Вентиляция для телекоммуникационного шкафа

Основы охлаждения сетевых шкафов

Современное компьютерное сетевое оборудование и питание уменьшается со временм. Проблема вывода и рассеивания тепла становиться все важнее. У данного оборудования есть специальные требования по нужной температуры для работы. Если его монтируют внутри сетевых и серверных шкафов, то температура может сильно повышаться и перегревать оборудование. Перегрев негативно влияет на работу, на производительность, на надежность и может привести к сбоям и поломкам. Повышение температуры внутри сетевого шкафа - это негативный фактор, который негативно влияет на оборудование. Ухудшается надежность, производительность и повышается вероятность сбоев. Требования по охлаждению нужно учитывать на начальном этапе конструирования. Ведь наличие эффективного охлаждения помогает с теплоотводом от оборудования внутри телекоммуникационного шкафа.

Перенос тепла

Перенос тепла осуществляется через:

• излучение,
• теплопроводность,
• естественную или принудительную конвекцию,
• с помощью электромагнитных волн,
• при непосредственном контакте объектов.

Отвод тепла осуществляется комбинацией всех данных способов. Но, иногда акцент делается на одном способе. Основной принцип уменьшение температуры внутри шкафа - вывод тепла из шкафа, через подачу холодного воздуха к местам, где это нужно.

Наиболее часто используемые методы охлаждения сетевых шкафов:

• естественная конвекция,
• принудительная конвекция (например, созданная вентиляторами),
• кондиционирование воздуха.

Естественная конвекция

Естественная конвекция - это процесс передачи тепла от более нагретых к менее нагретым частям среды без помощи внешних источников энергии. Этот процесс происходит из-за того, что более нагретые части среды имеют большую плотность и занимают больший объем, чем холодные части. В результате этого более нагретые слои среды начинают подниматься вверх, а холодные слои опускаться вниз. Этот процесс продолжается до тех пор, пока вся среда не достигнет одинаковой температуры. Естественная конвекция является одним из основных способов передачи тепла в природе и используется в различных технических устройствах, таких как радиаторы, котлы, термостаты и т.д. Она также играет важную роль в процессах испарения и конденсации, которые происходят в атмосфере и на поверхности воды.

Естественная конвекция подходит для оборудования, которое выделяет небольшое количество тепла. Температура сетевых шкафов чаще выше комнатной температуры. Внутренняя компоновка шкафа не должна мешать свободному прохождению потока воздуха. Шкаф должен иметь вентиляционные отверстия сверху и снизу для появления воздушного потока и создания эффекта вытяжки. Наилучшим путем циркуляции воздуха внутри сетевого шкафа является вариант, когда воздух всасывается через дно и выходит через верхнюю крышку шкафа. Верхняя крышка шкафа может быть как сплошной, так и содержать съемные панели. Её создают вентилируемой или невентилируемой. Вариант сплошной крышки дешевле. В этом случае отсутствует доступ сверху и усложняется ввод кабелей или создание вентиляционных отверстий. Вариант вентилируемой крышки обеспечивает естественный отток нагретого воздуха и позволяет поддерживать низкую температуру внутри. Некоторые производители предлагают вентилируемые крышки с заранее подготовленными местами для крепления вытяжного вентилятора.

Серьезной проблемой, связанной с входом потока воздуха в монтажный шкаф, является попадание пыли и других посторонних частиц. Жалюзи являются популярным решением проблемы входа и выхода воздуха для конвекционного охлаждения, поскольку предоставляют некоторую защиту против пыли, при этом скрывая содержимое шкафов.

Принудительная конвекция

Принудительная конвекция - это вид теплообмена, при котором движение воздуха или жидкости создается с помощью специальных устройств, таких как вентиляторы, насосы или электрические двигатели. Этот вид конвекции используется в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, а также в промышленных процессах, где требуется быстрое перемещение больших объемов воздуха или жидкости.

В случаях, где естественная конвекция невозможна, может использоваться принудительная конвекция посредством осевых и центробежных вентиляторов. Разница между осевым и центробежным вентилятором в их характеристиках потока и создаваемого избыточного давления. В осевом вентиляторе потоки воздуха направлены вдоль оси вращения крыльчатки, такие вентиляторы могут обеспечивать высокую скорость потоков. Но, они подходят только для шкафов с малым или средним обратным давлением, где сопротивление потоку, оказываемое оборудованием монтажного шкафа, мало.

