これは IT 管理者にとってよくある光景です。サーバー ルームの隅近くにある 42U ラックは、一年のほとんどの間は正常に稼働しますが、夏になると温度警告を発し始めます。部屋のサーモスタットは 22℃ と言っていますが、スイッチに入る空気は 30℃ 以上です。問題は部屋の冷却能力ではなく、ラックレベルの空調設備、またはそれが不足していることです。
サーバー ラックの空調とは、キャビネット レベルで熱を管理することを意味します。ラックの前面に十分な冷気を送り、背面からの熱い排気を取り除き、その空気の流れをサポートするハードウェアを選択します。このガイドでは、予想される熱負荷、冷却とエアフローの要件の計算方法、実際に熱パフォーマンスを向上させるラック コンポーネントについて説明します。
ラック入口温度は室温と同じではありません。 ASHRAE 技術委員会 9.9 では、IT 機器の吸気温度を 18℃ ～ 27°C (64.4 ～ 80.6°F) に保つことを推奨しています。ラックのエアフロー管理が不十分な場合、高温の排気がキャビネットの上部や側面に再循環し、吸気温度が室内平均を大幅に上回る可能性があります。
キャビネットレベルの冷却が重要である理由を 2 つの事実が説明しています。
そのため、キャビネットの上部近くにすでにホットスポットが発生していても、ラックは部屋のサーモスタット上では問題なく見える可能性があります。ラック レベルで計画的に冷却することで、ホットスポットが故障するのを防ぎます。
出発点は熱負荷です。サーバーまたはスイッチが消費する電力のほぼすべてが熱に変換されるため、設置されているすべてのデバイスの消費電力を合計することでラックの発熱量を見積もることができます。
デバイスタイプ別の一般的な熱出力。一般的なラック機器の代表的な全負荷値。
合計キロワットの数値がわかったら、次の 2 つの変換が役に立ちます。
| ラック負荷 | 熱出力 (BTU/時) | 約必要なエアフロー (CFM) |
|---|---|---|
| 2kW | 6,826 | 320 |
| 4kW | 13,652 | 640 |
| 6kW | 20,478 | 960 |
| 8kW | 27,304 | 1,280 |
| 10kW | 34,130 | 1,600 |
例: 500 W サーバーを 8 台搭載したラックは 4 kW を消費します。これは、およそ 13,650 BTU/時の熱量に相当します。標準の 11°C デルタでは、ラックには約 640 CFM のエアフローが必要です。室内電源がその半分しか供給しない場合、吸気温度は着実に上昇します。
銘板の定格は最悪の場合の値であり、測定された負荷は多くの場合 10 ～ 30% 低くなります。それでも、負荷が最高になると常に冷却の問題が発生するため、現実的なピーク負荷に合わせてエアフローのサイズを決定してください。
ファンや特殊な冷却ユニットを追加する前に、基本的な事項を修正してください。ほぼすべてのラックマウント機器は、前方から後方へのエアフローを考慮して設計されており、冷気は前方から流入し、暖気は後方から排出されます。その経路を遮断するもの、つまり吸気口を塞ぐガラスドア、壁に接した背面パネル、または熱気を再循環させるオープン U スペースなどがあると、冷却効果が低下します。
前面から背面への気流: 冷気が穴あきドアに流入します。機器の排気口は後方に向かって出ます。
ラックレベルのエアフローを改善する実際的な手順は次のとおりです。
ラックの吸気温度が室温を超える主な理由は再循環です。サーモスタットで 22°C と表示されている部屋では、管理されていないラックは 28 ～ 30°C の空気を上部ベイに引き込む可能性があります。エアフローの混合が不十分だと、利用可能な冷却能力の 20 ～ 30% が無駄になる可能性があり、この数字はデータセンターの効率評価でよく引用されます。エアフローとキャビネット設計がどのように相互作用するかについて詳しくは、以下を参照してください。 ネットワークキャビネット内のエアフロー管理がIT機器の過熱をどのように防ぐか .
