Koeling voor serverkasten uitgelegd voor architecten en elektriciens (deel 4)

In dit deel: serverkasten koelen en ventileren. Als architect of elektricien ben je vaak het eerste aanspreekpunt om een computernetwerk te voorzien. In een serie van vijf delen kom je te weten over de fysieke benodigdheden voor een netwerk.

Koeling voor serverkasten uitgelegd voor architecten en elektriciens (deel 4)

Bij de bouw of de verbouwing van een pand krijg je als architect of elektricien waarschijnlijk ook de opdracht om het lokale netwerk te voorzien. Maar hoe kan je al die servers wat warmte afgeven, koelen? Dat bespreken we in deze blogpost.

In vijf delen, speciaal voor architecten en elektriciens, gaan we dieper in op de materie van het fysieke datanetwerk.

  • In deel 1 bespreken we de verschillende types van bekabeling.
  • In deel 2 bekijken we de verschillende soorten netwerkkasten.
  • In deel 3 hebben we het over de stroomvoorziening.
  • In deel 4 (dit deel) bekijken we hoe we dit alles kunnen koelen.
  • In deel 5 sluiten we deze serie af met het afmonteren van een netwerkkabel.

In deel drie hebben we gesproken over het voeden van apparatuur in een serverkast. In dit artikel gaan we het specifiek hebben over het koelen van een serverkast, want alle apparatuur wat we van stroom voorzien hebben, geeft warmte af.

Koelen of ventileren?

Servers en netwerkapparatuur trekken langs voren lucht aan en blazen warme lucht er langs achteren terug uit. In een eerder blogartikel spraken we van 'serverkasten' en 'patchkasten'. Het verschil is dat een serverkast een geperforeerde deur en een patchkast een glazen deur heeft. Wanneer er veel actieve apparatuur - zoals servers - in de kast geplaatst worden, is het dus van belang om een serverkast met geperforeerde deur te voorzien zodat de luchtstroom goed zijn werk kan doen.

Servers werken optimaal wanneer zij lucht van 22°C kunnen aantrekken. Even belangrijk als de temperatuur is de luchtvochtigheid. Luchtvochtigheid zit best tussen de 40 en 60%.

De airflow in een server. Lucht wordt langs voor aangezogen en langs achteren uitgeblazen. (afbeelding van huawei.com)

Met een jaarlijks gemiddelde buitentemperatuur van 10,2°C kunnen we in België de grootste tijd van het jaar gerust volstaan met 'ventileren' en moeten we minder vaak teruggrijpen naar 'actief koelen'. Althans als we spreken over een kmo-opstelling met "slechts" enkele switchen en een paar servers.

Wanneer er gepland wordt om te ventileren met buitenlucht, dan wordt er best een fijnmazige filter (bijvoorbeeld een filter van klasse F7) voorzien om stof, pollen en vuil buiten te houden. Als het kan, voorzie dan ook de mogelijkheid om de lucht via bijvoorbeeld een aardwarmtewisselaar of bodemwarmtewisselaar te koelen. Zo kan er tijdens warme zomerdagen ook geventileerd worden met koele lucht.

Belangrijk: voorzie een onderhoudsschema voor het vervangen van deze filters.

Koelen vanaf 2000 Watt

Wanneer een serverkast meer dan 2000 Watt aan stroom verbruikt, dan is het over het algemeen aangeraden om actief te gaan koelen. Tot ongeveer 2000 Watt volstaat het om de apparatuur te ventileren. Let op; dit is een gemiddelde waarde. Het is een groot verschil wanneer de serverkast is een grote ruimte staat waar de warmte zich goed kan verspreiden dan wanneer de serverkast in een kleine ruimte staat waar de warmte maar moeilijk kan ontsnappen. Onthoud: het streefdoel voor de omgevingstemperatuur is 22°C.

Bij gebruik van een UPS

In een vorig blogartikel spraken we van UPS-systemen wat ingezet kunnen worden om IT-apparatuur actief te houden wanneer er een stroomonderbreking is. Ook UPS'n houden niet van warmte. De omgevingstemperatuur van een UPS wordt eveneens best op maximaal 22°C gehouden. Wanneer de omgeving warmer is, dan verliezen de batterijen vlugger hun capaciteit en moeten ze vlugger vervangen worden.