В центробежных вентиляторах потоки воздуха обычно направлены перпендикулярно оси вращения крыльчатки. Они подходят для средних и высоких потоков воздуха при большом обратном давлении. Комбинация осевых и центробежных вентиляторов иногда работает наилучшим образом в шкафах с высокой плотностью монтажа оборудования.

Осевые вентиляторы

Существует несколько таких типов вентиляторов.

Наиболее популярны:

• пропеллерный вентилятор (propeller),
• вентиляторы с цилиндрическим кожухом (tube-axial),
• с направляющим аппаратом (vane-axial).

Пропеллерные вентиляторы наиболее просты. Они состоят только из мотора и пропеллера. Из-за слабой производительности при сопротивлении потоку или обратном давлении и возможность турбулентности, вызванной воздушными вихрями, делает их неподходящими для сетевых шкафов. Осевой вентилятор с цилиндрическим кожухом – наиболее распространенный вид, используемый в системах охлаждения для электроники. Он подобен пропеллерному вентилятору, за исключением отрезка цилиндрической трубы, помещенной вокруг пропеллера для уменьшения воздушных вихрей. Осевые вентиляторы с направляющим аппаратом дополнены направляющими, которые расположены за крыльчаткой, чтобы ламинизировать вихревой поток воздуха.

Обычно используемые для вытяжки нагретого воздуха из системы, а также для обдувания каких-либо греющихся узлов, осевые вентиляторы на подшипниках весьма долговечны. Вытяжные вентиляторы могут быть вмонтированы внутри или снаружи верхней крышки монтажного шкафа. В некоторых системах вытяжные вентиляторы также устанавливаются на передней, задней или боковых стенках.

Центробежные вентиляторы

Центробежные вентиляторы - это тип вентиляторов, в которых воздух или газ движется под действием центробежных сил, создаваемых вращающимся ротором. Они используются в различных отраслях промышленности, таких как производство, металлургия, энергетика и т.д., где требуется перемещать большие объемы воздуха или газов на большие расстояния. Центробежные вентиляторы могут иметь различную конструкцию, но все они работают по одному принципу. Ротор вращается вокруг своей оси, создавая поток воздуха или газа, который затем направляется в сторону от центра ротора. При этом воздух или газ ускоряется и движется с высокой скоростью, что позволяет ему преодолевать большие расстояния и достигать удаленных точек. Одним из главных преимуществ центробежных вентиляторов является их высокая эффективность. Они могут обеспечивать высокую скорость потока воздуха или газа при низком энергопотреблении, что делает их экономически выгодными для использования в промышленных системах. Кроме того, центробежные вентиляторы имеют низкий уровень шума и вибрации, что делает их более комфортными для работы в условиях производственных помещений.

Когда в монтажном шкафу плотно размещено оборудование, вытяжных вентиляторов из-за высокого сопротивления воздуха может оказаться недостаточно, чтобы удалить нагретый воздух. В таких случаях используются центробежные вентиляторы, чтобы задувать холодный воздух из окружающего помещения в шкаф.

Центробежный вентилятор может использоваться снизу, чтобы создавать повышенное давление внутри шкафа. Тогда нагретый воздух может выводиться через вентиляционные отверстия в верхней крышке шкафа. Здесь важно именно нагнетание воздуха в шкаф, чтобы через небольшие щели вокруг дверей и через другие отверстия воздух только выходил, препятствуя, таким образом, проникновению пыли и грязи через эти отверстия. Иногда посредством добавления вытяжного вентилятора сверху можно улучшить циркуляцию воздуха. Большинство центробежных вентиляторов имеют фильтр со стороны входа воздуха, чтобы препятствовать проникновению пыли и грязи в шкаф.

