Решения за индустриално оразмеряване: Trotec PT 23000 S за охлаждане на сървърни помещения

Сървърно помещение, което надвиши своята топлинна проектна точка, не се проваля постепенно. То се проваля внезапно: DIMM модул достига пределната си температура на прехода, дроселира до 30 процента от производителността, а приложението, което поддържа, преминава в изчакване. Две минути по-късно контролерът за съхранение на съседния сървър прави същото. Докато таблото за наблюдение покаже червено, щетите вече може да са нанесени — не на хардуера, който модерното оборудване защитава с термично дроселиране, а на услугите, които зависят от неговия пълен капацитет.

Trotec PT 23000 S е преносим точков охладител с търговски клас, проектиран точно за тази среда: топлинни натоварвания с висока плътност в ограничени пространства, където фиксираната CRAC (климатик за компютърни помещения) инфраструктура или не съществува, или се е повредила, или изисква преносимо допълнение по време на прозорци за поддръжка. Разбирането как да се оразмери, разположи и планира резервираност на уред като PT 23000 S изисква различни изчисления от битовото оразмеряване на охлаждане, с което са запознати повечето купувачи на преносими климатици.

Какво представлява Trotec PT 23000 S и какво го отличава от битовите преносими климатици?

Trotec PT 23000 S е преносим точков охладител с голям капацитет, оценен на приблизително 23 000 BTU/h (около 6,7 kW) охлаждаща мощност, проектиран за непрекъсната работа в търговски среди с високи явни топлинни натоварвания. Докато битовите преносими климатици са проектирани за 8 до 12 часа дневна циклична употреба в среди с малко прах, PT 23000 S е изграден за работа 24/7 в сървърни помещения, печатни и производствени зони и временни работни ограждения — среди с непрекъсната висока топлинна мощност, повишени носещи се във въздуха частици и без толерантност към непланиран престой.

Основните разлики от битовите уреди включват: компресор и топлообменник с по-висок капацитет, оразмерени за непрекъсната работа при пълно натоварване; каналиран изход на горещ въздух, проектиран да се свързва с гъвкав канал, който отвежда изпускателната топлина извън охлажданото пространство; система за управление на кондензата, способна да се справя с непрекъснатите високи нива на кондензация, произвеждани при охлаждане на плътни електронни натоварвания; и подсилено шаси, оценено за многократно преместване в търговски среди. Изискването за електрозахранване — обикновено 16 A еднофазно при 230 V — е в рамките на стандартната търговска спецификация за контакти, но над това, което домашен контакт 13 A може да поддържа непрекъснато.

Как да изчислите изискването за охлаждане на сървърно помещение?

Изчислението на топлинното натоварване на сървърно помещение започва с проста идентичност: всеки ват електрическа мощност, влизаща в IT пространство, излиза като топлина. Сървър, консумиращ 400 W електроенергия на входа на захранването, произвежда 400 W топлина в помещението. Стелаж с двадесет сървъра по 400 W всеки произвежда 8 000 W (8 kW) топлина. Това е доминиращото натоварване във всяко IT пространство и се определя изцяло чрез измерване или спецификация на общата електрическа консумация на инсталираното оборудване — а не BTU капацитета на публикуваните топлинни проектни точки на сървърите.

Към това базово IT натоварване добавете вторични топлинни източници: осветление (обикновено 5 до 15 W на квадратен метър за сървърни помещения със светодиодно осветление), хора (приблизително 100 W на присъстващ човек) и топлина, провеждана през сградната обвивка (изчислена с помощта на стандартни методи за U-стойност и площ за конкретната конструкция). За повечето малки до средни сървърни помещения, където IT натоварването доминира, тези вторични източници добавят 5 до 15 процента към общото. Консервативен планов коефициент от 1,15 пъти измереното IT натоварване дава минималния необходим охлаждащ капацитет.

Топлинните насоки на ASHRAE за оборудване на центрове за данни (Технически комитет 9.9 на ASHRAE, Насоки за среди на центрове за данни, 2021) определят препоръчителни температури на входящия въздух от 18 до 27°C за оборудване от клас A2 (най-разпространената сървърна класификация), с допустима влажност на входящия въздух между 20 и 80 процента относителна влажност. Тези ограничения определят изходната спецификация на охладителната система: доставяйте въздух при 18 до 22°C към входовете на оборудването и поддържайте тази температура при пълното проектно IT топлинно натоварване.

Означението N+1 в таблицата се отнася до дизайна на резервираност: N бройки осигуряват необходимия охлаждащ капацитет, като една допълнителна бройка е налична да замени всяка отделна повредена бройка без прекъсване на услугата. N+1 е минималният стандарт за резервираност за всяко сървърно помещение, където планирана или непланирана поддръжка на охлаждането не може да се толерира като престой. За Trotec PT 23000 S при приблизително 6,7 kW охлаждане, IT натоварване от 7,5 kW изисква две бройки за постигане на N+1 — една работеща, една в готовност.

Как правилно да позиционирате преносим точков охладител в сървърно помещение?

PT 23000 S изпуска студен въздух през насочен изход и издухва горещия въздух от кондензатора през връзка с канал в задната част. Изпускателният канал трябва да бъде насочен извън охлажданото пространство — през таванна плоча, стенен отвор или процеп на вратата — за да се предотврати рециркулацията на отхвърлената топлина обратно в сървърното помещение и отменянето на охлаждащия ефект. Това е най-често срещаната грешка при разгръщане: неканалиран или частично каналиран преносим точков охладител, издухващ горещ въздух в същото помещение, което охлажда, ще постигне нулево нетно охлаждане, докато консумира пълна електрическа мощност.

