چگونه فن مرکز داده مناسب را برای خنک سازی و کارایی بهینه انتخاب کنیم؟

چرا انتخاب فن در محیط مرکز داده حیاتی است؟

عملکرد یک فن مرکز داده به طور مستقیم بر دمای ورودی سرور، خطرات فرار حرارتی و اثربخشی کلی مصرف برق (PUE) تأثیر می گذارد. برخلاف فن در سیستم تهویه مطبوع مسکونی، فن های مرکز داده با چالش های منحصر به فردی روبرو هستند:

چگالی حرارتی بالا: سرورهای مدرن می توانند بیش از 10 کیلو وات در هر رک تولید کنند و رک های محاسباتی با کارایی بالا (HPC) ممکن است از 30 کیلو وات فراتر بروند. بدون جریان هوای کافی، نقاط داغ موضعی می توانند باعث خرابی یا دریچه گاز شود.

پروفایل های بار متغیر: استفاده از سرور در نوسان است، به این معنی که تقاضای خنک کننده دائما تغییر می کند. فن ها باید به سرعت واکنش نشان دهند تا دمای تنظیم شده را بدون افزایش بیش از حد و اتلاف انرژی حفظ کنند.

افزونگی و قابلیت اطمینان: مراکز داده به خنک کننده اضافی N 1 یا 2N نیاز دارند. فن ها باید سال ها به طور قابل اعتماد کار کنند، اغلب 24/7/365، با حداقل تعمیر و نگهداری. خرابی فن نباید منجر به خاموشی شود.

p> بهره وری انرژی: با افزایش هزینه‌های برق و سخت‌تر شدن الزامات پایداری، هر وات صرفه‌جویی شده در کارکرد فن باعث کاهش OPEX و ردپای کربن می‌شود. فن های EC با راندمان بالا (تعویض الکترونیکی) اکنون صرفه جویی قابل توجهی را نسبت به فن های AC سنتی ارائه می دهند.

انتخاب اشتباه فن می تواند منجر به جریان هوای ناکافی، سر و صدای زیاد، قبض انرژی بالا یا خرابی های مکرر شود. در بخش‌های بعدی، انواع فن‌ها، معیارهای عملکرد و معیارهای انتخاب را که هر مدیر مرکز داده باید بداند، بررسی می‌کنیم.

انواع فن های مرکز داده: فن آوری محوری، گریز از مرکز و فن EC

فن های مرکز داده به طور کلی بر اساس جهت جریان هوا و ساختارشان طبقه بندی می شوند. درک تفاوت ها به شما کمک می کند فن را با برنامه مطابقت دهید.

فن های محوری

فن های محوری هوا را به موازات محور فن حرکت می کنند، شبیه به پروانه. آنها در شاسی سرور، هیت سینک و برخی واحدهای خنک کننده رایج هستند. از مزایای آن می توان به جریان هوای بالا در فشار استاتیکی کم، اندازه فشرده و هزینه کم اشاره کرد. با این حال، فن های محوری هنگامی که با مقاومت بالایی از فیلترهای متراکم، هیت سینک ها یا کانال های طولانی مواجه می شوند، با مشکل مواجه می شوند. قطر تیغه های معمولی از 40 میلی متر (شاسی سرور) تا 300 میلی متر (برج های خنک کننده) متغیر است. در مراکز داده، فن های محوری اغلب برای جابجایی هوا در فضاهای باز، مانند سیستم های مهار راهروهای داغ یا به عنوان فن های مکمل در واحدهای CRAC استفاده می شوند.

فن های گریز از مرکز (قفس سنجابی).

فن های سانتریفیوژ هوا را به مرکز پروانه می کشند و آن را با زاویه 90 درجه تخلیه می کنند. آنها فشار استاتیکی بالاتری نسبت به فن های محوری ایجاد می کنند و آنها را برای فشار دادن هوا از طریق کانال ها، فیلترها و بانک های کویل ایده آل می کند. فن های سانتریفیوژ در واحدهای CRAH و CRAC و همچنین در فشار پلنوم با کف بالا هستند. مبادله جریان هوا کمتر به ازای واحد قدرت در مقایسه با طرح های محوری است و آنها پر سر و صداتر هستند. با این حال، با ظهور طرح‌های پروانه خمیده به عقب و موتورهای EC، فن‌های سانتریفیوژ مدرن می‌توانند حتی در فشارهای متوسط ​​راندمان بالایی داشته باشند.

فن های با تعویض الکترونیکی (EC).

فن های EC یک موتور DC بدون جاروبک را با یک کنترلر یکپارچه ترکیب می کنند. آنها یک تغییر دهنده بازی برای خنک سازی مرکز داده هستند. فن های EC می توانند راندمان 70-85% را در مقایسه با 40-50% برای موتورهای القایی AC سنتی بدست آورند. آنها کنترل سرعت داخلی (از طریق 0-10 ولت، PWM یا Modbus)، استارت نرم و نظارت بر سرعت و قدرت را در زمان واقعی ارائه می دهند. فن های EC نیز خود گرمای کمتری تولید می کنند و بار خنک کننده را بیشتر کاهش می دهند. بسیاری از مراکز داده واحدهای قدیمی‌تر CRAH را با فن‌های پلاگین EC (که فن‌های گریز از مرکز EC نیز نامیده می‌شوند) مقاوم‌سازی می‌کنند تا انرژی فن را 50 تا 70 درصد کاهش دهند. فناوری EC در هر دو پیکربندی محوری و گریز از مرکز در دسترس است.