Выбирая вентиляторы, обращайте внимание на уровень шума. Центробежные вентиляторы, обычно, имеют уровень шума от 50 до 65 децибел, тогда как для осевых типичны от 30 до 55 децибел. Проектировщики должны гарантировать, что вентиляторы обеспечивают достаточный расход воздуха (обычно измеряемый в кубических футах в минуту, cfm) в условиях реальной величины обратного давления. Большинство производителей устройств прилагают график производительности, который показывает расход воздуха при различных уровнях обратного давления. Требования по обратному давлению должны определяться путем опытных замеров – они не могут быть рассчитаны.

Тщательный подход к расположению вентиляторов в сетевых шкафах улучшает эффективность охлаждения. Устанавливайте центробежные вентиляторы возле входных отверстий для холодного воздуха, предпочтительно в нижней части шкафа, подальше от крупных источников тепла, таких как трансформаторы и источники питания. Наиболее тепловыделяющие устройства надо помещать у выхода, чтобы нагретый воздух сразу выходил наружу. Также, избегайте негерметичностей на пути потока между входными и выходными вентиляционными отверстиями, которые будут нарушать эффективность воздушного потока.

Вентиляционные панели

Шкафы с таким оборудованием, как крейты, сервера, ящики и полки все же могут содержать перегревающиеся места, которые трудно охладить в виду ограниченного потока воздуха. Таким образом, в добавление к нагнетательным и вытяжным вентиляторам, используются вентиляционные панели, чтобы направить потоки воздуха в подобные места. Такая панель представляет собой несущий каркас с рядом небольших осевых вентиляторов, соединенных последовательно и подсоединенных к общему источнику питания. Эта панель может быть установлена непосредственно под чувствительным оборудованием или перегревающимся местом.

Кондиционирование воздуха

Для большинства приложений комбинация естественного удаления воздуха и вентиляторов поможет достичь желаемых результатов. Для критических и особо чувствительных к перегреву систем, а также для герметичных шкафов, кондиционеры обеспечивают максимальную возможность для отвода тепла. Они также позволяют охлаждать шкафы до температуры ниже, чем температура окружающей среды.

Типичный кондиционер для шкафа имеет два теплообменника. Внутренний вентилятор затягивает горячий воздух в теплообменник внутри шкафа и вдувает охлажденный воздух обратно в шкаф. Поглощенное тепло передается внешнему теплообменнику, который охлаждается внешним воздухом с использованием другого вентилятора. Кондиционер использует сжатый фреон или другой хладагент для процесса охлаждения.

Большинство шкафов с кондиционерами герметичны, и внутри шкафа циркулирует один и тот же объем воздуха. Это защищает шкаф от проникновения внутрь влажного воздуха, создающего конденсат, который, в свою очередь, может повредить чувствительное оборудование. Однако, если шкаф негерметичен, и внутренние компоненты находятся при температуре более низкой, чем температура окружающей среды, то чтобы предотвратить образование конденсата, понадобятся силикагель или другие удаляющие влагу средства. Чтобы подобрать кондиционер для серверного шкафа, используйте программное обеспечение, предоставленное производителем.

Как охладить серверный шкаф — 3 варианта решения

Создать оптимальную температуру для сетевого оборудования — одна из важнейших задач. Поэтому так важно позаботиться об охлаждении серверного шкафа. Ели вы берете телекоммуникационный шкаф с перфорированными стенками и дверями, а само помещение, где он стоит, хорошо вентилируется, этого хватит для роутеров и коммутаторов.

№1: Установить вентиляторы

Проще всего охладить телекоммуникационное оборудование с помощью вентилятора. Обычно в серверных шкафах предусмотрены места под кулеры определенного размера. Самый популярный вариант — 120х120 мм. Отметим, что кулеры могут поставляться как с кабелем, так и без него. Первый вариант, особенно удобен, если он оснащен евророзеткой. Вентилятор для настенного шкафа — хорошее решение, а вот напольному обычно нужно больше.

№2: Поставить вентиляторные блоки и/или полки

Такой аксессуар хорош для напольных серверных шкафов. Вентиляторные блоки представляют собой металлические боксы, в которых стоит 2-6 кулеров.

Лучше всего устанавливать блоки с вентиляторами в верхней и нижней крышках телекоммуникационного шкафа. Так нижний блок будет нагнетать холодный воздух в корпус конструкции, а верхний — отбирать нагретый воздух и выводить его за пределы шкафа.