За сървърни помещения, използващи заграждане на горещ коридор/студен коридор (стратегия на разположение, която разделя входящия въздушен поток на оборудването от изходящия въздушен поток чрез редуване на ориентацията на лицата на стелажите), изходът за студен въздух на PT 23000 S трябва да бъде насочен към студения коридор — коридорът, където се намират входните лица на сървърите. Горещият изпускателен канал трябва да прониква през или над заграждането на горещия коридор към сградната система за обработка на въздух или директно навън. Това разгръщане позволява на точковия охладител да подава точно въздушния поток, който сървърите изтеглят, максимизирайки частта от охлаждащия капацитет, която достига до входовете на оборудването.

Граничният случай: преносимо охлаждане като аварийно N+1 за повреден фиксиран CRAC уред

Най-ценният случай на употреба за преносим търговски точков охладител в много организации не е основното охлаждане, а аварийната резервираност. Център за данни или сървърно помещение с единичен фиксиран CRAC уред има скрит N+1 дефицит: ако CRAC се повреди, няма резервиране. Trotec PT 23000 S или еквивалентен търговски преносим уред, съхраняван в близко помещение с оборудване, с предварително измерен гъвкав изпускателен канал, оразмерен да достигне до изпускателния път на сървърното помещение, може да бъде разгърнат за 10 до 20 минути, за да възстанови охлаждането, необходимо за поддържане на критичните услуги, докато CRAC се ремонтира. Капиталовата цена на преносимия уред (обикновено €2 000 до €4 000 за търговски капацитет) е малка спрямо цената на прекъсване на услугата, продължаващо дори един час в търговска IT среда. Организациите, които насочват изпускателния канал на преносимия уред през специален канал, инсталиран по време на първоначалното изграждане на сървърното помещение, могат да постигнат аварийно разгръщане под пет минути — време за реакция, което предотвратява достигането на всяко събитие на термично дроселиране до слоя на услугата.

Какви са изискванията за електричество и инфраструктура за PT 23000 S?

PT 23000 S изисква специално еднофазно захранване 16 A 230 V, идеално от верига, защитена от MCB тип C, за да поеме пусковия ток на двигателя при стартиране. В сървърно помещение с покритие от UPS (непрекъсваемо захранване — преобразуване на мощност с резервно захранване от батерия, което поддържа изхода при отпадане на мрежата) за IT оборудването, захранването на преносимия охладител също трябва да бъде подавано от UPS-подкрепено захранване, ако охлаждането трябва да поддържа работа по време на прекъсване на мрежата. Охлаждащ уред от 6,7 kW при приблизително 2,2 kW входна мощност изисква UPS с достатъчен капацитет за едновременно поддържане на IT натоварването и охлаждащото натоварване.

Управлението на кондензата е второ инфраструктурно съображение. PT 23000 S генерира значителен кондензат от голямото латентно топлинно натоварване, което обработва в среда на сървърно помещение (електрониката произвежда изпускателна топлина с ниска влажност, но самият процес на охлаждане кондензира влага от въздуха). Уредът трябва или да бъде свързан към непрекъснат гравитационен дренаж, или да бъде оборудван с вграден кондензатна помпа и изпускателна линия, насочена към близък подов сифон. Оставянето на кондензатния резервоар да се напълни и да задейства пълно поплавъчно изключване не е приемливо за уред, разгърнат в критична охладителна роля — уредът ще се изключи автоматично, когато резервоарът е пълен, точно когато охлаждането е най-необходимо.

В дискусии в r/AskEngineers относно охлаждането на малки центрове за данни инженерите последователно препоръчват оразмеряване на преносими точкови охладители за търговски сървърни помещения при 120 до 130 процента от общото измерено IT натоварване, вместо номиналния капацитет на инсталираното оборудване, като правилно отчитат бъдещия ръст на натоварването и вторичните топлинни източници, които изчисленията по спецификационни листове често пренебрегват.

Как търговското преносимо охлаждане се сравнява с инвестицията във фиксиран CRAC?

За постоянни малки сървърни помещения със стабилни IT натоварвания фиксираният CRAC уред обикновено осигурява по-добра дългосрочна стойност от преносим уред в основна охладителна услуга: фиксираните уреди имат по-висок COP (защото могат да използват по-големи, по-ефективни топлообменници), по-нисък шум и специализирани пътища за подаване и отвеждане на въздух, проектирани в помещението. PT 23000 S и подобни търговски преносими уреди обслужват различна икономическа ниша: сценарии, при които инвестицията във фиксирана инфраструктура не може да бъде оправдана (временни разгръщания, наети съоръжения, IT среди за доказване на концепция) или където бързата скорост на разгръщане надвишава предимствата в ефективност и цена на постоянната инсталация.

За организации, които вече имат фиксирано охлаждане и оценяват преносими уреди чисто за N+1 резервираност, изчислението на разходите е ясно: преносимият уред трябва да работи само за времетраенето на събитие за ремонт на CRAC, а не непрекъснато. Неговият по-нисък COP в сравнение с фиксирания уред няма значение по време на авария; неговата способност да бъде оперативен за минути, вместо седмиците, необходими за доставка и инсталиране на заместващ CRAC, има изцяло значение.

Търговски преносими охладителни уреди с висок капацитет като Trotec PT 23000 S обслужват специализиран пазар, където нивата на наличности са по-стабилни, отколкото в потребителския сегмент на преносими климатици. Преносимите сплит уреди с потребителски клас — Midea PortaSplit и еквивалентни европейски мобилни сплит модели — се сблъскват с далеч по-агресивни скокове в търсенето по време на летни горещини, разпродавайки се в рамките на часове след появата им в наличност при големите търговци.