هنگام انتخاب یک فن مرکز داده فن های EC را برای هر کاربرد با سرعت متغیر یا با کارایی بالا در نظر بگیرید. هزینه اولیه بالاتر معمولاً طی 12 تا 24 ماه از طریق صرفه جویی در انرژی جبران می شود.

معیارهای کلیدی عملکرد: جریان هوا، فشار استاتیک، و منحنی های فن

برای انتخاب پنکه مناسب، باید سه پارامتر مرتبط با هم را درک کنید: جریان هوا (CFM یا m³/h)، فشار استاتیک (in. H2O یا Pa)، و منحنی فن (گرافی که CFM در مقابل فشار استاتیک را با سرعت معین نشان می‌دهد).

جریان هوا (CFM): این حجم هوای جابجا شده در دقیقه است. برای رک سرور، به CFM کافی نیاز دارید تا افزایش دما در سرور را در حد مشخصات سازنده نگه دارد (معمولاً 10 تا 15 درجه سانتیگراد افزایش می یابد). یک قانون سرانگشتی 100-150 CFM به ازای هر کیلووات بار IT برای یک مرکز داده معمولی طبقه مرتفع است، اما این با طراحی متفاوت است.

فشار استاتیک: مقاومت در برابر جریان هوا از فیلترها، لوورها، کانال کشی، کاشی های سوراخ دار و خود شاسی سرور ناشی می شود. فشار استاتیکی بالاتر به یک فن نیاز دارد که بتواند CFM کافی را در برابر آن مقاومت ارائه دهد. برای مثال، یک فن در یک واحد CRAH ممکن است نیاز به غلبه بر 0.5-1.5 اینچ افت فشار H2O از کویل ها و فیلترهای خنک کننده داشته باشد.

منحنی فن: هر فن دارای یک منحنی مشخص است که CFM را در محور افقی و فشار استاتیک را در عمود نشان می دهد. نقطه کار فن جایی است که منحنی مقاومت سیستم (که با CFM نیز افزایش می یابد) منحنی فن را قطع می کند. اگر فن خیلی کوچک باشد، نقطه کار نزدیک سمت راست منحنی با فشار استاتیک کم خواهد بود و باعث جریان ناکافی هوا از طریق اجزای با مقاومت بالا می شود. اگر اندازه فن بیش از حد است، ممکن است لازم باشد آن را گاز بگیرید و انرژی را هدر دهید. استفاده از فن با منحنی شیب دار (با افزایش CFM فشار به سرعت کاهش می یابد) یا منحنی صاف بستگی به کاربرد دارد. برای سیستم های حجم هوای متغیر، یک فن با محدوده عملکرد پایدار بهترین است.

همیشه اطلاعات عملکرد فن را از سازنده دریافت کنید، نه فقط حداکثر امتیاز CFM. حداکثر CFM با فشار استاتیک صفر (هوای آزاد) اندازه گیری می شود که به ندرت در یک مرکز داده واقعی چنین است.

قرار دادن فن و معماری خنک کننده در مراکز داده

جایی که فن‌ها را در داخل سیستم خنک‌کننده قرار می‌دهید، تأثیر زیادی بر راندمان کلی و مدیریت حرارتی دارد. معماری های رایج عبارتند از:

فن های یکپارچه سرور: هر سرور، آرایه ذخیره سازی یا سوئیچ حاوی فن های محوری کوچک خود است (معمولاً 40 میلی متر، 60 میلی متر یا 80 میلی متر). این فن ها هوا را از جلوی سرور بیرون می کشند و آن را از پشت خارج می کنند. این پراکنده ترین رویکرد است. مزیت این است که فن ها می توانند بر اساس دمای اجزای جداگانه افزایش یابند. نقطه ضعف آن این است که بسیاری از فن های کوچک نسبت به فن های متمرکز بزرگتر از نظر انرژی کارآمدتر هستند و باعث ایجاد نویز می شوند.

فن مبدل حرارتی درب عقب (RDHx): برخی از مراکز داده از درهای عقب مایع خنک شونده با فن هایی استفاده می کنند که هوا را از طریق سیم پیچ خنک کننده درب می کشند. این روش تراکم رک بالاتری را امکان پذیر می کند زیرا گرما در سطح رک گرفته می شود. فن ها معمولاً بزرگتر هستند (120-200 میلی متر) و می توانند از نوع EC باشند.

