تفرض المعدات المستخدمة في مراكز البيانات متطلبات صارمة إلى حد ما على الرطوبة النسبية للهواء في الغرفة. عندما ينخفض إلى ما دون مستوى معين ، يمكن أن تحدث تصريفات إلكتروستاتيكية. كما تعلم ، يمكن أن تكون الكهرباء الساكنة خطرة على معدات تكنولوجيا المعلومات في مركز البيانات. لتقليلها ، يوصى بالحفاظ على مستوى معين من الرطوبة النسبية في مباني مركز البيانات.
عن طريق الهواء يفهم محتوى بخار الماء فيه. يُميّز بين الرطوبة المطلقة والنسبية. الرطوبة المطلقة هي كثافة بخار الماء في الهواء عند درجة حرارة معينة. كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت كمية الرطوبة الموجودة في الهواء. تسمى أقصى كمية من بخار الماء المشبع بالهواء عند درجة حرارة معينة الحد الأقصى للرطوبة. المزيد من الرطوبة سوف تتكثف. مشكلة التكثيف مشكلة أخرى ، وبالتالي ، فإن تجاوز القيمة القصوى لمستوى الرطوبة النسبية في مركز البيانات أمر غير مرغوب فيه أيضًا ويجب مراقبته.
تعرف الرطوبة النسبية بأنها نسبة الرطوبة المطلقة إلى الحد الأقصى للرطوبة عند درجة حرارة معينة ، معبرًا عنها كنسبة مئوية.
ما هي الرطوبة في مركز البيانات؟
ما هي المستندات أو المعايير المستخدمة لتنظيم الرطوبة في مراكز البيانات؟ وفقاً للوثيقة SP - 3-0092: (معيار TIA-942 ، المراجعة 7.0 ، فبراير 2005) "البنية التحتية للاتصالات لمراكز البيانات" ، الفقرة 5.3.5.3. "المعلمات البيئية التشغيلية" ينبغي أن تكون هذه المعلمات على النحو التالي:
- درجة الحرارة بمقياس حرارة جاف: من 20 درجة مئوية إلى 25 درجة مئوية ؛
- الرطوبة النسبية: من 40٪ إلى 50٪ ؛
- نقطة الندى: لا تزيد عن 21 درجة مئوية ؛
- معدل التغيير: لا يزيد عن 5 درجات في الساعة.
بالإضافة إلى ذلك ، تشير مواصفات معدات تكنولوجيا المعلومات إلى قيم الرطوبة ودرجة الحرارة المسموح بها لنماذج أجهزة معينة.
وفي الوقت نفسه ، وفقًا للدراسات التي أجريت في عام 2014 من قبل اللجنة الفنية TC 9.9 التابعة للجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) ، تشير التقديرات إلى أنه يمكن تقليل الرطوبة النسبية إلى 8-15 ٪ ، مما سيساعد في توفير الطاقة وتحسين كفاءة الطاقة PUE لكنها تتطلب تدابير وقائية معينة.
يجب أن يكون أرضية مركز البيانات قادرة على تبديد الكهرباء الساكنة ، وكذلك أن تكون مؤرضة بشكل صحيح. يجب على الموظفين والزوار في مركز البيانات ارتداء أحذية بنعال لها خصائص التوصيل. بغض النظر عن مستوى الرطوبة ، يوصى دائمًا بارتداء أربطة المعصم المقاومة للكهرباء الإستاتيكية عند العمل مع المعدات أو عند استبدال الأجزاء داخل العلبة.
إذا كنت تسير على أرضية مرتفعة غير مغطاة عند رطوبة 80٪ ، يصل جهد الكهرباء الساكنة إلى 250 فولت فقط ، وعند 20٪ يكون بالفعل 12000 فولت: يمكن أن يؤدي تفريغ الشرارة في هذه الحالة إلى فشل معدات تكنولوجيا المعلومات أو أنظمة الاتصالات.
يتطلب الحفاظ على رطوبة نسبية أعلى قدرًا أكبر من البخار ، ونتيجة لذلك ، زيادة استهلاك الطاقة والمياه. بعد كل شيء ، من المعروف أن ما يصل إلى 40 ٪ من إجمالي استهلاك طاقة مركز البيانات يتكون من أنظمة التبريد (إذا تم استخدام أنظمة الفريون أو المبردات التقليدية).
للحفاظ على مستوى الرطوبة المطلوب في مركز البيانات ، يتطلب الأمر استهلاكًا مرتفعًا إلى حد ما للمياه والكهرباء - وهذا يتطلب ما يصل إلى 15 ٪ من الكهرباء التي يستهلكها.
