איך מנוהל האוויר במערכת שמתחת לרצפת הגישה המוגבהת של הבניין

איך פועלת המרחב התת-רצפתי (underfloor plenum) כחדר אוורור מנותק בלחץ

מערכת ניהול האוויר במרחבים תחת הרצפה משתמשת במרחב שמתחת ללוחות הרצפה המורמות כחדר לחץ להובלת האוויר. כאשר האוויר מונע על ידי יחידות CRAC, הוא זורם באזור באופן שיוצר מצב של שווי משקל לחצים עם האוויר בחדר. היערכות המרחבים תחת הרצפה מונעת את היווצרותן של נקודות חום בתוך החדר על ידי הנחיה של האוויר המניע למקומות הרצויים דרך אריחים מחוררים שמהם הוצבו בצורה אסטרטגית. המערכת מעוצבת עם טווח לחץ אופטימלי ובלי שינויים משמעותיים בזרימת האוויר, מה שמאפשר ביצוע מיטבי של הקירור ומספק סביבה יציבה לניהול ה-IT.

פיזיקה וביצועים: משלוח מבוסס הפרש לחצים לכניסות השרתים

קירור ממוקד פועל על עיקרון הבדלי הלחצים בתוך המרחב העליון (plenum) ובכניסת האוויר לשרתים. עיקרון זה מבוסס על עיקרון פיזיקלי כמעט בלתי ידוע הנקרא עיקרון ברנולי. כאשר נוצר לחץ במרחב העליון, האוויר יזרום לכיוון שבו הלחץ נמוך יותר – כלומר, לכניסות האוויר של השרתים. במקרה שלנו, מהירות זרימת האוויר עלתה ב-25% בהשוואה למערכות ישנות שמניחות את המרחב העליון מעל התקרה. האתגר הוא למקם את האריחים על ריצפת מרכז הנתונים כדי לנצל את הבדלי הלחצים. מרכזי נתונים שבהם קיים הפרש לחצים בגובה 0.05 אינץ' עמוד מים במרחב העליון, חווים בממוצע ירידה בטמפרטורת כניסת האוויר לשרתים של 4 מעלות צלזיוס. נתון זה מבוסס על מחקר שנערך על ידי מכון Uptime בשנת 2022.

האריחים הניידים שלנו עם שיפור יעילות קירור זרימת אוויר ניתנים למדידה: יש לנו דוגמה של מדידת הפרש טמפרטורה של 4.3°צ, אשר תואם למיקום אסטרטגי של אריח נקבוב.

שליטה בטמפרטורת האוויר ששרתים סופגים משופרת בעזרת מיקום מותאם של אריחים מחוררים. בפרט, כאשר תבנית האריחים מתאימה לנקודות החמות של מדפי השרתים, ניתן לכוון את האוויר הקרה ישירות ובלתי מופרע לכניסות השרתים, ולא לבזבז אותו בהחזרת אוויר מפורק. אנו הצליחו להשיג תוצאות משמעותיות בכך, כיוון שמדידות של הפרשי הטמפרטורה הנכנסים והיוצאים מהשרתים הראו ירידה של 4.3°צ. שיפור זה בהפרשי הטמפרטורה קריטי לחלוטין לשמירה על אינטגריות הקירור, לאור ההתפתחות המתמשכת של תצורות ה-IT בחברה.

אופטימיזציה מבוססת CFD: מודל זרימת אוויר בזמן אמת לצמצום ה-PUE

השימוש במודלים של דינמיקת נוזלים חישובית (CFD) מראה בדיוק באילו מקומות נוצרת חום באופן לא יעיל ומדגים כיצד לבצע התאמות בדברים כגון מספר החורים בריצופי הרצפה, מיקומם של הריצופים והיישור של יחידות הקירור. מחקר שנערך על ידי מעבדת לורנס ברקלי הלאומית בשנת 2024 קובע שדירוגי PUE יורדדים ב-0.15 בערך באמצעות שיטה זו, בהשוואה לשיטות המבוססות על ניחושים. הדבר עלול להיראות כשינוי שאינו משמעותי, אך עלויות הקירור הקשורות לירידה זו יורדות ב-18% עד 30%. הערך האמיתי מגיע מהמערכת שצופיה באופן רציף ובאופן פעיל מבקרת את נפח זרימת האוויר כדי להתאים אותו לדרישות השרתים. זה מאפס אזורים חמים שמזיקים לציוד ומונע מהאוויר החם לעקוף את האזורים המבוקשים שקיבלו קירור חדש.

הסרת אזורים חמים באמצעות אחידות הפצת האוויר

מערכות זרימת אוויר קירור לרצפה מוגבהת מצליחות להיפטר מהנקודות החמות תרמית ביעילות, לא באמצעות קירור מופרז, אלא באמצעות הפצה אחידה וממוקדת. כאשר מערכות אלו מתוכננות ומיושמות כראוי, הן מונעות את הקצר של האוויר הקריר ואת הסיבוב מחדש של האוויר החם, ובסופו של דבר פותרות נקודות חמות שמעל הגבולות התרמיים של ASHRAE ב-13.66.