فن های واحد CRAC / CRAH: اینها فن های گریز از مرکز بزرگ (یا مجموعه ای از فن های کوچکتر) هستند که هوا را از طریق کویل های خنک کننده و به کف برجسته یا کانال های بالای سر منتقل می کنند. در طراحی کف بلند، فن ها هوای سرد را به داخل پلنوم می فشارند، که سپس از طریق کاشی های سوراخ دار جلوی قفسه ها خارج می شود. در طراحی محفظه راهرو گرم، فن ها هوای گرم را از راهرو گرم به داخل واحد خنک کننده می کشند. فن های بزرگتر در هر CFM نسبت به بسیاری از فن های کوچک کارآمدتر هستند، بنابراین فن های CRAH متمرکز معمولاً کم مصرف ترین روش هستند، مشروط بر اینکه توزیع جریان هوا متعادل باشد.

خنک کننده های ردیفی: اینها واحدهای خنک کننده هستند که بین قفسه ها قرار می گیرند. آنها حاوی فن هایی (اغلب EC گریز از مرکز) هستند که هوای سرد را به صورت افقی به داخل راهروی سرد می دمند. خنک کننده های ردیفی برای مناطق با تراکم بالا محبوب هستند زیرا می توانند نقاط داغ را دقیقا هدف قرار دهند.

انتخاب نوع پنکه مناسب به معماری خنک کننده شما بستگی دارد. به عنوان مثال، یک مرکز داده با طبقه مرتفع به فن های CRAH با فشار استاتیکی بالا برای عبور دادن هوا به کاشی های کف متکی است. فن های محوری کافی نیستند. در مقابل، یک سیستم دارای راهرو باز ممکن است از فن های محوری کم فشار و با حجم بالا استفاده کند.

استراتژی های کنترل فن: روشن/خاموش، سرعت متغیر و نقشه برداری حرارتی

صرفاً اجرای مدام فن ها با سرعت کامل کار بیهوده ای است. مراکز داده مدرن از کنترل هوشمند فن استفاده می کنند تا جریان هوا را با تقاضای بلادرنگ مطابقت دهد.

کنترل روشن/خاموش: ساده ترین اما کم کارآمدترین. فن ها در زمان نیاز به خنک کننده 100% کار می کنند و در صورت عدم نیاز خاموش می شوند. دوچرخه سواری مکرر می تواند به موتورها فشار وارد کند و باعث نوسانات دما شود.

دو سرعته یا چند سرعته: فن ها دارای چند تنظیم سرعت مجزا هستند (به عنوان مثال، کم/متوسط/بالا). بهتر از روشن/خاموش است اما هنوز برای کنترل ریزدانه مطلوب نیست.

سرعت متغیر (VFD یا EC): استفاده از درایوهای فرکانس متغیر (VFD) روی فن های AC یا کنترلر داخلی روی فن های EC امکان مدولاسیون سرعت پیوسته از 10% تا 100% را فراهم می کند. این استاندارد طلایی است. قدرت فن متناسب با مکعب سرعت است (به عنوان مثال، کاهش سرعت 20٪ باعث کاهش تقریباً 50٪ قدرت می شود). با تنظیم سرعت فن بر اساس سنسورهای دما قرار داده شده در ورودی سرور، می توانید یک نقطه تنظیم (مثلاً 75 درجه فارنهایت) را حفظ کنید و در عین حال مصرف انرژی را به حداقل برسانید.

منطق کنترل: سیستم های کنترل پیشرفته از حلقه های PID یا مدل کنترل پیش بینی استفاده می کنند. آنها همچنین ممکن است عوامل خارجی مانند دمای هوای بیرون (برای حالت‌های اکونومایزر) و پیش‌بینی‌های بار IT را در خود جای دهند. بسیاری از پلتفرم‌های نرم‌افزار مدیریت مرکز داده با کنترل‌کننده‌های فن EC ادغام می‌شوند تا تنظیمات بلادرنگ را در بین ده‌ها یا صدها فن ارائه دهند.

نکته مهم، اگر شما یک فن مرکز داده که بخشی از یک گروه اضافی است (به عنوان مثال، سه فن در یک واحد CRAH، دو فن برای خنک کردن مورد نیاز است)، سیستم کنترل باید همه فن ها را با سرعت پایین تر به جای خاموش کردن یکی کار کند. راه اندازی سه فن با سرعت 60 درصد نسبت به دو فن با سرعت 100 درصد انرژی کمتری مصرف می کند و افزونگی بهتری را فراهم می کند.

افزونگی و قابلیت اطمینان: تنظیمات فن N 1

مراکز داده توانایی تحمل خرابی های خنک کننده را ندارند. فن ها وسایل الکترومکانیکی هستند که در نهایت فرسوده می شوند. بنابراین، افزونگی فن ضروری است.

افزونگی فن در یک واحد: اکثر واحدهای CRAH و خنک‌کننده‌های ردیفی دارای چندین فن (مانند 4، 6 یا 9 فن) هستند که در آرایش N 1 یا N 2 پیکربندی شده‌اند. اگر یکی از فن ها از کار بیفتد، فن های باقیمانده به طور خودکار سرعت خود را افزایش می دهند تا جریان هوای کل حفظ شود. این امر مستلزم آن است که هر فن به صورت جداگانه نظارت شود و کنترلر دارای یک الگوریتم "اجرای خرابی" باشد. هنگام انتخاب فن ها، مطمئن شوید که قابلیت تعویض گرم دارند (بدون خاموش کردن دستگاه قابل تعویض هستند).

