Увеличение числа конечных устройств, подключаемых к корпоративной сети, а также постоянное появление новых высокоскоростных приложений сопровождается наращиванием мощности активного сетевого оборудования и, как следствие, повышенным выделением тепла. Одним из способов решения этой проблемы является применение более производительных и эффективных коммутаторов локальной сети. Там, где ранее использовались линии, работавшие на скорости 10 и 100 Мбит/с, теперь можно найти компоненты, характеристики которых достаточны для поддержки скоростей 10 и 40 Гбит/с — необходимо лишь соответствующее активное оборудование.

Наряду с локальным распределением данных сетевое оборудование все чаще берет на себя функции электропитания конечных устройств. В соответствии с этой концепцией IP-телефоны и видеокамеры, а также точки беспроводного доступа получают питающее напряжение через линейные кабели. В результате даже простейший 24-портовый коммутатор уровня рабочей группы потребляет свыше 100 Вт. Конечно, рост мощности связан в основном с увеличением скоростей передачи данных. Однако мощность потребления системы дистанционного питания PoE (Power over Ethernet) тоже нельзя сбрасывать со счетов. Поэтому наряду с передачей данных кабельная система должна обеспечивать конечные устройства электропитанием.

Рисунок 1. Основными критериями при выборе типа монтажного шкафа является удобство монтажа в нем элементов кабельной системы и эффективность обеспечения необходимых температурных режимов.Согласно стандарту института IEEE, подаваемая мощность от одного порта может достигать 15,4 Вт, что для 24-портового коммутатора составляет в сумме примерно 370 Вт. Именно это обстоятельство приводит к взрывному росту как потребляемой мощности, так и количества теплоты, которое необходимо отводить от монтажного конструктива. Стремление на практике реализовать концепцию «сетевой инфраструктуры высокой плотности» сопровождается увеличением числа портов, что существенно повышает плотность мощности в монтажном шкафу. В проводке на базе симметричных кабелей в одном монтажном шкафу теоретически может быть установлено свыше 1000 портов. Вряд ли кто-то решится реализовать такое решение на практике, но эта цифра демонстрирует масштабы потребляемой мощности в одном шкафу.

Высокая плотность портов в монтажных шкафах характерна в первую очередь для центров обработки данных (ЦОД), где на небольшой площади устанавливаются высокоскоростные коммутаторы. Проблема отвода тепла в ЦОД эффективно решается с помощью различных высокопроизводительных систем кондиционирования. Однако в обычной офисной среде их применение на уровне этажных распределителей оказывается затруднительным. Таким образом, повышение быстродействия устройств уровня рабочей группы и поддержка ими функций РоЕ ограничивается недостаточной эффективностью кондиционирования на нижних уровнях сетевой инфраструктуры. Игнорирование этого фактора может привести к быстрому перегреву активных сетевых устройств и, как следствие, к их отказам и сокращению срока службы. Важность решения данной проблемы иллюстрирует тот факт, что увеличение рабочей температуры на 10 градусов свыше допустимого значения снижает средний срок службы активного устройства примерно в два раза.

АКТИВНОЕ И ПАССИВНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Рисунок 2. Там, где ранее использовались линии, работавшие на скорости 10 и 100 Мбит/с, теперь можно найти компоненты, характеристики которых достаточны для поддержки скоростей 10 и 40 Гбит/с.При покупке и установке различных монтажных конструктивов климатизация играет все большую роль. У автора проекта есть выбор между активной и пассивной схемами отвода избыточного тепла. В последнем случае необходимо принимать во внимание размеры свободной поверхности шкафа, материал, используемый для его изготовления, и конструкцию — от этого зависит объем отводимого тепла. Фактически речь идет о физической («естественной») конвекции.

В тех ситуациях, когда предпочтение отдается схеме пассивного охлаждения, шкаф должен располагаться на свободной площади, а его конструкция — обеспечивать вывод тепла. Системы пассивного теплоотвода предусматривают применение приподнятых крышек шкафов и различных направляющих элементов для отвода воздушных потоков. Принципиальный недостаток данной схемы состоит в ее зависимости от температуры окружающей среды. Естественная конвекция происходит только в том случае, если температура вне шкафа ниже температуры его внутреннего пространства. Однако для офисных помещений, особенно в летнее время, это удается обеспечить далеко не всегда.

Рисунок 3. Шкаф для размещения сетевого оборудования должен быть изначально разработан с учетом требований пассивного охлаждения, что позволяет добиться оптимального отвода выделяемого тепла.Для устранения указанного недостатка применяется активное охлаждение шкафов с использованием вентиляторов. Вентилятор ускоряет и оптимизирует процессы циркуляции воздуха внутри шкафа, в результате улучшаются термические характеристики системы. Например, работающий с малым уровнем шума потолочный вентилятор просто вытягивает нагретый воздух из шкафа, внутренние и приточные вентиляторы обеспечивают отсутствие областей локального перегрева внутри монтажного конструктива. В ЦОД часто применяют так называемые воздуховодные панели, которые забирают холодный воздух из-под фальшпола и направляют его в определенную часть корпуса высокопроизводительных коммутаторов, в которых обычно предусматривается боковое охлаждение. Такой подход устраняет опасность смешения нагретого и охлажденного воздуха, препятствует образованию тепловых петель, а кроме того, позволяет добиться увеличения разницы температур между подаваемым и отводимым воздухом, что увеличивает эффективность охлаждения. В случае эксплуатации информационной системы в условиях повышенной влажности и запыленности целесообразно применение потолочных охладителей, подающих холодный воздух непосредственно в монтажную область 19-дюймового конструктива.

УЧЕТ ПЕРСПЕКТИВ РАЗВИТИЯ

Использование системы активного охлаждения позволяет заметно увеличить тепловыделение в монтажном конструктиве. В обозримой перспективе на смену существующему вполне может прийти еще более высокопроизводительное сетевое оборудование. Уже сейчас благодаря технологии Cisco Enhanced Power over Ethernet удается дистанционно питать от одного порта коммутатора оконечные устройства мощностью до 20 Вт. Как ожидается, после принятия соответствующего стандарта РоЕ данное значение возрастет до 50 Вт. Все эти факты указывают на безусловную необходимость активного охлаждения.

Опыт свидетельствует, что с момента начала разработки до массового внедрения техники события развиваются эволюционным путем. При проектировании информационных систем расчетный срок их эксплуатации должен составлять 10-15 лет. Таким образом, проблему обеспечения нормальных температурных режимов в монтажных конструктивах необходимо решать незамедлительно.

ВАЖНОСТЬ ВНЕШНЕГО КОНСАЛТИНГА

В сложившейся ситуации автору проекта целесообразно не полагаться только на собственный опыт, но обратиться к независимому консультанту, который обладает необходимым объемом профессиональных знаний в области построения систем охлаждения. Комплексное рассмотрение проблемы позволит добиться энергетической эффективности и достичь необходимого уровня акустического комфорта в офисных помещениях.

Дитер Хенце — руководитель отдела маркетинга ИТ-продуктов компании Rittal. С ним можно связаться по адресу: info@rittal.ru.


© ITP Verlag

Поделитесь материалом с коллегами и друзьями

Купить номер с этой статьей в PDF