, крайне важно внедрить эффективные решения по охлаждению серверных стоек. Плохое охлаждение может привести к перегреву, что напрямую влияет на производительность систем, особенно в таких высоконагруженных средах, как центры обработки данных.

В этой статье мы расскажем о важности охлаждения серверных стоек, популярных методах охлаждения, лучших практиках и о том, как использовать вентиляторы для эффективного отвода тепла.

Что такое охлаждение серверной стойки и почему оно необходимо?

Охлаждение серверной стойки - это видимые и невидимые действия, связанные с удалением или контролем тепла, выделяемого в серверной стойке или шкафу, в котором размещено ИТ-оборудование. При работе сервера выделяется большое количество тепловой энергии, и если этим не управлять должным образом, это может привести к перегреву, снижению производительности или отключению оборудования. Существует настоятельная необходимость в установке систем постоянного охлаждения вокруг серверных стоек для устранения простоев, связанных с перегревом, и повышения эффективности работы за счет эффективных решений по охлаждению, несмотря на то, что на фотографиях оборудование находится в безопасном диапазоне температур внутри стойки.

Как охлаждение серверной стойки влияет на производительность и долговечность системы

Слишком высокая температура может повредить элементы сервера до такой степени, что они будут вынуждены снизить производительность или полностью отключиться, чтобы избежать разрушения. Согласно отчету Uptime Institute, на каждые 10°C (18°F) температуры, превышающей нормальный рабочий диапазон сетевых устройств, можно ожидать удвоения частоты отказов электронного оборудования. Принятие мер по обеспечению хорошей вентиляции для достижения таких низких температур поможет избежать избыточности оборудования в вашей системе для очень дорогостоящей замены, и оборудование будет служить вам долгое время.

Популярные решения для охлаждения серверных стоек

Существуют различные решения для охлаждения серверных стоек, каждое из которых имеет свои преимущества и особенности. Две основные категории систем охлаждения - это воздушное и жидкостное охлаждение. Давайте рассмотрим каждую из них подробнее:

Системы воздушного охлаждения

Тепло из серверных стоек удаляется самым доступным способом - с помощью воздуха. Метод заключается в использовании вентиляторов и вентиляционных отверстий для подачи холодного воздуха в стойку и вывода горячего воздуха наружу в надежде снизить тепловую нагрузку от активных компонентов оборудования. Системы воздушного охлаждения также бывают двух основных видов, к которым относятся:

Охлаждение на уровне помещения: При этом используются кондиционеры или прецизионные кулеры для охлаждения всей серверной комнаты под вентиляционными коробами или воздуховодами. Холодный воздух поступает в помещение, а горячий воздух удаляется через вентиляционные короба или воздуховоды. Вентиляторные панели, установленные на серверных стойках, например, вокруг горячего прохода, обеспечивают отвод горячего воздуха и циркуляцию холодного воздуха к ядру для оптимального функционирования стоек во всем центре обработки данных и создают правильную организацию воздушных потоков.

Рядовые системы охлаждения: Этот метод предполагает размещение охлаждающего оборудования в свободных пространствах между серверными стойками или на их вершине для оптимального охлаждения определенных участков. Например, системы охлаждения в ряду или вентиляторы охлаждения для монтажа в стойку могут использоваться для подачи холодного воздуха в переднюю часть стойки и отвода горячего воздуха из задней части. Это позволяет придать системе охлаждения аккуратный вид, обеспечивая высокую эффективность процесса охлаждения и хорошее управление температурой, минимизируя тепловую нагрузку на всю систему.

Системы жидкостного охлаждения

Жидкостное охлаждение также приобрело популярность в последнее время в качестве решения для охлаждения серверных стоек, используемых при высокой плотности размещения серверов. Жидкостное охлаждение предполагает использование жидкостей, таких как вода и другие специальные жидкости, для отвода тепла от серверных процессоров и охладителей в стойке. Вода и охлаждающие трубки лучше подходят для систем охлаждения, чем воздушное охлаждение, поскольку жидкости более эффективно рассеивают тепло благодаря высокой пропускной способности.