افزونگی فن در سطح سرور: بسیاری از سرورهای سازمانی دارای ماژول های دو یا سه فن هستند. اگر یکی از طرفداران بمیرد، بقیه بالا می روند. سرور می تواند تا یک پنجره تعمیر و نگهداری به کار خود ادامه دهد. سرورهایی با تنظیمات فن N 1 یا 2N انتخاب کنید.

افزونگی واحد خنک کننده: فراتر از فن های فردی، کل واحد CRAC یا CRAH ممکن است اضافی باشد (N 1). این استاندارد در مراکز داده Tier III و Tier IV است. فن انتخابی در هر واحد باید بتواند بار کامل را در صورت خرابی واحد تحمل کند.

تجزیه و تحلیل منظم خرابی فن به پیش بینی پایان عمر کمک می کند. اکثر فن ها دارای طول عمر 40000 تا 100000 ساعت (حدود 5 تا 11 سال) در دمای 40 درجه سانتیگراد هستند. کارکردن فن ها در سرعت های پایین باعث افزایش طول عمر می شود، در حالی که دمای بالا سایش یاتاقان ها را تسریع می کند. از فن هایی با بلبرینگ های مهر و موم شده یا یاتاقان های سیال دینامیک برای طولانی ترین عمر استفاده کنید.

معیارهای بهره وری انرژی: درجه بهره وری فن (FEG) و شاخص انرژی

استاندارد ASHRAE 90.1 و سایر کدهای انرژی اکنون به فن ها نیاز دارند که حداقل سطوح کارایی را داشته باشند. برای طرفداران مرکز داده، به دنبال این معیارها باشید:

درجه کارایی فن (FEG): تعریف شده توسط AMCA (انجمن حرکت و کنترل هوا)، FEG به فن ها از 60 تا 80 امتیاز می دهد (بالاتر بهتر است). اکثر فن‌های EC به FEG 71 یا 73 می‌رسند. هنگام تعیین یک فن، FEG را در نقطه کار طراحی بخواهید، نه فقط اوج راندمان.

شاخص انرژی فن (FEI): یک معیار جدیدتر که مصرف انرژی پنکه را با پنکه پایه مقایسه می کند. FEI > 1.0 به این معنی است که فن کارآمدتر از خط پایه است. فن های EC اغلب دارای FEI 2.0 تا 4.0 هستند.

قدرت فن خاص (SFP): این توان مصرفی در واحد جریان هوا است (به عنوان مثال، W در CFM یا W در L/s). یک واحد CRAH معمولی با فن‌های AC ممکن است دارای SFP 0.25 W/CFM باشد، در حالی که یک فن EC می‌تواند 0.10 W/CFM یا کمتر را به دست آورد. SFP کمتر به معنای انرژی کمتر برای خنک کردن یکسان است.

هنگام ارزیابی الف فن مرکز داده ، داده های کارایی سازنده را در نقطه عملیاتی مورد انتظار خود درخواست کنید. بسیاری از فن‌های انتخابی که روی کاغذ خوب به نظر می‌رسند (بازده اوج) در واقع به دلیل مقاومت سیستم در منطقه‌ای با راندمان پایین کار می‌کنند. استفاده از نرم افزار انتخاب فن (به عنوان مثال FanSelect، FanWizard) می تواند به شما در بهینه سازی کمک کند.

ملاحظات نویز در فن های مرکز داده

در حالی که مراکز داده معمولاً برای مدت طولانی توسط کارمندان اشغال نمی شوند، نویز همچنان اهمیت دارد. سر و صدای زیاد می تواند برای دفاتر مجاور آزاردهنده باشد و ممکن است قوانین محلی را نقض کند. همچنین صدای زیاد اغلب نشان دهنده ناکارآمدی (صدای آیرودینامیکی ناشی از تلاطم) است.

صدای فن معمولاً در dBA (دسی بل وزن A) در یک فاصله مشخص اندازه گیری می شود. برای یک واحد بزرگ CRAH، نویز ممکن است از 80 dBA در نزدیکی فن تجاوز کند، اما کف مرکز داده ممکن است حدود 70 dBA باشد. فن های سطح سرور می توانند ناله های آزاردهنده با فرکانس بالا تولید کنند. برای کاهش نویز:

• فن هایی را با تیغه های جارو شده یا پروفیل های ایرفویل انتخاب کنید.
• از فن های بزرگتر در سرعت های پایین تر به جای فن های کوچکتر در سرعت بالا استفاده کنید - این کار هم نویز و هم انرژی را کاهش می دهد.
• پانل های صوتی را در واحدهای CRAH نصب کنید یا از تنظیمات آرایه فن استفاده کنید که نویز را پخش می کند.
• کنترل سرعت فن را برای کاهش سرعت در دوره های کم بار در نظر بگیرید.

