Pourquoi la sélection des fans du serveur est différente

Contrairement à un simple ventilateur, un ventilateur de refroidissement de serveur fonctionne dans un système thermique compact à haute densité. L'air doit traverser des ailettes denses du dissipateur thermique, des cartes, des cages de disques, des modules d'alimentation, des filtres et des panneaux perforés. Chaque élément ajoute de la résistance. Le ventilateur a donc besoin d’une forte pression statique ainsi que d’un débit d’air suffisant.

Les ventilateurs de serveur fonctionnent également dans des conditions dynamiques. L'utilisation du CPU et du GPU, la température d'entrée, la charge de travail, l'altitude et les événements de panne de ventilateur peuvent tous modifier les besoins en refroidissement. Une conception prête pour la production nécessite une logique de contrôle, une surveillance et une marge thermique, et pas seulement un nombre CFM élevé sur une page de catalogue.

Commencez par un profil thermique de serveur

Avant de sélectionner une taille ou une vitesse de ventilateur, documentez les conditions qui déterminent la demande de refroidissement :

• Charge thermique totale : inclut les processeurs, les accélérateurs, la mémoire, les lecteurs, les cartes réseau, les alimentations et les pertes de conversion.
• Limites des points chauds : identifiez la température maximale autorisée pour les composants les plus sensibles.
• Conditions de l’air d’entrée : définissez la température d’entrée, l’altitude et le niveau de contamination normaux et les plus défavorables.
• Chemin du flux d'air : cartographiez l'entrée, la sortie, les dissipateurs thermiques, les zones d'obstruction, les risques de recirculation et les espaces de dérivation.
• Modes de fonctionnement : prenez en compte les conditions d'inactivité, typiques, de charge de calcul maximale, de démarrage et de panne.
• Objectif de disponibilité : décidez si le système doit rester opérationnel après une panne de ventilateur.

Les spécifications du ventilateur du serveur qui comptent

Pression statique

La pression statique est la capacité du ventilateur à forcer l’air à travers une résistance. C'est souvent plus important que la libre circulation de l'air dans les serveurs. Regardez la courbe pression-débit d'air (P-Q), pas seulement la valeur maximale du CFM. Le point de fonctionnement utile est l'endroit où la courbe du ventilateur croise la courbe de résistance du châssis.

Flux d'air

Le débit d'air est généralement exprimé en CFM ou m³/h. Il représente le volume d'air, mais le maximum publié est généralement mesuré avec peu ou pas de restriction. Dans un serveur 1U ou 2U avec des composants rapprochés, le flux d'air réel peut être bien inférieur. Évaluez l’état de l’installation.

Format et épaisseur de l'éventail

Les formats courants de ventilateurs de serveur incluent les cadres de 40 mm, 60 mm, 80 mm, 92 mm et 120 mm, ainsi que les modules de ventilateurs et les conceptions contrarotatives. L'épaisseur compte également : les cadres de 28 mm, 38 mm et autres cadres profonds peuvent offrir de fortes performances de pression, mais nécessitent plus d'espace sur le châssis. Sélectionnez le format après avoir pris en compte le volume disponible du système et la pression requise.

Contrôle de vitesse et PWM

Les ventilateurs PWM à quatre fils sont largement utilisés dans les serveurs car ils permettent à un contrôleur de commander la vitesse sans réduire la tension d'alimentation. Vérifiez la plage de fonctionnement complète, le comportement au démarrage, les exigences d'entrée PWM et la vitesse minimale contrôlable. Une large plage de vitesses utilisables facilite l’équilibre entre l’acoustique, la puissance et le refroidissement.

Fonctions tachymètre, alarme et défaut

L'hôte doit être en mesure de vérifier que chaque ventilateur fonctionne comme prévu. Les signaux du tachymètre indiquent la vitesse du ventilateur ; certains modèles offrent des sorties rotor bloqué, alarme ou défaut. Définissez la manière dont le micrologiciel répondra à un signal RPM anormal : augmentez les ventilateurs restants, réduisez la puissance du processeur, émettez une alerte ou effectuez un arrêt contrôlé.

Tension et courant

12 V CC et 48 V CC sont des alimentations courantes pour les ventilateurs de serveur. Confirmez la tension nominale, la plage de tension autorisée, le courant nominal, le courant de démarrage et le courant à rotor bloqué. La conception de l'alimentation doit tolérer simultanément le démarrage des ventilateurs et les conditions de panne, en particulier dans les systèmes comportant de nombreux ventilateurs à grande vitesse.

Fiabilité et système de roulement

Les serveurs fonctionnent fréquemment 24 heures sur 24 et 7 jours sur 7, souvent à des températures d'entrée élevées. Examinez la durée de vie nominale, la technologie des roulements, la température de fonctionnement maximale et les données de fiabilité dans les conditions pertinentes pour votre équipement. Il ne faut pas supposer qu’une durée de vie mesurée à basse température s’applique inchangée à l’intérieur d’une grille chaude.

Débit d'air et pression statique dans un châssis de serveur

Dans les conceptions à haute résistance, un ventilateur avec un CFM à air libre inférieur peut surpasser une alternative à CFM plus élevé s'il a une courbe de pression plus forte. C'est pourquoi les mesures au niveau du système sont essentielles.