Стоечный блок охлаждения, работающий по технологии жидкостного охлаждения, помимо самого блока охлаждения может включать в себя теплообменники и насосы для перемещения нагретой жидкости по всему блоку охлаждения. Такие системы очень часто оснащаются датчиками температуры и термометрами для обеспечения правильной работы системы охлаждения. В некоторых центрах обработки данных другие горизонтальные решения жидкостного охлаждения включают погружные охлаждающие резервуары, в которых непроводящие жидкости используются для полного окружения высокопроизводительных серверов с целью улучшения теплообмена и поддержания оптимальных условий работы серверов.

Метод охлаждения	Преимущества	Используемое оборудование	Лучшее для
Системы воздушного охлаждения	- Широко доступны - Более низкая первоначальная стоимость	- Вентиляторные панели - Вентиляторы охлаждения для установки в стойку	- Стандартные серверные стойки - Низкие и средние тепловые нагрузки
Системы жидкостного охлаждения	- Повышенная эффективность рассеивания тепла - Идеально подходит для установок высокой плотности	- Теплообменники - Охлаждающие устройства, монтируемые в стойку - Насосы	- Высокопроизводительные центры обработки данных - Развертывание серверов высокой плотности

Использование вентиляторов охлаждения серверной стойки для оптимизации теплоотвода

Чтобы избежать перегрева в серверной стойке, необходимо использовать вентиляторы охлаждения серверной стойки. Они работают следующим образом: холодный воздух концентрируется внутри закрытой стойки; корпуса серверов захватываются холодным воздухом и устанавливаются; теплый воздух выбрасывается за пределы шкафа. В этой части мы расскажем о некоторых вентиляторах охлаждения и о том, как они работают:

Различные типы охлаждающих вентиляторов для серверных стоек

Выбор правильного типа вентилятора для систем охлаждения серверных стоек очень важен, поскольку это обеспечивает эффективность охлаждения и оптимальное использование высоты. Существует несколько типов вентиляторов, которые используются в системах охлаждения серверных стоек. Каждый тип уникален по своей эффективности и занимаемой площади. Давайте рассмотрим некоторые из этих типов вентиляторов:

Осевые вентиляторы: Это самый распространенный тип вентиляторов, который можно встретить в серверной стойке. Направление движения воздуха в этих вентиляторах - вдоль наклона лопасти вентилятора. Холодный окружающий воздух забирается спереди стойки, а горячий воздух выходит сзади. Оборудование, использующее системы охлаждающих вентиляторов с осевой стратегией, рекомендуется для нормального проникновения воздуха при наличии свободной вертикальной высоты.

Центробежные вентиляторы: Центробежный вентилятор - это вентилятор, который забирает воздух сбоку и выбрасывает его под прямым углом к всасыванию с помощью быстро вращающейся крыльчатки. Такие вентиляторы подходят для серверных стоек, в которых нет вертикального пространства, поскольку они могут создавать высокое статическое давление для противодействия раздвинутым корпусам серверов или заблокированным каналам воздушного потока.

Радиальные вентиляторы: В радиальном центробежном вентиляторе (также может называться воздуходувкой) воздух всасывается с боков, вытекает горизонтально или выводится радиально. Они имеют меньшие размеры и могут устанавливаться на задней стороне дверей серверной стойки, что делает их хорошим вариантом для стоек с ограниченным вертикальным пространством. Радиальные вентиляторы особенно эффективны при отводе горячего воздуха от компонентов серверов и его выбросе внутрь стойки.

Вентиляторы с перекрестным потоком: Вентиляторы поперечного потока или тангенциальные вентиляторы отличаются от других вентиляторов тем, что они разработаны для создания широкого, но равномерного воздушного потока по всей длине вентилятора. Такие вентиляторы используются для обеспечения равномерной подачи окружающего воздуха к различным серверам, работающим в стойке и нуждающимся в охлаждении. В зависимости от конфигурации стойки и потребностей в охлаждении перекрестные вентиляторы могут быть ориентированы разнонаправленно или размещаться только в вертикальном или горизонтальном положении.