התגברות על השכבה התרמית באמצעות זרימת אויר עתיקה עקבית

השכבה התרמית היא תופעה הנגרמת על ידי עליית אוויר הפליטה החם, אשר יוצרת ערבוב באיכות נמוכה של אוויר האספקה. תנועת אוויר מתחת לרצפה במהירות של כ-2.5 מטרים לשנייה או יותר עוזרת לשבור את השכבות התרמיות. יש צורך במספר אמצעי תמיכה נוספים כדי לשבור את השכבות התרמיות. אחד מהם הוא החסימה של מעברי הכבלים. בנוסף, מילוי המרחבים הריקים בתאי השרתים בלוחות סגירה הוא אמצעי מרכזי. אמצעים אלו מבטיחים שהאוויר הקריר יסופק רק דרך אריחי הנקב כפי שתוכנן.

זרימת אוויר מרכזית מבוקרת: התאמת פלט יחידות CRAC למיקום האריחים

זרימת האוויר המניפה (Bypass) יכולה להפחית את כושר הקירור של מרכז הנתונים ב-25–40%. הסיבה לכך היא שיחידות CRAC מפחיתות את זרימת האוויר לאויר המ CONDITIONED שלא הגיע לשרתים. סימולציות דינמיקת נוזלים חישוביות (CFD) הראו שניתן לפתור את הבעיה באמצעות תצורה שונה של חדירות האריחים, המתאימה לאזורים הטמפרטוריים של המדפים. אריחים שחדירותם גדולה מ-56% עלולים לאבד אוויר למדפים הצפופים ביותר. יתרה מכך, כיוון זרימת האוויר של יחידות CRAC חייב להיות מיושר עם מיקום האריחים בכל החדר. זה מקסם את הפרשי הלחצים במערכת, אשר מהווים את הגורם המכריע בכفاءת מערכת הקירור.

אסטרטגיות עקביות لإدارة זרימת האוויר בסביבות ריצפה מרוממת

רצפות גישה מספקות את התשתית לרוב מערכות הקירור, אך הן באמת משלימות את המערכת כאשר משולבות עם אסטרטגיות טובות لإدارة זרימת האוויר. תצורות של מדשאות חמות/קרירות לא מאפשרות ערבוב של אוויר החזר החם ואוויר האספקה הנכנס. זה מאפשר עקביות טובה יותר בטמפרטורה לאורך כל המדשאה. השימוש הנכון בלוחות סגירה, יחד עם איטום מערכות ניהול כבלים, מאפשר ניצולת טובה יותר של הלחץ בחלל הריק (plenum), ובכך מפחית את בזבוז האנרגיה ב-30% בערך. שימוש חדשני בריצופים, בהתבסס על התנאים הנוכחיים שנמדדים באמצעות מפות טמפרטורה ומודלים ממוחשבים, מביא לתגובה טובה יותר לשינויים במערכת.
שילוב שיטות אלו יביא להפחתה במטריקת יעילות צריכת הכוח (PUE) ב-0.15–0.3 נקודות, שמהווה שיפור ממשי ביעילות ובאימונות של מערכות הקירור והסביבה המנוהלת.

שאלות נפוצות

מהי רצפת גישה מרוממת?
רצפה מוגבהת היא מבנה רצפה מרומם שמשתמש במרחב שמתחתיה להתקנת כבלים, מערכות מיזוג אויר ותשתיות אחרות.

איך עוזר חלל התקרה התחתון בתהליך הקירור?
חלל התקרה התחתון הוא תאי אוויר מופעל לחץ שמאפשר הפצה אחידה של אוויר ממוזג כדי למזער אזורים חמים ולתאם את הקירור לצרכים הספציפיים.
מה היתרונות בשימוש ברצפות נקובות במערכות רצפות גישה?
רצפות נקובות משפרות את יעילות הקירור על ידי אפשרו זרימת אוויר טובה יותר של אוויר קר לכניסות השרתים, ובכך מבקרות את הטמפרטורה סביב השרתים.

מה ניתן לעשות למניעת שכבת חום?

הסיבוב העקבי של האוויר מתחת למערכת הרצפה, וכן החסימה של פערים פתוחים, יכולים לקדם הפצה מבוקרת ואחידה של אוויר קר.

מהו זרימת אוויר עוקפת, ואיך אפשר למנוע אותה?

זרימת אוויר מעקפת מתרחשת כאשר אוויר מותאם חוזר ליחידות CRAC לפני שהופץ באופן מלא; כדי להימנע ממצב זה, מומלץ להגדיר את פליטת היחידות של CRAC בהתאם לעיצוב הרשת של האריחים.