キャビネットのドアも冷却に直接的な役割を果たします。大きなガラス板を備えた頑丈な前面ドアには、空気が入るオープンエリアがほとんどないため、キャビネットはデッドゾーンになります。アクティブ スイッチやサーバーを搭載するラックには、穴あきドア、または通気用に特別に設計されたドアが適しています。通気性の高いドアは安全性を維持しながら、冷気が実際に機器に到達するようにします。
頑丈な防音サーバーキャビネット用の通気口付きフロントドア この通気ドアはセキュリティを維持しながら通気を提供し、アクティブなスイッチやサーバーの冷却ニーズに対応します。およそ 1000 kg をサポートし、オプションの湾曲フレームを提供し、標準の 19 インチ ラックに適合します。 製品を見る→ 暖かい場所に設置されているキャビネットや、高密度の機器を収納しているキャビネットの場合、ラック ファン ユニットは低コストで効果的な追加製品です。 1U または 2U のファン パネルはラックに直接取り付けられ、背面から熱い空気を引き出すか、前面に冷たい空気を押し込みます。最も便利なバージョンにはサーモスタット スイッチが含まれており、内部温度が設定値を超えた場合にのみファンが作動します。これにより、連続ファン動作に比べてエネルギーが節約され、騒音も抑えられます。
サーバーキャビネット用サーモスタット制御ラックファンユニット 暖かいラック用の低コストの冷却アドオンであるこのファン パネルは、1U または 2U のスペースに取り付けられ、内部温度が設定値を超えた場合にのみ動作するため、エネルギーを節約し、騒音を低減します。 製品を見る→ 密閉されたキャビネットや壁に取り付けられたエンクロージャでは、さらに簡単な循環補助具が必要になる場合があります。キャビネット冷却ファンを側面パネルまたは天面パネルに取り付けることで、自然対流が弱い空間の内部空気の流動を改善できます。これは、完全な精密冷却システムが正当化されない廊下、店舗、小規模オフィスの壁に取り付けられたキャビネットにとって実用的なオプションです。
ネットワークキャビネット用のコンパクトなインテリジェント冷却ファン このファンは側面または上部パネルに取り付けられ、自然対流が弱い場所での空気循環を改善します。デバイスの温度に基づいて速度を調整し、静かに動作し、壁に取り付けられたキャビネットに適しています。 製品を見る→ より要求の厳しい場合には、列内のクーラー、後部ドアの熱交換器、および内蔵型の空調ラックを利用できます。ラック1台あたりの容量がおよそ10kW以上になり、室内に十分な空調空気を供給できない場合に必要となります。ただし、ほとんどのサーバー ルームやネットワーク クローゼットでは、クリーンなエアフロー パターン、通気ドア、サーモスタット制御のファンを組み合わせることで、数分の 1 のコストで信頼性の高いラック冷却を実現します。追加の冷却ハードウェアは、部屋自体が総熱負荷を遮断できる場合にのみ有効であることに注意してください。ラックは部屋に依存し、部屋は空調システムに依存します。
サーバー ラックに関して最も意味のある測定値は、部屋の平均値ではなく、機器の入口温度です。温度センサーをラックの前面、高さの中ほどに配置し、数週間記録します。ワークロードや部屋の冷却サイクルに応じて温度がどのように変化するかを確認でき、そのデータを使用してファンのしきい値を設定できます。
ラック入口温度が推奨範囲を超えると、相対故障率が上昇します。
入口温度のわずかな上昇でもコンポーネントにストレスが加わります。そのため、ラックを ASHRAE 推奨帯域内に維持することが現実的な信頼性計画となります。避けるべきよくある間違い:
推奨範囲の上限近くでラックを稼働させる場合のエネルギーに関する議論もあります。空調システムは、必要以上に空間を冷たく保とうとするため、過冷却が度合い増すごとに、通常、冷却エネルギー消費量が約 2 ～ 4% 増加します。適切な換気と放熱を実践することで、上記のラックレベルの対策を補完できます。
ASHRAE では、ラックの吸気温度を 18°C ～ 27°C に保つことを推奨しています。ほとんどの IT 機器はこの範囲内で確実に動作します。安全性とエネルギーコストのバランスをとるための実際的な目標は 22 ～ 25°C です。
経験則として、温度差が 11°C の場合、熱負荷は 1 キロワットあたり約 160 CFM になります。したがって、4 kW ラックには、前面吸気全体に約 640 CFM が必要です。
これは、熱い空気をキャビネットから排出したり、冷たい空気をキャビネット内に移動したりするラックマウント ファン パネルです。サーモスタット制御は、温度設定値を超えた場合にのみファンを作動させ、エネルギーを節約し、連続的なファンの騒音を低減します。
単一ラックの場合は必須ではありませんが、ラックを前後に並べることで、高温の排気が吸気口に再循環するのを防ぎます。完全な封じ込めにより、広い部屋の冷却エネルギーが大幅に削減されます。
小さなクローゼットはミニスプリットユニットやポータブルユニットで解決できるかもしれませんが、ウィンドウエアコンは正確な湿度と温度の制御に欠けており、通常はラックの前面全体に空気を均等に分配できません。継続的な IT 負荷には専用の冷却をお勧めします。
ブランキング パネルは、空の U スペースを通る空気流の再循環をブロックします。これらがないと、冷気が機器の吸気口を迂回し、熱気がラックにループして戻ってくるため、部屋が涼しい場合でも温度が上昇します。
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