Крышные вентиляторы: Эти вентиляторы устанавливаются на верхней стороне серверной стойки и отвечают за отвод горячего воздуха из стойки. Эти вентиляторы создают отрицательное давление внутри стойки, всасывая более холодный воздух снизу и с боков.

При планировании системы охлаждения для выбора вентилятора для серверных стоек необходимо учитывать следующие параметры - горизонтальные и вертикальные размеры, объем перемещаемого воздуха, статическое давление, а также охлаждение, которое должно обеспечивать каждое устройство. Еще необходимо учитывать шум вентилятора, потребляемую мощность, а также особенности крепления вентилятора к стойке.

Как работают охлаждающие вентиляторы: Забор, циркуляция и вытяжка воздуха

Вентиляторы охлаждения для монтажа в стойку работают, создавая заданную схему воздушного потока по всей серверной стойке за счет наличия централизованных областей охлаждения в стойке, чтобы холодный воздух всегда подавался туда, где он наиболее необходим. Обычно холодный воздух поступает в корпус стойки либо через переднюю часть, либо через нижнюю часть, где воздух проходит через детали сервера, в свою очередь поглощая их тепло. Сам воздух, циркулирующий под действием охлаждающих вентиляторов, втягивается или откачивается на расстояние серверами и каждым элементом сетевого оборудования, что за счет рассеивания тепла снижает тепловую нагрузку внутри стойки.

Вытяжные вентиляторы или вентиляционные отверстия обычно используются для избавления системы от тепла путем выдувания нагретого воздуха, выходящего из задней или верхней части стойки. Это способствует удалению нагретого воздуха из системы. Такое непрерывное движение воздуха позволяет избежать образования карманов теплого воздуха в закрытой стойке и сохранить более постоянную среду, необходимую для высокой эффективности работы и долговечности серверов и другого ИТ-оборудования.

Лучшие практики для эффективного охлаждения серверных стоек

Когда речь заходит об охлаждении серверных стоек, необходимо соблюдать определенные правила, чтобы повысить эффективность охлаждения и ограничить неизвестные риски. Вот советы, которые следует иметь в виду:

Правильное управление воздушными потоками

Правильное управление воздушным потоком имеет решающее значение для охлаждения корпусов серверных стоек. Это включает в себя обеспечение подачи холодного воздуха к компонентам сервера и удаление горячего воздуха из него. Некоторые передовые методы включают:

Уплотнение неиспользуемых мест в стойке: Используйте заглушки на неиспользуемых участках стойки, чтобы ограничить доступ горячего воздуха и сделать воздушный поток эффективным.

Управление кабелями: Следует избегать чрезмерного использования кабелей и использовать хорошо проложенные кабели, чтобы в стойке оставались открытые проходы для движения воздуха. .

Расположение горячих/холодных проходов: В этой технике серверные стойки расположены таким образом, что между различными стойками есть горячие и холодные проходы. Холодные проходы - это проходы, в которых передние части стоек обращены к холодному воздуху, а задние части стоек обращены к горячему воздуху, находящемуся в горячем проходе. Таким образом, имеется хорошее средство для разделения горячих и холодных потоков в умеренном пространстве, что повышает эффективность охлаждения.

Регулярное обслуживание

Правильная работа систем охлаждения в серверных стойках достигается при постоянном обслуживании. Некоторые из мер по обслуживанию включают:

Очистка воздушных фильтров: Воздушные фильтры вентиляторов, установленных на охлаждающих блоках и серверных стойках, следует регулярно чистить или заменять, поскольку отложения пыли препятствуют прохождению воздуха.

Проверка вентиляторов: Проверьте вентиляторы охлаждения на предмет износа, повреждений или снижения производительности. При необходимости отремонтируйте или замените их, чтобы избежать ограничения воздушного потока.

