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Heim / Nachricht / Branchennachrichten / Server-Rack-Klimaanlage: Kühlmethoden, CFM-Leitfaden und Best Practices
Für IT-Administratoren ist es eine vertraute Szene: Ein 42U-Rack in der Nähe der Ecke eines Serverraums läuft die meiste Zeit des Jahres einwandfrei und gibt im Sommer dann Temperaturwarnungen aus. Der Raumthermostat zeigt 22 °C an, aber die Luft, die durch die Schalter strömt, hat eine Temperatur von über 30 °C. Das Problem ist nicht die Kühlkapazität des Raums, sondern die Klimaanlage auf Rackebene oder deren Fehlen.
Bei der Klimatisierung von Server-Racks geht es darum, die Wärme auf Schrankebene zu verwalten: ausreichend kühle Luft an die Vorderseite des Racks zu leiten, heiße Abluft von der Rückseite abzuleiten und Hardware auszuwählen, die diesen Luftstrom unterstützt. In diesem Leitfaden erfahren Sie, welche Wärmelasten Sie erwarten können, wie Sie den Kühl- und Luftstrombedarf berechnen und welche Rack-Komponenten die Wärmeleistung tatsächlich verbessern.
Die Rack-Einlasstemperatur entspricht nicht der Raumtemperatur. Das Technische Komitee 9.9 des ASHRAE empfiehlt, die Einlasslufttemperatur der IT-Geräte zwischen 18 °C und 27 °C (64,4–80,6 °F) zu halten. Wenn Racks kein Luftstrommanagement haben, kann die heiße Abluft über die Oberseite und um die Seiten der Schränke herum zirkulieren, wodurch die Einlasstemperaturen weit über den Raumdurchschnitt steigen.
Zwei Fakten erklären, warum die Kühlung auf Schrankebene wichtig ist:
So kann ein Rack auf dem Raumthermostat gut aussehen, während sich im oberen Bereich des Schranks bereits Hotspots bilden. Eine geplante Kühlung auf Rack-Ebene verhindert, dass diese Hotspots zu Ausfällen führen.
Ausgangspunkt ist die Wärmebelastung. Nahezu die gesamte elektrische Energie, die ein Server oder Switch verbraucht, wird in Wärme umgewandelt, sodass Sie die Wärmeabgabe des Racks abschätzen können, indem Sie den Stromverbrauch jedes installierten Geräts summieren.
Typische Heizleistung nach Gerätetyp; repräsentative Volllastwerte für gängige Rack-Geräte.
Sobald Sie die gesamte Kilowattzahl haben, sind zwei Umrechnungen nützlich:
| Regallast | Wärmeleistung (BTU/h) | Ca. Benötigter Luftstrom (CFM) |
|---|---|---|
| 2 kW | 6.826 | 320 |
| 4 kW | 13.652 | 640 |
| 6 kW | 20.478 | 960 |
| 8 kW | 27.304 | 1.280 |
| 10 kW | 34.130 | 1.600 |
Beispiel: Ein Rack mit acht 500-W-Servern verbraucht 4 kW. Das sind etwa 13.650 BTU/h Wärme. Bei einem Standard-Delta von 11 °C benötigt das Rack einen Luftstrom von etwa 640 CFM. Wenn die Raumversorgung nur die Hälfte davon liefert, steigen die Vorlauftemperaturen stetig an.
Die Angaben auf dem Typenschild sind Worst-Case-Werte und die gemessenen Belastungen liegen oft 10–30 % niedriger. Dennoch sollten Sie den Luftstrom für eine realistische Spitzenlast dimensionieren, da es immer dann zu Kühlproblemen kommt, wenn die Last am höchsten ist.
Bevor Sie Lüfter oder spezielle Kühleinheiten hinzufügen, klären Sie die Grundlagen. Nahezu alle Rack-Montagegeräte sind für einen Luftstrom von vorne nach hinten ausgelegt: Kühle Luft tritt von vorne ein und warme Luft tritt von hinten aus. Alles, was diesen Weg unterbricht – eine Glastür, die den Einlass blockiert, eine Rückwand an der Wand oder offene U-Räume, die die Warmluftzirkulation ermöglichen – verringert die Kühlwirkung.