نویز به ندرت محدودیت اصلی در انتخاب فن مرکز داده است، اما نباید آن را نادیده گرفت.

بهترین روش های نصب و نگهداری

نصب و نگهداری مناسب عمر فن را افزایش داده و عملکرد اوج را تضمین می کند. این دستورالعمل ها را دنبال کنید:

بررسی های قبل از نصب: بررسی کنید که جهت نصب فن با جهت جریان هوای مورد نظر مطابقت داشته باشد (فلش های روی محفظه). بررسی آسیب حمل و نقل ولتاژ و فرکانس منبع تغذیه را اندازه گیری کنید.

اتصالات الکتریکی: برای فن های EC، مطمئن شوید که سیگنال کنترل (0-10V، PWM، RS485) به درستی سیم کشی و محافظ شده باشد. از جفت پیچ خورده برای ارتباط استفاده کنید. برای جلوگیری از تداخل، سیم های کنترل را در کنار کابل های برق قرار ندهید.

بررسی جریان هوا: پس از نصب، از بادسنج یا دوربین حرارتی استفاده کنید تا اطمینان حاصل کنید که جریان هوا با انتظارات طراحی مطابقت دارد. برای واحدهای CRAH، افت فشار را در فیلترها و کویل ها بررسی کنید.

نگهداری روتین: بازرسی های سه ماهه را برنامه ریزی کنید: پره ها و محفظه فن را تمیز کنید تا از تجمع گرد و غبار جلوگیری شود (که تعادل روتور را از بین می برد)، یاتاقان ها را برای بازی بررسی کنید، به لرزش یا سر و صدای غیر معمول گوش دهید و اتصالات الکتریکی را محکم کنید. برای فن‌های درایو تسمه (در مراکز داده مدرن نادر است)، کشش و تراز تسمه را بررسی کنید.

به روز رسانی سیستم عامل: طرفداران EC اغلب دارای سیستم عاملی هستند که می تواند برای بهبود الگوریتم های کنترل یا رفع اشکالات به روز شود. وب سایت سازنده را به صورت دوره ای بررسی کنید.

روغن کاری: اکثر فن های مدرن دارای بلبرینگ های آب بندی هستند که نیازی به روغن کاری ندارند. سعی نکنید آنها را روغن کاری کنید مگر اینکه مشخص شده باشد.

روندهای نوظهور: خنک کننده مایع و آینده طرفداران مرکز داده

با افزایش تراکم رک بیش از 30 کیلو وات، خنک‌سازی سنتی هوا چالش برانگیز می‌شود. خنک کننده مایع مستقیم به تراشه و خنک کننده غوطه وری در حال رشد است. با این حال، حتی در مراکز داده با خنک کننده مایع، فن ها همچنان نقش دارند. برای مثال، در یک راه‌اندازی مستقیم به تراشه، همچنان به فن‌هایی برای خنک کردن ماژول‌های حافظه، منابع تغذیه و سایر اجزایی که روی حلقه مایع نیستند، نیاز است. در خنک‌سازی غوطه‌وری، فن‌ها برای دنده IT غوطه‌ور حذف می‌شوند، اما سیستم‌های خارجی ممکن است همچنان از فن‌ها برای دفع گرما به کولرهای خشک استفاده کنند.

روند به سمت فن های با راندمان بالاتر با کنترل بهتر است. تولیدکنندگان فن از حسگرهای اینترنت اشیا (لرزش، دما، برق) استفاده می کنند که به سیستم های DCIM (مدیریت زیرساخت مرکز داده) متصل می شوند. این امکان نگهداری پیش بینی و بهینه سازی زمان واقعی خنک کننده را فراهم می کند. برخی از مراکز داده پیشرفته از فن هایی با یاتاقان های مغناطیسی (عملکرد بدون تماس) استفاده می کنند که اصطکاک نزدیک به صفر و عمر بسیار طولانی را به دست می آورند، هرچند با هزینه بالا.

با وجود افزایش خنک کننده مایع، فن مرکز داده برای آینده قابل پیش بینی، به ویژه برای پایگاه عظیم نصب شده سرورهای هوا خنک و برای معماری های خنک کننده ترکیبی، ضروری باقی خواهد ماند.

نحوه محاسبه کل هزینه مالکیت برای طرفداران مرکز داده

هنگام انتخاب یک fan, look beyond the purchase price. The total cost of ownership (TCO) includes energy, maintenance, and downtime risk. Use this formula for a quick TCO comparison over a 10-year period:

هزینه انرژی سالانه = (قدرت فن بر حسب کیلووات) × (ساعت کار در سال) × (نرخ برق در کیلووات ساعت). برای یک فن 1 کیلوواتی که 8760 ساعت با قیمت 0.10 دلار در کیلووات ساعت کار می کند، هزینه انرژی سالانه = 876 دلار است. در طول 10 سال، 8760 دلار است. یک فن با راندمان بالا که 200 دلار بیشتر هزینه دارد اما 300 وات (0.3 کیلووات) صرفه جویی می کند، طی 10 سال 2628 دلار صرفه جویی می کند و آن را انتخاب بهتری می کند.

