Kako se zrak upravlja v sistemu pod dvignjeno dostopno podlago stavbe

Kako deluje podplateni prostor kot stisnjen zračni prostor

Zrakovni upravljalni sistem v podestnih prostorih izkorišča prostor pod ploščami dvignjenega poda kot vrsto tlakovne komore za pretok zraka. Ko se zrak ohladi v enotah CRAC, se cirkulira po prostoru na način, ki ustvari stanje tlakovne ravnovesja z zrakom v komori. Zaradi razporeditve podestnih prostorov se s tem prepreči nastanek toplotnih vročih točk v prostoru, saj usmerja ohlajen zrak na želene lokacije prek strategično postavljenih perforiranih plošč. Sistem je zasnovan za optimalno območje tlaka in brez pomembnih sprememb pretoka zraka, kar omogoča najboljšo možno zmogljivost hlajenja ter zagotavlja stabilno okolje za IT-upravljanje.

Fizika in zmogljivost: dobava z razliko tlakov do vhodov strežnikov

Ciljeno hlajenje deluje na načelu spremembe tlaka znotraj plenuma in na vhodu zraka za strežnik. Temu je v osnovi fizikalni zakon, ki je skoraj neznan, in se imenuje Bernoullijev zakon. Ko se ustvari tlak v plenumu, se zrak usmeri tja, kjer je tlak nižji – na vhode zraka za strežnike. V našem primeru se hitrost pretoka zraka poveča za 25 % v primerjavi s starimi sistemih za hlajenje od zgoraj. Izziv je postaviti ploščice na tleh podatkovnega centra tako, da izkoristimo razlike v tlaku. V podatkovnih centrih z razliko tlaka 0,05 palca vodnega stolpca v plenumu se povprečna temperatura zraka na vhodih strežnikov zniža za 4 stopinje Celzija. To ugotavlja raziskava Uptime Institute iz leta 2022.

Naše dostopne talne konstrukcije z izboljšano učinkovitostjo hlajenja z zračnim tokom omogočajo kvantificirane izboljšave. Imamo primer izmerjene razlike v temperaturi 4,3 °C, ki ustreza strategični namestitvi perforirane ploščice.

Nadzor temperature zraka, ki ga strežniki zajemajo, se izboljša z optimizirano postavitvijo perforiranih ploščic. Natančneje, kadar je razpored ploščic usklajen s točkami največje toplote v omarah za strežnike, se hladen zrak lahko neprekinjeno usmerja v vhode strežnikov in ne izgublja zaradi recirkulacije izpušnega zraka. Z navedeno strategijo smo dosegli pomembne rezultate: merjenje temperaturnih razlik med vhodno in izhodno temperaturo strežnikov je pokazalo zmanjšanje za 4,3 °C. Ta izboljšava temperaturnih razlik je bistvena za ohranitev učinkovitosti hladilnega sistema, saj se konfiguracije IT-infrastrukture podjetja nadaljujejo v stalni spremembi.

CFD-pogonjena optimizacija: modeliranje pretoka zraka v realnem času za zmanjšanje PUE

Uporaba modeliranja s pomočjo računalniške dinamike tekočin (CFD) natančno prikazuje, kje se toplota neustrezno nabira, ter ilustrira, kako izvesti prilagoditve, na primer število perforacij v talnih ploščicah, postavitev ploščic in poravnavo hladilnih enot. Raziskava, ki so jo leta 2024 izvedli na Nacionalnem laboratoriju Lawrence Berkeley, navaja, da se ocene PUE z uporabo te metode zmanjšajo za približno 0,15 v primerjavi z metodami, ki temeljijo na ugibanju. To se morda ne zdi pomembna sprememba, vendar se stroški hlajenja zaradi tega zmanjšajo približno za 18 % do 30 %. Prava vrednost izhaja iz sistemov, ki neprekinjeno spremljajo in aktivno nadzorujejo prostorninske pretoke zraka, da ustrezajo zahtevam strežnikov. S tem se odpravijo vroči deli, ki poškodujejo opremo, in prepreči se, da bi topel zrak obšel ciljne, novo ohlajene lokacije.

Odprava vročih delov z enakomernim razdeljevanjem zraka

Sistemi za hlajenje z zračnim tokom skozi dvignjene podne plošče uspešno odpravijo toplotne vročične točke, ne s prekomernim hlajenjem, temveč z enakomerno in ciljano razdelitvijo. Če so pravilno zasnovani in izvedeni, ti sistemi preprečijo kratek stik hladnega zraka in recirkulacijo toplega zraka ter končno odpravijo vročične točke, ki presegajo toplotne meje ASHRAE za do 13,66.