Luftstrom von vorne nach hinten: Kühlzufuhr gelangt durch die perforierte Tür; Die Abgasaustritte des Geräts sind nach hinten gerichtet.
Praktische Schritte zur Verbesserung der Luftzirkulation auf Rackebene:
Die Umwälzung ist der Hauptgrund dafür, dass die Rack-Einlasstemperaturen die Raumtemperatur übersteigen. In einem Raum, in dem auf dem Thermostat eine Temperatur von 22 °C angezeigt wird, kann ein nicht verwaltetes Rack Luft mit 28–30 °C in die oberen Fächer saugen. Eine schlechte Luftstrommischung kann 20–30 % der verfügbaren Kühlkapazität verschwenden, eine Zahl, die bei Effizienzbewertungen von Rechenzentren häufig genannt wird. Weitere Informationen zum Zusammenspiel von Luftstrom und Gehäusedesign finden Sie unter wie das Luftstrommanagement in Netzwerkschränken eine Überhitzung von IT-Geräten verhindert .
Auch Schranktüren spielen eine direkte Rolle bei der Kühlung. Eine solide Vordertür mit einer großen Glasscheibe lässt fast keinen freien Raum für das Eindringen von Luft, sodass der Schrank zu einer toten Zone wird. Für Racks mit aktiven Switches und Servern sind perforierte Türen oder Türen, die speziell für die Belüftung konzipiert sind, die bessere Wahl. Hochbelüftete Türen sorgen für Sicherheit und lassen gleichzeitig kalte Luft an die Geräte gelangen:
Belüftete Vordertür für robusten, schalldichten Serverschrank Diese belüftete Tür sorgt für Luftzirkulation bei gleichzeitiger Wahrung der Sicherheit und erfüllt den Kühlbedarf aktiver Switches und Server. Es trägt etwa 1000 kg, bietet optional gebogene Rahmen und passt in Standard-19-Zoll-Racks. Produkt anzeigen → Für Schränke, die an warmen Orten stehen oder dichte Geräte enthalten, ist ein Rack-Lüfter eine kostengünstige und effektive Ergänzung. Ein 1U- oder 2U-Lüfterpanel wird direkt im Rack montiert und saugt entweder heiße Luft aus der Rückseite ab oder drückt kühle Luft nach vorne. Die nützlichsten Versionen verfügen über einen Thermostatschalter, sodass die Lüfter nur laufen, wenn die Innentemperatur einen bestimmten Wert überschreitet. Das spart Energie und reduziert die Geräuschentwicklung im Vergleich zum kontinuierlichen Lüfterbetrieb.
Thermostatgesteuerte Rack-Lüftereinheit für Serverschränke Dieses Lüfterpanel ist eine kostengünstige Kühlzusatzlösung für warme Racks. Es wird in einem 1U- oder 2U-Raum montiert und läuft nur, wenn die Innentemperatur einen eingestellten Wert überschreitet, wodurch Energie gespart und Geräusche reduziert werden. Produkt anzeigen → Geschlossene Schränke und Wandgehäuse benötigen möglicherweise noch einfachere Zirkulationshilfen. In den Seiten- oder Oberplatten kann ein Kühlventilator des Schranks montiert werden, um die interne Luftbewegung in Räumen mit schwacher natürlicher Konvektion zu verbessern. Es ist eine praktische Option für Wandschränke in Fluren, Geschäften und kleinen Büros, wo ein vollständiges Präzisionskühlsystem nicht gerechtfertigt ist.