همچنین نگهداری را در نظر بگیرید: فن‌های کمتر قابل اعتماد ممکن است هر 5 سال یکبار نیاز به تعویض داشته باشند و به TCO اضافه شود. فن های EC معمولاً MTBF کمتری (میانگین زمان بین خرابی ها) نسبت به فن های اصلی AC دارند؟ در واقع، فن های EC به دلیل قطعات مکانیکی کمتر (بدون تسمه، بدون خازن) به طور کلی قابل اعتمادتر هستند.

در نهایت، در صورت از کار افتادن فن، هزینه از کار افتادن را در نظر بگیرید. برای یک مرکز داده حیاتی، حتی یک دقیقه گرم شدن بیش از حد می تواند باعث قطعی برق شود که هزاران یا میلیون ها دلار هزینه دارد. بنابراین سرمایه گذاری روی فن های پریمیوم با قابلیت اطمینان و افزونگی بالا موجه است.

اشتباهات رایجی که هنگام تعیین فن های مرکز داده باید از آنها اجتناب کرد

حتی مهندسان با تجربه نیز می توانند در این تله ها بیفتند:

اشتباه 1: طرفداران بزرگ. طرفداران بزرگتر همیشه بهتر نیستند. یک فن بزرگ که با سرعت کم کار می کند ممکن است همچنان در فشار استاتیکی مورد نیاز راندمان ضعیفی داشته باشد. همیشه از منحنی فن برای مطابقت با مقاومت سیستم استفاده کنید.

اشتباه 2: نادیده گرفتن ارتفاع. در ارتفاعات بالا (به عنوان مثال، دنور یا مکزیکو سیتی)، چگالی هوا کمتر است، جریان هوای فن و قابلیت خنک‌کننده موتور را کاهش می‌دهد. عملکرد صحیح فن برای ارتفاع؛ ممکن است به یک فن بزرگتر یا موتور دیگری نیاز داشته باشید.

اشتباه 3: بی توجهی به بارگذاری فیلتر. با مسدود شدن فیلترها، فشار ساکن افزایش می یابد. اگر فن نتواند CFM مورد نیاز را در برابر فشار بالاتر تحویل دهد، جریان هوا کاهش می یابد. طراحی برای شرایط فیلتر کثیف، نه فقط تمیز.

اشتباه 4: فراموش کردن نقاط داغ. حتی با جریان هوای کافی، گردش مجدد موضعی یا تامین نامتعادل می تواند باعث ایجاد نقاط داغ شود. از مدل‌سازی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) برای تأیید قرارگیری فن و الگوهای جریان هوا استفاده کنید.

اشتباه 5: استفاده از فن بدون کنترل سرعت. در یک مرکز داده مدرن، فن های با سرعت ثابت انرژی عظیمی را در هنگام بارهای جزئی هدر می دهند. همیشه سرعت متغیر را مشخص کنید، چه از طریق فناوری VFD یا EC.

مطالعه موردی: مقاوم سازی یک مرکز داده قدیمی با فن های EC

یک مرکز داده کولوکیشن متوسط در ویرجینیا دارای 20 واحد CRAH بود که هر کدام مجهز به دو فن گریز از مرکز AC 15 HP بود که با سرعت ثابت (هر کدام 5000 CFM) کار می کردند. انرژی سالانه فن خنک کننده 1.6 میلیون کیلووات ساعت بود. این مرکز تصمیم گرفت یک واحد CRAH را با یک آرایه فن متشکل از هشت فن برقی EC 10 اینچی (کل جریان هوا یکسان، اما سرعت متغیر) به روز کند. پس از بهسازی واحد تک، آنها کاهش انرژی فن را 64 درصد در بار معمولی (70 درصد سرعت) اندازه‌گیری کردند. با پیش‌بینی در تمامی 20 واحد، بازسازی سالانه بیش از 1 میلیون کیلووات ساعت صرفه‌جویی می‌کند، با بازپرداخت 18 ماهه. علاوه بر این، فن های EC امکان کنترل دقیق تر، کاهش نوسانات دمای راهروی سرد و حذف چندین نقطه داغ را فراهم می کنند. این مثال در دنیای واقعی قدرت انتخاب درست را نشان می دهد فن مرکز داده تکنولوژی

سوالات متداول (سؤالات متداول)

کم مصرف ترین نوع فن برای یک مرکز داده چیست؟ فن‌های کموتاسیون الکترونیکی (EC)، به‌ویژه فن‌های گریز از مرکز EC با پروانه‌های خمیده به عقب، بالاترین راندمان را در طیف وسیعی از عملیات ارائه می‌دهند. آنها می توانند 30-50٪ کارآمدتر از فن های AC سنتی باشند.

