В прошлый раз я рассказал про тернистый путь проектирования и производства корпуса для сервера первого поколения. Про 2 года, которые пришлось потратить на «допиливание» конструкции, чтобы ей было удобно пользоваться и одновременно чтобы она была недорогой в производстве. На текущий момент в работе порядка 7000 серверов с корпусом первого поколения.
Охлаждение
Для более производительных процессоров требовалось улучшить отвод тепла во избежание перегрева и здесь мы уперлись в ограничения, связанные с размерами серверных корпусов . Из теории моделирования систем охлаждения электроники известно, что есть два возможных вариантов отвода тепла -естественное и принудительное. Воздушное принудительное охлаждение в первом поколении корпусов используется для охлаждения процессора и для обдува дисков -все как в обычном системном блоке, но … ввиду отсутствия стенок корпуса воздушные потоки разнонаправлено и свободно циркулируют вокруг компонентов сервера. Горячий воздух непрерывно смешивается с прохладным вокруг пластины и даже создание «холодного» и «горячего» коридора не привело к ожидаемым результатам. Горячий коридор был условно горячим, ибо воздух из «холодного» коридора мог свободно перемещаться в «горячий», ввиду большого свободного пространства между корпусами. Так же было множество технологических зазоров, через которые воздух проходил между коридорами. И вот тогда появилась идея …
И да придёт FanWALL
Появилась идея отделить горячий коридор от холодного поликарбонатом с отверстиями напротив каждой корпуса. Идея сама по себе не нова и не содержит новаторских технических решений, многие дата центры ее успешно применяют на своих площадках для принудительной циркуляции воздуха и охлаждения. Однако «изюминка» в моем варианте исполнения все же была. Но о ней я расскажу позже. Был закуплены листы прозрачного сотового поликарбоната размером 2100х1600х8, которые были распилены по размеру стеллажа и было просверлено 72 отверстия(по количеству серверов) диаметром 80мм.
Первый эскиз от руки на листке бумаги выглядел так:
Сразу же стало понятно, что для эффективного охлаждения надо воздушному потоку «помочь», установив дополнительные вентиляторы. Так появилась стена из поликарбоната со встроенными в неё вентиляторами в дальнейшем получившая название FanWALL. Идеальным вентилятором, на момент сборки тестового экземпляра FanWALL, показался кулер диаметром 90мм c 1800 оборотов/минуту питающийся от 12 вольт постоянного напряжения.
Первый экземпляр был собран мной самостоятельно, после чего был написан мануал для сборки конструкции инженерами. В процессе сборки пришлось столкнуться с проблемой соединения всех проводов от кулеров в единый жгут-пришлось монтировать небольшие распределительные коробки с клемниками внутри, а разъёмы кулеров отрезать, провода зачищать и объединять вместе через клемники под винтовой зажим. Блоком питания для нашей конструкции стал обычный компьютерный блок питания на 400Вт с некоторой доработкой-ненужные провода были выпаяны, а сам блок питания переведен в режим постоянно работающего путем запаивания перемычки внутри.
Первый запуск, слезы на глазах, все красиво, все крутится и вертится и снова вылезла проблема. Проблема обозначилась в греющихся проводах ШВПТ-М (ШВПТ,ШВП-М) .Сечение провода 0,2мм оказалось недостаточным . Пришлось разбить всю конструкцию на две автономные части по питанию с двумя отдельными блоками питания-верхнюю и нижнюю. Ток через провода упал вдвое и провода перестали нагреваться. Тут же сами собой напросились регуляторы оборотов для вентиляторов. Это и стало той самой "изюминкой" о которой я упомянул ранее. Решено было поставить два (по количеству блоков питания) ШИМ регулятора мощности MP4511 6-30В 80А .
Такая связка помогает в случае необходимости регулировать скорость оборота вентиляторов, а такая необходимость была, т.к холодный воздух поступает снизу, значит воздух снизу холоднее, чем у потолка серверной. Таким образом, верхняя часть вентиляторов должна вращаться быстрее чтобы обеспечивать одинаковое охлаждение серверов и регулятор оборотов нам в этом помог.
После монтажа нескольких стеллажей с FanWALL и тестировании ее на «живых» серверах под нагрузкой результат был положительным, температура процессоров снизилась на несколько градусов. Однако и этого нам показалось мало. Было решено заменить вентиляторы с 1800 оборотов/минуту и 32 CFM на высоко оборотистые вентиляторы со скоростью 2500 оборотов/минуту и 42 CFM. Дополнительные 5 вентиляторов по центру стеллажа потребовалось выделить для организации охлаждения полок с коммутаторами и автоматами ввода резерва (ATS) Сейчас находятся в работе порядка 64-х стеллажей с FanWALL.
Схема c вентиляторами в совокупности с прямым фрикулингом оказалась простой с точки зрения сборки (два стеллажа собираются одним инженером в течении дня), эффективной с точки зрения энергопотребления, дешёвой в обслуживании(периодически требуется замена вышедших из строя вентиляторов силами инженеров без привлечения сторонних подрядных организаций) и не дорогой с точки зрения финансовых затрат на изготовление.