Kompakter intelligenter Lüfter für Netzwerkschränke Dieser Lüfter wird in Seiten- oder Oberplatten montiert, um die Luftzirkulation dort zu verbessern, wo die natürliche Konvektion schwach ist. Es passt die Geschwindigkeit an die Gerätetemperatur an, arbeitet leise und eignet sich für Wandschränke. Produkt anzeigen → In anspruchsvolleren Fällen sind Reihenkühler, Wärmetauscher an der Hintertür und in sich geschlossene, klimatisierte Racks erhältlich. Diese werden erforderlich, wenn ein einzelnes Rack etwa 10 kW oder mehr erreicht und der Raum nicht ausreichend klimatisierte Luft liefern kann. Bei den meisten Serverräumen und Netzwerkschränken sorgt die Kombination aus sauberen Luftströmungsmustern, belüfteten Türen und thermostatgesteuerten Lüftern jedoch für eine zuverlässige Rackkühlung zu einem Bruchteil der Kosten. Denken Sie daran, dass zusätzliche Kühlgeräte nur dann wirksam sind, wenn der Raum selbst die gesamte Wärmelast ableiten kann: Das Rack hängt vom Raum ab und der Raum ist von der Klimaanlage abhängig.
Der aussagekräftigste Messwert für ein Server-Rack ist die Einlasstemperatur der Geräte, nicht der Raumdurchschnitt. Platzieren Sie einen Temperatursensor etwa auf halber Höhe vorne am Rack und protokollieren Sie ihn einige Wochen lang. Sie werden sehen, wie sich die Temperatur mit der Arbeitsbelastung und den Raumkühlungszyklen ändert, und Sie können diese Daten verwenden, um Lüfterschwellenwerte festzulegen.
Die relative Ausfallrate steigt, wenn die Rack-Einlasstemperatur über den empfohlenen Bereich steigt.
Schon ein geringer Anstieg der Einlasstemperatur erhöht die Belastung der Komponenten, weshalb es ein praktischer Zuverlässigkeitsplan ist, die Racks innerhalb des von ASHRAE empfohlenen Bereichs zu halten. Häufige Fehler, die Sie vermeiden sollten:
Es gibt auch ein Energieargument dafür, Racks nahe dem oberen Ende des empfohlenen Bereichs zu betreiben. Jeder Grad an Unterkühlung erhöht in der Regel den Kühlenergieverbrauch um etwa 2–4 %, da die Klimaanlage härter arbeitet, um den Raum kälter als nötig zu halten. Geeignete Belüftungs- und Wärmeableitungsmaßnahmen ergänzen die oben beschriebenen Maßnahmen auf Rackebene.
ASHRAE empfiehlt, die Rack-Einlassluft zwischen 18 °C und 27 °C zu halten. In diesem Bereich laufen die meisten IT-Geräte zuverlässig; 22–25 °C sind ein praktischer Zielwert, um Sicherheit und Energiekosten in Einklang zu bringen.
Als Faustregel gilt etwa 160 CFM pro Kilowatt Wärmelast bei einem Temperaturunterschied von 11 °C. Ein 4-kW-Rack benötigt daher etwa 640 CFM über den vorderen Einlass.
Es handelt sich um ein Rack-Lüfterpanel, das heiße Luft aus dem Schrank heraus und kühle Luft hinein befördert. Die Thermostatsteuerung aktiviert die Lüfter nur, wenn ein Temperatursollwert überschritten wird, wodurch Energie gespart und der kontinuierliche Lüftergeräuschpegel reduziert wird.
Bei einem einzelnen Rack ist dies nicht zwingend erforderlich, aber die Ausrichtung der Racks von vorne nach vorne und von hinten nach hinten verhindert, dass heiße Abgase in die Ansaugöffnungen zurückfließen. Durch die vollständige Eindämmung wird die Kühlenergie in größeren Räumen spürbar reduziert.
Bei kleinen Schränken ist ein Mini-Split-Gerät oder ein tragbares Gerät möglicherweise ausreichend, Fensterklimaanlagen verfügen jedoch nicht über eine präzise Steuerung der Luftfeuchtigkeit und Temperatur und können die Luft in der Regel nicht gleichmäßig über die Regalfronten verteilen. Für kontinuierliche IT-Lasten wird eine dedizierte Kühlung empfohlen.
Blindplatten blockieren die Luftzirkulation durch leere U-Räume. Ohne sie umgeht kalte Luft die Geräteeinlässe und zirkuliert heiße Luft zurück in das Rack, sodass die Temperaturen auch dann steigen, wenn der Raum kühl ist.
Wir sind ein Unternehmen, das hauptsächlich an der Herstellung von Netzwerkkabinett, Ladewagen und anderen Infrastrukturen beteiligt ist.
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