Wanneer je gebruik maakt van actieve koeling, zoals een airco-installatie, overweeg dan ook aan om de airco ook aan te sluiten op een (afzonderlijke) UPS. Want bij een stroomonderbreking zouden de servers wel actief blijven, maar veel te warm worden omdat er geen actieve koeling meer is.

Het ideale scenario

In een professioneel datacentrum wordt er gewerkt met twee 'gangen': een 'koude gang' en een 'warme gang'.

  1. Via een verhoogde vloer wordt gekoelde lucht naar de voorkant van de serverkast gebracht waar de koele lucht via een geperforeerde vloer in de 'koude gang' aan de voorkant van de serverkast naar boven wordt geblazen.
  2. De servers trekken de koele lucht langs voren aan en koelen de aanwezige hardware.
  3. De servers blazen de warme lucht langs de achterkant van het rack terug naar buiten, richting de 'warme gang'.

Nog idealer is dat de warme lucht volledig uit de serverruimte gevoerd wordt.  Dit is een efficiënte manier om koude en warme lucht gescheiden te houden.

De opzet van een koude gang en een warme gang met aanvoer van gekoelde lucht onder de vloer.

Deze setup is natuurlijk 'het ideale scenario' en wordt gebruikt in grote firma's met meerdere serverkasten of in datacentrum. Vanwege de hoge kost- en onderhoudsprijs gebruiken kmo's zo een type opstelling zelden. Maar met het ideale scenario in het achterhoofd, kunnen we andere oplossingen bekijken.

Ventileren en koelen van een serverkast in een kmo

Zoals eerder besproken, is actieve koeling aan te raden wanner de apparatuur in de serverkast 2000W verbruikt. Of eerder wanneer de serverkast in een kleine ruimte staat waardoor de temperatuur niet onder de 22°C gehouden kan worden.

Een serverkast ventileren

Bij de gemiddelde kmo komt het zelden voor dat de kaap van 2000W bereikt wordt. In dat geval volstaat het dus om de ruimte waar de serverkast staat, voldoende te ventileren met buitenlucht (als het kan: gekoelde buitenlucht). De apparatuur zal dan koele lucht langs voren aantrekken en langs achteren uitblazen.

Ventilatoren in een serverkast. (foto van netwerkwinkel.com)

De ventilatie in de serverkast kan ondersteund worden met ventilatoren in de serverkast. Zowel serverkasten op poten als wandkasten zijn in de deksel voorzien van ventilatieroosters. Onder die roosters kunnen twee tot zes ventilatoren geplaatst worden, wat de warme lucht beter uit de serverkast helpt ontsnappen.

Een serverkast koelen

Volstaat het niet om de serverkast te ventileren, dan kan er gekeken worden naar een airco-installatie. Het ideale scenario wat we eerder bespraken met een verhoogde vloer en gescheiden koude en warme kant, zal zeker niet altijd toegepast kunnen worden. In de meeste gevallen volstaat het echter ook om de ruimte waarin de serverkast staat te koelen tot 22°C.

Omdat de luchtvochtigheid ook van groot belang is, wordt er best gekozen voor een airco-installatie wat de lucht ook kan bevochtigen. Een vochtigheid tussen de 40 en 60% is ideaal.

Airco-installatie om een serverkast te koelen.

Temperatuurcontrole

Om de temperatuur continu te controleren, kan er in de serverkast een thermostaat geplaatst worden wat een alarm geeft wanneer een drempel overschreden wordt of de ventilators in de serverkast activeert.

Restwarmte opvangen

Wanneer er veel Watt verbruikt wordt, dan kan het de moeite zijn om te bekijken of er iets met die restwarmte gedaan kan worden. Deze zou bijvoorbeeld opgevangen kunnen worden om burelen mee te verwarmen door de warme lucht in kantoorruimtes te blazen.