Utiliser la redondance pour protéger la disponibilité

Pour les serveurs critiques, le système de refroidissement doit tolérer une panne de ventilateur. La stratégie la plus courante est la redondance N+1 : le mur de ventilateurs a une capacité suffisante pour que, si un ventilateur tombe en panne, les autres puissent augmenter leur vitesse et maintenir les températures des composants dans certaines limites.

La redondance doit être validée et non supposée. Testez le châssis avec un ventilateur représentatif en panne ou un module retiré dans les conditions de charge et de température d'entrée les plus défavorables. Vérifiez si le flux d'air est redirigé vers la position vide, si les ventilateurs voisins fonctionnent en dehors de leur plage prévue et si le micrologiciel répond assez rapidement.

Compromis en matière de bruit, de puissance et de performances

Les ventilateurs de serveur à haute vitesse peuvent générer un bruit important et consommer une énergie importante. La vitesse maximale doit être réservée à la demande thermique ou aux conditions de panne. Une courbe de contrôle du ventilateur bien réglée utilise des capteurs de température à proximité des points chauds critiques et augmente progressivement la vitesse à mesure que la température augmente.

• Utilisez l'hystérésis ou le filtrage pour éviter les changements de vitesse rapides et audibles.
• Définissez une vitesse minimale sûre qui empêche les points d'accès locaux en cas de faible charge.
• Utilisez différentes zones de contrôle lorsque les charges du processeur, du processeur graphique, du stockage et de l'alimentation varient indépendamment.
• Appliquez un repli prudent à pleine vitesse en cas de défaillance d'un capteur de température critique ou d'un signal de ventilateur.

Facteurs environnementaux à considérer

Les environnements de centre de données et de serveurs Edge ne sont pas identiques. Une salle de données contrôlée peut mettre l'accent sur les performances acoustiques et énergétiques, tandis qu'une enceinte périphérique peut être exposée à la poussière, à une température ambiante élevée, à des vibrations ou à de l'humidité. Spécifiez le ventilateur pour l'environnement réel.

• Plage de température de fonctionnement et déclassement de température
• Altitude, qui réduit la densité de l'air et la capacité de refroidissement
• Exposition à la poussière et chargement du filtre au fil du temps
• Vibrations et chocs pendant le transport ou le déploiement sur le terrain
• Humidité, risque de corrosion et éventuels revêtements de protection nécessaires
• Exigences de CEM, de sécurité et de conformité spécifiques aux produits

Liste de contrôle pour la sélection du ventilateur de refroidissement du serveur

1. Calculez la charge thermique et définissez les températures maximales des composants.
2. Mesurez ou modélisez la résistance au flux d’air du châssis.
3. Sélectionnez une courbe de ventilateur qui répond au débit requis à la pression réelle du système.
4. Vérifiez les dimensions physiques, l'épaisseur, le montage, le connecteur et la direction du flux d'air.
5. Confirmez la tension d'alimentation, le courant de démarrage et la marge du budget d'alimentation.
6. Confirmez la compatibilité PWM, tachymètre, alarme et contrôleur de gestion.
7. Choisissez des roulements et une durée de vie pour un service 24h/24 et 7j/7 et la température d'entrée la plus défavorable.
8. Concevoir et tester N+1 ou le niveau de redondance requis.
9. Testez l’acoustique, les performances thermiques et la réponse aux pannes dans le châssis final.

Questions fréquemment posées

Pourquoi les fans du serveur sont-ils si bruyants ?

Les serveurs doivent souvent faire passer l'air à travers des dissipateurs thermiques et des dispositions de composants très restrictives. Cela nécessite généralement un régime élevé et une pression statique élevée, qui augmentent tous deux la puissance acoustique. Le contrôle PWM intelligent peut réduire le bruit lorsque la charge thermique est inférieure.

Dois-je utiliser des ventilateurs axiaux ou des soufflantes dans un serveur ?

De nombreux serveurs rack utilisent des ventilateurs axiaux ou des modules de ventilateurs à grande vitesse car ils déplacent efficacement l'air dans un chemin de châssis d'avant en arrière. Les ventilateurs peuvent être appropriés là où la disposition mécanique ou les conduits l’exigent. Sélectionnez en fonction des exigences pression-débit d’air et de l’intégration physique.

Puis-je remplacer un ventilateur de serveur par un ventilateur PC standard ?

Généralement pas sans vérification détaillée. Les ventilateurs PC standard peuvent ne pas avoir la pression statique requise, la plage de températures de fonctionnement, la compatibilité des connecteurs, le comportement du tachymètre, l'indice de fiabilité ou les fonctionnalités de surveillance des pannes. Utilisez un ventilateur conçu et validé pour les exigences thermiques et électriques du serveur.

Conclusion

Le choix d'un ventilateur de refroidissement pour serveur nécessite plus que de faire correspondre la taille du cadre et la tension. Commencez par le profil thermique du châssis, sélectionnez les performances à partir de la courbe pression-débit d'air et validez le résultat au point de fonctionnement réel. Ajoutez un contrôle PWM, une surveillance RPM, une conception d'alimentation robuste et une redondance testée pour créer un système de refroidissement qui protège les performances et la disponibilité.