In un rack o in una sala dati la diagnosi «non abbiamo abbastanza raffreddamento» è di solito sbagliata. La capacità totale è sufficiente; ciò che non basta è l'aria fredda che arriva dove serve. Dominano due meccanismi di perdita:
Aria di bypass. L'aria fredda sfugge verso il ritorno senza attraversare alcuna apparecchiatura: slot di rack aperti, passaggi cavi non sigillati, trafilamenti nel pavimento sopraelevato.
Ricircolo. L'aria calda di scarico ritrova la via verso l'aspirazione. È per questo che gli slot più alti di un rack lavorano spesso dieci gradi più caldi di quelli bassi.
Nessuno dei due compare in un calcolo di capacità totale; entrambi emergono solo in una soluzione di campo. I problemi di data center e armadi sono quindi il caso classico in cui la domanda riguarda la distribuzione, non la media.
Il criterio di accettazione è la temperatura di aspirazione, non quella ambiente
I criteri ASHRAE TC 9.9 sono definiti all'aspirazione dell'apparecchiatura, non come media di sala [1]. L'intervallo raccomandato è 18–27 °C per le classi A1–A4; l'intervallo ammissibile si allarga per classe, da 15–32 °C per A1 a 5–45 °C per A4.
È questo che l'analisi deve monitorare: la distribuzione di temperatura sulla faccia di aspirazione di ogni rack. «La sala è in media a 24 °C» non significa nulla mentre un server nello slot più alto aspira aria a 38 °C.
Sul lato componente: la catena delle resistenze termiche
A scala di scheda e componente il criterio di accettazione è la temperatura di giunzione, e i valori di resistenza termica dichiarati dal costruttore sono misurati secondo la serie JEDEC JESD51 [2]. Il punto da osservare è che quei valori sono misurati su una scheda di prova normalizzata in un ambiente definito — JESD51-2 definisce l'ambiente in convezione naturale e aria ferma [3].
Il flusso nella vostra custodia reale non è quell'ambiente. Applicare direttamente al proprio progetto una resistenza giunzione-ambiente da catalogo è uno degli errori più comuni e più silenziosi. L'approccio corretto è risolvere scheda e custodia in modo coniugato e usare il dato di catalogo solo come verifica di limite superiore.
Decisioni di modellazione
Non modellate ogni server. La geometria interna di decine di server non si può risolvere né occorre farlo. Ogni unità si rappresenta come blocco poroso con portata e carico termico noti. Ciò che conta è che le facce di aspirazione e scarico siano nel posto giusto.
Date la curva del ventilatore; non imponete la portata. Le ventole dei server non sono dispositivi a portata costante; se sale la contropressione, la portata scende. Assumere una portata fissa cancella dal modello l'effetto dell'ostruzione. Si veda la nota sul punto di funzionamento dei ventilatori.
Non trascurate l'irraggiamento nelle custodie chiuse. In una custodia a bassa densità raffreddata naturalmente, l'irraggiamento smaltisce una quota significativa del calore totale [4].
Riferimenti
- ASHRAE Technical Committee 9.9 (2021). Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 5th ed. ASHRAE, Atlanta.
- JEDEC Solid State Technology Association. JESD51 — Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages (Single Semiconductor Device).
- JEDEC Solid State Technology Association. JESD51-2 — Integrated Circuits Thermal Test Method Environmental Conditions: Natural Convection (Still Air).
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.