Электронный контроль температуры/влажности оборудования: Непрерывное измерение температуры и влажности в местах хранения оборудования и внутри центра обработки данных. Не превышайте допустимые пределы, чтобы максимально увеличить производительность оборудования внутри.

Мониторинг и оповещение

Развертывание систем мониторинга и связи имеет решающее значение для активного управления охлаждением в системах серверных стоек. Эти системы помогают.

Измерение температуры и влажности: Датчики могут использоваться как для контроля температуры и влажности в компьютерном зале, так и внутри корпуса стойки.

Определение сигналов тревоги и пороговых значений: Настройки сигналов тревоги и пороговых значений позволяют получать предупреждения о выходе температуры или влажности за пределы диапазона, что поможет вам своевременно принять соответствующие меры.

Распознавание образов: Закономерности и тенденции в собранных данных о температуре и влажности могут быть полезны при разработке стратегий управления охлаждением для предотвращения проблем, которые могли бы возникнуть в противном случае.

Заключение

Эффективное охлаждение серверных стоек имеет решающее значение для поддержания надежности, производительности и долговечности ваших ИТ-систем. Понимая важность охлаждения, изучив различные решения для охлаждения стоек и внедрив передовые методы, вы сможете обеспечить работу сетевого оборудования и серверов при оптимальных температурах, снизив риск простоев и выхода оборудования из строя. Регулярное обслуживание, правильное управление воздушными потоками и мониторинг температуры должны быть неотъемлемой частью вашей стратегии охлаждения, особенно для высокопроизводительных сред, таких как центры обработки данных. Это позволит вам обеспечить бесперебойную и надежную работу ваших ИТ-систем.

Нужна помощь в оптимизации систем охлаждения? Свяжитесь с нами сегодня, чтобы получить бесплатную консультацию или демонстрацию наших лучших решений для вентиляторного охлаждения!

Вопросы и ответы:

Как неэффективное охлаждение может повлиять на производительность и срок службы серверного оборудования?

Каковы последствия неэффективной системы охлаждения для производительности и обслуживания серверного оборудования?

Неэффективное охлаждение может привести к различным проблемам с серверным оборудованием, в том числе:

Перегрев: Серверы без надлежащего охлаждения могут опасно нагреваться, и их компоненты будут вынуждены либо снижать производительность, либо просто отключаться, чтобы предотвратить повреждение. Это может привести к неоправданному снижению производительности систем и возможным сбоям в работе оборудования.

Сокращение срока службы: Постоянное воздействие высоких температур может ускорить износ компонентов сервера, сократить срок их службы и увеличить вероятность поломки.

Повышенное потребление энергии: Неэффективные системы охлаждения требуют больше энергии для достижения требуемых температур. Это увеличивает эксплуатационные расходы и приводит к увеличению выбросов.

Как часто следует обслуживать системы охлаждения серверных стоек?

Периодичность ремонта систем охлаждения серверных стоек зависит от конкретного решения, условий эксплуатации и производителя. Но в качестве эмпирического правила:

Воздушные фильтры следует чистить или менять с периодичностью от 1 до 3 месяцев, при этом большую роль играет загрязненность рабочей зоны.

Охлаждающие вентиляторы следует проверять с интервалом от 3 до 6 месяцев на наличие признаков износа, физических повреждений или ухудшения производительности.

Температура и влажность должны постоянно рассчитываться, особенно через регулярные промежутки времени, чтобы убедиться, что они не выходят за требуемые пределы.

Поэтому необходимо следовать рекомендациям производителя, включая план технического обслуживания, подходящий для конкретной системы охлаждения серверной стойки и условий окружающей среды. Регулярное техническое обслуживание устраняет риск возникновения некоторых проблем и подтверждает оптимальную работу систем и любых систем охлаждения.

Повысьте надежность ИТ-системы с помощью эффективного охлаждения серверной стойки