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特にサーバーなどのネットワーク機器は、密閉された空間内でかなりの熱を発生させます。技術の進歩により、現代のサーバーはよりコンパクトになり、CPUも高速化し、発熱量も増加しています。この熱が適切に管理されなければ、データセンターの気候制御システムに負荷をかける可能性があります。実際、中規模データセンターの部品が生み出す熱は、冬に家を暖めるのに必要な熱に匹敵します。
サーバーやその他のネットワーク機器が過熱すると、故障したり寿命が短くなることがあります。熱によるダメージはすぐには気づかないかもしれません。ネットワークノードのクラッシュやハードウェアの故障などの問題を引き起こし、長時間のダウンタイムを招くことがあります。サーバールームには、強力なエアコンや床付き床式冷却システムなどの特殊な冷却システムが一般的に装備されており、高い冷却需要に対応できます。しかし、ネットワーク機器を収める個々のキャビネットに十分な換気があることも重要です。データセンターの温度が低くても、空気の配分が最適でない場合、キャビネットは過熱することがあります。
サーバーキャビネットを冷やす最良の方法
ドアの穴あき、キャビネットのサイズ、部品の種類など、いくつかの変数がキャビネット内の温度に影響を与えます。適切な空気の流れを確保することが、ネットワーク機器を冷やす最も簡単な方法です。目的は、キャビネット内の位置に関係なく、各サーバー、ルーター、スイッチが十分な冷却空気を受け取ることです。機器メーカーはこの分野でほとんど指導していませんが、基本的な方法でキャビネットの換気を最適化できます。
1. キャビネット扉の通気性を高める
良好な空気の流れを確保するために、多くのサーバーメーカーはキャビネットドアの前面と背面に少なくとも63%の開放面積を設けることを推奨しています。これはキャビネットの扉を完全に取り外したり、穴あきの扉を持つキャビネットを使うことで実現できます。ほとんどのサーバーやネットワーク機器には内部ファンがあるため、データセンターに十分な空調があれば、開閉または穴あきドアが十分な換気を提供することが多いです。さらに、側面壁のあるキャビネットを使うことで、一方のキャビネットからの空気が隣接するキャビネットの熱気と混ざるのを防ぐことができます。
2. 必要な対流冷却の種類を決定する
2.1 自然対流冷却:
キャビネットの周囲の温度が内部温度より低い場合、熱は自然に暖かい環境から冷たい環境へ移動します。このシンプルな方法は、キャビネットの壁を通して自然に熱が放出されることに依存しています。しかし、特に温度差が部品を十分に冷却できない場合は効果が劣ることが多いです。
2.2 強制対流冷却:
ファンやブロワーは、熱の高い場所から冷たい場所への熱伝達を促進し、これらの境界での抵抗を減らすことができます。ファンは強制対流冷却の手頃な解決策を提供し、内部温度の低下に役立ちます。しかし、外気にほこりや油のような汚染物質が含まれていると、それらが電気部品に付着することがあります。そのような場合には、閉ループの空気対空気熱交換器の使用が推奨されますが、冷却には依然として周囲の空気温度に依存します。
2.3 アクティブ対流冷却:
自然対流や強制対流では部品を十分に冷却できない場合、**エアコン**が必要になる場合があります。エアコンは閉ループ制御システムで動作しており、汚れや液体などの環境要因から部品を保護する必要がある場合に不可欠です。LeipoleのLP4000N-1のようなエンクロージャーは、部屋全体やデータセンターを冷却するのではなく、エンクロージャー全体だけを冷却することでエネルギーを節約できます。冷却能力の計算は、適切なサイズのエアコンを選ぶ上で重要なステップです。キャビネット式エアコンの冷却能力は300から6,000ワット(1,000 BTU/時間から20,000 BTU/時間)の範囲です。適切なシステムを選ぶためには正確な計算が必要です。
3. 最適な機器配置とサーバーファン
キャビネットの過負荷を避けてください。通常は容量の約75%から80%まで満たせば十分です。サーバーの列間に少なくとも1Uの間隔を保ち、前後の換気を確実にしてください。機器とキャビネットの前後の間に少なくとも4cmの隙間を空けてください。キャビネット内の未使用スペースをブランキングパネルで塞ぎ、温風と冷たい空気が混ざるのを防ぎましょう。換気を改善し、ファンを設置してキャビネット内の空気を積極的に循環させましょう。最も一般的なタイプのキャビネットファンは、キャビネット上部に取り付けられたファンパネルで、底から空気を引き込むか、ドアを通して空気を吹き出します。特定のエリアをターゲットに冷却する場合は、キャビネット内にファンやファンパネルを設置してください。
4. 温度のモニタリング
安全な温度範囲内で部品が動作するように、キャビネット内部の状態を監視してください。以下は以下の方法です:
シンプルな温度計:キャビネットに温度計を入れて定期的に温度を測ってください。この方法は安価ですが、気温が上昇しすぎると手動で制御する必要があります。
サーモスタット:サーモスタットはキャビネットの温度が設定値を超えると自動的にファンを作動させ、手動で作業せずに安全な温度内に保つことができます。
SNMPセンサーおよびIPアクセス可能なセンサー:M1anyネットワーク機器には内蔵のSNMPまたはIPアクセス可能なセンサーがあり、内部温度を示します。この方法は、温度が最も重要な場所に配置されているため好まれ、先進的な冷却戦略と技術的洞察基本および中級の冷却技術を超えて、高度な戦略や技術によりサーバーキャビネットの気候制御をさらに最適化できます。以下は考慮すべき追加の方法や革新です。
5. 液体冷却ソリューション
直送チップ液冷:
直送液冷は、CPUやGPUなどサーバーの最も高温の部品に直接冷却液を循環させる方法です。この方法は熱源から直接取り除くため非常に効率的であり、より高い性能と信頼性を実現しています。
浸潤冷却:
浸水冷却は、サーバーを熱伝導性があり絶縁性のある液体に浸すことを指します。この方法は優れた冷却効率を提供し、エアコンの必要性を大幅に減らせます。浸水冷却は、従来の空冷方法では不十分な高密度データセンターで特に効果的です。
6. ホット通路/冷たい通路収容
ホット通路封じ込め:
ホット通路封じ込めシステムでは、サーバーキャビネットから排出される熱気が封じ込められ、他のサーバーの冷却入口から遠ざけられます。この方法は熱い空気と冷たい空気の混ざり合いを防ぎ、エアコンの効率を向上させます。
コールド通路封じ込め:
コールド・アイル・コンテインメントは、特定の通路内に冷たい空気を閉じ込め、それをサーバーの吸気口に導くことです。これにより、サーバーに届くのは冷たい空気のみとなり、冷却効率を最大化し、空調システムの負荷を軽減します。
7. 自由冷却
エアサイドエコノマイザー:
エアサイドエコノマイザーは、機械的冷却の必要性を減らすために冷たい外気を取り込みます。外部の温度がデータセンター内の温度より低い場合、これらのシステムは自然冷却を活用することでエネルギーコストを大幅に削減できます。
水辺の節約策:
水辺のエコノマイザーは、川や湖などの冷たい外部水源を利用して、冷却システムで使用される水の温度を下げます。この方法は特に寒冷な気候の地域で効果的です。
8. 高度な監視・管理システム
DCIM(データセンターインフラ管理)ツール:
DCIMツールは、電力、冷却、環境条件を含むデータセンターインフラの包括的な監視と管理を提供します。これらのツールは、リアルタイムのデータと分析を通じて冷却システムの性能と効率を最適化するのに役立ちます。
AIと機械学習:
人工知能や機械学習は冷却の必要性を予測し、気候制御システムの最適化に活用できます。過去のデータや現状を分析することで、AIアルゴリズムはリアルタイムで調整を行い、冷却効率を向上させ、エネルギー消費を削減します。
省エネ実践の実施
空調や空調システムの効果をさらに高めるために、以下の省エネ対策を検討してください:
定期的なメンテナンス:
エアコンや冷却システムの定期的なメンテナンスは、最高の効率で稼働させるために非常に重要です。これにはフィルターの清掃、漏れの確認、すべての部品が正しく機能しているかの確認が含まれます。
省エネ機器:
省エネエアコンや冷却機器に投資しましょう。SEER(季節エネルギー効率比)評価が高く、その他の省エネ機能を備えたユニットを探しましょう。
最適化されたエアフロー管理:
サーバーキャビネットやデータセンター内の通気に障害がないか確認しましょう。ブランキングパネルを使って空いたラックスペースを埋め、熱風と冷気の混ざり合いを防ぎましょう。
温度設定ポイント:
データセンターの温度を必要以上に低く設定するのは避けましょう。ASHRAE(米国暖房・冷房・空調技術者協会)は、冷却効率と機器の安全性のバランスを取ったデータセンターの最適な温度範囲に関するガイドラインを提供しています。
レイポール解説
*エアコン付きサーバーキャビネット:
データセンター外、特に冷却インフラのない過酷な環境でサーバーやIT機器を保管する必要がある場合、Leipole IP54 / 4000N-1キャビネットが最適なソリューションです。CNC制御のエアコンユニット(サイズは1,705〜13,650 BTUまたは500〜4,000ワット)は、55°Cまでの温度でも機器を冷やし続けます。 このユニットは幅広い環境での使用を想定して設計されています。また、閉じた冷却回路のおかげで熱の蓄積も防げます。密閉されたケーブルの入口は、暖かい周囲の空気との空気交換を妨げます。機器を設置し、エアコンユニットを接続するだけで、完全で自己完結型の独立したマイクロデータセンターが完成します。内部蒸発器が結露を除去するため、設置作業は不要です。