هر چند وقت یکبار باید فن های مرکز داده را تعویض کرد؟ فن های دارای بلبرینگ معمولاً 40000 تا 70000 ساعت (5 تا 8 سال) در دمای 40 درجه سانتی گراد کار می کنند. فن های EC با کیفیت بالا با یاتاقان های دینامیک سیال می توانند 80000-100000 ساعت (9-11 سال) دوام بیاورند. هنگامی که نویز یاتاقان افزایش می یابد یا زمانی که فن با مشخصات سرعت یا جریان مطابقت ندارد، تعویض کنید.

آیا می توانم از فن های صنعتی استاندارد در مرکز داده استفاده کنم؟ توصیه نمی شود. فن های مرکز داده باید برای کار مداوم در دماهای بالا (اغلب تا 50 درجه سانتیگراد)، با تداخل الکترومغناطیسی کم (EMI) و قابلیت اطمینان بالا درجه بندی شوند. فن های سرور تخصصی نیز فاکتورهای فرم خاصی دارند (به عنوان مثال 40 میلی متر در 56 میلی متر). همیشه از فن های طراحی شده برای محیط های IT یا مرکز داده استفاده کنید.

چگونه می توانم CFM مورد نیاز اتاق سرور خود را محاسبه کنم؟ یک روش تقریبی: بار کل IT را بر حسب کیلووات اندازه گیری کنید. برای یک اتاق با هوا خنک کننده با طبقه مرتفع، 100-150 CFM در هر کیلو وات تخمین بزنید. برای یک رک با چگالی بالا، از مشخصات سازنده سرور (اغلب در برگه داده) استفاده کنید. بهتر است: از نرم افزار CFD استفاده کنید یا یک مشاور حرارتی استخدام کنید.

چرا برخی از فن های مرکز داده دارای LED سبز رنگ یا چراغ وضعیت هستند؟ بسیاری از فن های EC دارای LED های وضعیت یکپارچه برای نشان دادن قدرت، سرعت یا شرایط خطا هستند. در آرایه‌های بزرگ فن، اینها به تکنسین‌ها کمک می‌کنند تا به سرعت یک فن از کار افتاده را بدون ابزار شناسایی کنند.

تفاوت فن وال با پنکه سنتی چیست؟ یک دیوار فن شامل چندین فن کوچک (مثلاً 8-12 فن) است که در یک ماتریس در یک واحد خنک کننده چیده شده اند و جایگزین یک فن بزرگ می شوند. دیوارهای فن دارای افزونگی بالاتر (N 2 یا بیشتر)، سر و صدای کمتر، خدمات آسان تر هستند و به دلیل کنترل مدولار می توانند کارآمدتر باشند. آنها به طور فزاینده ای در واحدهای جدید CRAH رایج هستند.

آیا می توانم گرد و غبار فن های مرکز داده را بدون جدا کردن آنها پاک کنم؟ بله، از هوای فشرده (فشار کم، به عنوان مثال، 30 psi) در حالی که پره های فن را نگه داشته اید برای جلوگیری از سرعت بیش از حد استفاده کنید. گرد و غبار را پس از دمیدن جاروبرقی بکشید. برای طرفداران سرور، بهتر است در صورت امکان ماژول فن را جدا کنید تا از پخش گرد و غبار در داخل سرور جلوگیری شود.

چگونه بفهمم که فن من از کار افتاده است؟ علائم عبارتند از: افزایش ارتعاش، نویز غیر معمول (سنگ زدن، سر و صدا کردن، ناله کردن)، چرخش آهسته تر از دستور داده شده، جریان بالاتر (در صورت نظارت)، یا گزارش سرور خطای فن. بسیاری از سیستم های مدیریتی می توانند به شما در مورد خرابی فن در زمان واقعی هشدار دهند.

بهتر است تعداد فن های کوچک زیاد باشد یا تعداد فن های بزرگتر کمتر؟ برای یک جریان هوا و فشار معین، یک فن بزرگ به طور کلی کارآمدتر از بسیاری از فن های کوچک است، زیرا پره های بزرگتر تلفات نوک کمتری دارند و اعداد رینولدز بالاتری دارند. با این حال، فن های بزرگ افزونگی ضعیفی دارند و ممکن است برای تعویض نیاز به زمان خاموشی داشته باشند. روند صنعت به سمت آرایه های فن (چند فن با اندازه متوسط) است که کارایی، افزونگی و قابلیت سرویس را با هم ترکیب می کنند.

طول عمر معمولی فن داخلی سرور چقدر است؟ فن های سرور برای 40000 تا 70000 ساعت در دمای 40 درجه سانتیگراد درجه بندی می شوند. در عمل، بسیاری پس از 4-5 سال در محیط های گرم شکست می خورند. سرورهای با کیفیت بالا دارای نظارت بر عمر فن هستند و می توانند قبل از خرابی به شما هشدار دهند.

چگونه ارتفاع بر عملکرد فن مرکز داده تأثیر می گذارد؟ در ارتفاعات بالاتر، چگالی هوا کمتر است، که هم سرعت جریان جرمی (ظرفیت خنک‌کننده واقعی) و هم توانایی فن برای ایجاد فشار ساکن را کاهش می‌دهد. برای جبران، ممکن است لازم باشد سرعت فن را افزایش دهید (اگر متغیر است) یا یک فن بزرگتر انتخاب کنید. به عنوان مثال، در ارتفاع 3000 متری، جریان هوا را حدود 20-25٪ کاهش دهید.