Premagovanje toplotne stratifikacije z doslednim zračnim tokom pod podom

Toplotna stratifikacija je pojav, ki ga povzroča dvig toplega izpušnega zraka in s tem nastanek nizko kakovostne mešanice zraka za oskrbo. Gibanje zraka pod podom s hitrostjo približno 2,5 metra na sekundo ali več pomaga razbiti toplotne plasti. Za razbijanje toplotnih plasti so potrebne še nekatere dodatne ukrepe. Eden od njih je tesnjenje prehodov za kablane. Poleg tega je ključen ukrep tudi zapolnjevanje praznih prostorov v strežniških omarah z zapornimi ploščami. Ti ukrepi zagotavljajo, da se hladen zrak dostavi samo skozi perforirane plošče, kot je bilo zasnovano.

Središčno upravljano pretakanje zraka: usklajevanje izhoda CRAC s postavitvijo ploščic

Zrak, ki se izogne hladilnim enotam (bypass airflow), lahko zmanjša hladilno zmogljivost podatkovnega centra za 25–40 %. To se zgodi, ker hladilne enote CRAC zmanjšajo pretok zraka do ohlajenega zraka, ki še ni dosegel strežnikov. Računalniško modeliranje dinamike tekočin (CFD) je pokazalo, da se ta težava lahko reši z drugačno konfiguracijo poroznosti ploščic, ki ustreza temperaturnim conam v stojalu. Ploščice z poroznostjo več kot 56 % verjetno izgubijo zrak pri najgostejših stojalih. Poleg tega mora biti smer pretoka zraka hladilnih enot CRAC usklajena s postavitvijo ploščic po celotnem prostoru. S tem se maksimalno povečajo tlaki v sistemu, kar je odločilni dejavnik učinkovitosti hladilnega sistema.

Sklenjene strategije za upravljanje pretoka zraka v okoljih z dvignjenimi tlemi

Dostopne podlage zagotavljajo infrastrukturo za večino hladilnih sistemov, vendar se resnično dopolnjujejo z njimi, kadar so združene z učinkovitimi strategijami upravljanja pretoka zraka. Konfiguracije toplega in hladnega prehoda ne dopuščajo mešanja toplega zraka, ki se vrača, in vhodnega zraka za oskrbo. To omogoča boljšo doslednost temperature po celotnem prehodu. Pravilna uporaba zapornih plošč skupaj z tesnjenjem sistemov za upravljanje kablov omogoča boljšo ohranitev tlaka v plenumu ter zmanjša izgubo energije za približno 30 %. Inovativna uporaba ploščic na podlagi trenutnih pogojev, izmerjenih s temperaturnimi kartami in računalniškim modeliranjem, omogoča boljšo odzivnost na spremembe sistema.
Kombinacija teh metod zmanjša metriko učinkovitosti porabe energije (PUE) za približno 0,15–0,3 točke, kar predstavlja dejansko izboljšavo učinkovitosti in zanesljivosti hladilnih sistemov ter nadzorovanega okolja.

Pogosta vprašanja

Kaj je dvignjena dostopna podlaga?
Povišana dostopna tla so dvignjena talna konstrukcija, ki prostor pod njo izkorišča za kablje, ogrevanje, prezračevanje in klimatizacijo (HVAC) ter drugo infrastrukturo.

Kako podtalni plenum pomaga pri hlajenju?
Podtalni plenum je tlakovana zračna komora, ki omogoča enakomerno razporeditev kondicioniranega zraka za zmanjšanje toplegih točk in prilagoditev potrebam po hlajenju.
Kakšne so prednosti uporabe perforiranih plošč na dostopnih tleh?
Perforirane plošče izboljšajo učinkovitost hlajenja tako, da omogočajo boljši pretok hladnega zraka do vhodov strežnikov in s tem nadzorujejo temperaturo okoli strežnikov.

Kaj se lahko stori za preprečevanje toplotne stratifikacije?

Neprekinjena cirkulacija zraka pod talno konstrukcijo ter tesnjenje odprtih rež omogočata nadzorovan in enakomeren razvod hladnega zraka.

Kaj pomeni prehodni tok zraka in kako ga lahko preprečimo?

Prehodni tok zraka je pojav, ko se kondicioniran zrak vrne v enote CRAC, preden se popolnoma razporedi; da se temu izogne, se priporoča, da se izhodna nastavitev enot CRAC prilagodi mrežni zasnovi ploščic.