آیا فن های مرکز داده توسط سنسورهای دما روی سرورها قابل کنترل هستند؟ بله، بسیاری از سیستم های DCIM از خوانش دمای ورودی سرور برای تعدیل فن های CRAH یا فن های خنک کننده ردیفی استفاده می کنند. به این «تنظیم مجدد دمای هوای عرضه» یا «خنک‌سازی مبتنی بر تقاضا» می‌گویند. برخی از فن های سرور توسط سنسورهای حرارتی آنبورد کنترل می شوند.

آیا فن هایی وجود دارند که به طور خاص برای مهار راهروهای گرم طراحی شده اند؟ در حالی که می توان از هر پنکه ای استفاده کرد، محفظه راهروی گرم اغلب از فن هایی در واحدهای خنک کننده استفاده می کند که هوای گرم را از راهرو گرم می کشند. این فن ها باید برای دمای ورودی بالاتر (تا 95 درجه فارنهایت/35 درجه سانتیگراد یا بیشتر) درجه بندی شوند. فن های EC به دلیل توانایی آنها در کارکردن در جریان هوای گرمتر بدون کاهش افت بسیار مناسب هستند.

بی صداترین پنکه برای کمد سرور کوچک یا آزمایشگاه خانگی چیست؟ به دنبال فن‌های 120 یا 140 میلی‌متری با یاتاقان‌های دینامیک سیال (مثلاً برندهای Noctua، ساکت باشید!) و حداکثر دور در دقیقه (مثلاً 1500 دور در دقیقه) باشید. برای فن های رک سرور، فن های محوری EC را با کنترل سرعت و پایه های لاستیکی برای کاهش لرزش انتخاب کنید.

چگونه می توانم CFM واقعی فن خود را در محل اندازه گیری کنم؟ از بادسنج پره ای یا بادسنج با سیم داغ استفاده کنید. برای فن های کانالی، میانگین سرعت هوا را در سطح مقطع کانال اندازه گیری کنید و در مساحت ضرب کنید. برای فن های باز (مانند تخلیه CRAH)، پیچیده تر است. از فلو هود استفاده کنید یا با خوانش فشار به داده های سازنده تکیه کنید.

آیا فن های مرکز داده به گواهی UL/cUL نیاز دارند؟ بله، برای رعایت ایمنی و کد، فن‌های نصب‌شده در مراکز داده در آمریکای شمالی باید فهرست UL 507 (برای فن‌ها) یا UL 60335 برای فن‌های لوازم خانگی باشد. بسیاری از طرفداران EC این گواهینامه ها را دارند. همیشه تأیید کنید.

آیا می توانم فن های AC و EC را در یک واحد خنک کننده مخلوط کنم؟ توصیه نمی شود. انواع مختلف فن دارای ویژگی های کنترلی متفاوتی هستند و ممکن است با جریان هوای یکدیگر تداخل داشته باشند. علاوه بر این، کنترلر واحد ممکن است از هر دو پشتیبانی نکند. چوب با یک نوع در هر واحد.

گارانتی معمولی برای فن مرکز داده چیست؟ فن های درجه یک مصرف کننده (به عنوان مثال، در سرورها) ممکن است 1-3 سال ضمانت داشته باشند. فن های EC صنعتی مورد استفاده در واحدهای CRAC اغلب با 3-5 سال گارانتی ارائه می شوند. برخی از سازندگان ممتاز 7 سال استفاده از موتور را پیشنهاد می کنند. همیشه شرایط گارانتی را بررسی کنید.

چگونه فن های قدیمی مرکز داده را از بین ببرم؟ فن ها حاوی مس، فولاد، آلومینیوم و گاهی بردهای مدار کوچک هستند. بسیاری از بازیافت زباله های الکترونیکی فن ها را می پذیرند. در صورت امکان آنها را در سطل زباله معمولی نیندازید. برخی از تولیدکنندگان فن دارای برنامه های بازپس گیری هستند.

توصیه نهایی: قلب هر سیستم خنک کننده مرکز داده کارآمد، یک سیستم خوب انتخاب شده و به درستی کنترل شده است فن مرکز داده . فناوری EC را اولویت بندی کنید، از کنترل سرعت متغیر استفاده کنید، برای افزونگی N 1 طراحی کنید و به طور منظم سلامت فن را کنترل کنید. با استفاده از اصول این راهنما، می توانید مصرف انرژی خنک کننده را 30 تا 50 درصد کاهش دهید، عمر تجهیزات را افزایش دهید و اطمینان حاصل کنید که مرکز داده شما حتی با افزایش بارهای IT قابل اعتماد باقی می ماند. چه در حال ساختن یک تاسیسات جدید باشید و چه در حال مقاوم‌سازی یک تاسیسات قدیمی، سرمایه‌گذاری بر روی فن‌های مناسب باعث صرفه‌جویی در عملیات و آرامش خاطر می‌شود.