أصبح تخفيض مستوى الرطوبة من 40-50٪ التقليدية ممكناً مع ظهور معدات تكنولوجيا المعلومات بمركز البيانات التي تعمل في درجات حرارة مرتفعة: الهواء الدافئ يحمل المزيد من البخار ، ويمكن لمركز البيانات توفير الكهرباء في محطات تبخير الماء المرطب (مرطبات البخار).إذا كان مستوى الرطوبة أعلى من القيم المسموح بها ، فقد يتشكل التكثيف على الأسطح الباردة للمعدات ، مما يؤدي إلى التآكل. هذه إحدى مشكلات مراكز البيانات التي تستخدم نظام التبريد المجاني ، حيث يمكن أن يكون الهواء الخارجي باردًا أو رطبًا.
في مركز البيانات ، المبني على بنية الممرات الباردة والساخنة ، فإن احتمال التكثيف مرتفع في الممر البارد. يمكن أن يكون التكثيف على المكونات الإلكترونية ضارًا بمعدات تكنولوجيا المعلومات ويسبب قصر الدائرة.
في معيار TIA-942-A المحدث ، تم تحديد معلمات الرطوبة في القسم:
6.4.5.2.1 المعلمات التشغيلية
يجب الحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة في غرفة الكمبيوتر وفقًا لـ
متطلبات المعدات من الفئات A1 أو A2 في ANSI / TIA-569-C.
قيم درجة الحرارة والرطوبة المطلوبة لمعدات الفئات A1-A4 و B.
على سبيل المثال في الوقت الحالي ، تبلغ قيمة الرطوبة القصوى لغرف الفئة A1 و A2 60٪ ، أما بالنسبة للفئة B ، فإن النطاق المسموح به هو من 8 إلى 80٪.
تصميمات وأنواع أنظمة الترطيب
يتم تنفيذ الترطيب بشكل تقليدي إما كنظام منفصل ، أو كواحد من وحدات أنظمة تكييف الهواء ، أو كنظام تهوية. تستخدم العديد من مراكز البيانات الكبيرة لمكيفات غرفة الكمبيوتر (CRAC) التي تتحكم في درجة الحرارة والرطوبة سخانات ومرطبات مدمجة. أنها تدعم معلمات التحكم في درجة الحرارة والرطوبة في نطاق معين.
كقاعدة عامة ، تم تجهيز مكيفات الهواء الدقيقة بمرطبات بخار من النوع الكهربائي: يتم تطبيق الجهد على الأقطاب الكهربائية في أسطوانة البخار ، ويتم تسخين الماء إلى حالة الغليان ، وبالتالي ، نحصل على البخار الذي يتدفق من خلال موزع البخار إلى تيار الهواء.
يمكن تعديل إنتاج البخار ، وتغيير مستوى إشغال أسطوانة البخار. باستخدام جهاز تحكم يحافظ على مستوى الماء المطلوب. إذا انخفض إنتاج البخار إلى أقل من القيمة المطلوبة ، يفتح صمام التعبئة لزيادة مستوى الماء في الخزان. في حالة حدوث حالة عكسية ، يظل الصمام مغلقًا حتى يتم الوصول إلى الرطوبة المطلوبة.
يمكن أن تعرض وحدات التحكم مجموعة من المعلمات المختلفة ، مثل الرطوبة النسبية ، التيار في المرطب ، موصلية المياه ، إنتاج البخار ، إشارة الخطأ.
اعتمادًا على الموصلية الكهربائية للمياه وتركيز الأملاح المعدنية فيها ، قد يستغرق الأمر عدة ساعات حتى يصل المرطب إلى وضع التشغيل.
في أنظمة شنايدر إلكتريك للتكييف الدقيقة ، كما هو الحال في جميع الأنظمة المماثلة ، يتم تركيب وحدة مرطب مباشرة في غلاف مكيف الهواء وتوفر البخار لمجاري الهواء. مزايا هذا النهج هي الصيانة الدقيقة لمعلمات الرطوبة في حجم محلي منفصل ، وتعديل بسيط ، والقدرة على استبدال الوحدة بسرعة.
هناك أيضًا عيوب: زيادة استهلاك الطاقة مقارنة بالرش أو التبول السطحي ، والاعتماد على جودة المياه. ومع ذلك ، ينطبق هذا الأخير على جميع أنواع الترطيب تقريبًا ، باستثناء المرطبات على عناصر التسخين ، والتي يتم استخدامها ، كقاعدة عامة ، في أنظمة تهوية منفصلة.
هناك أنواع مختلفة من أجهزة الترطيب: القطب ، الأشعة تحت الحمراء ، الموجات فوق الصوتية ، إلخ. كل نهج له مزاياه وعيوبه ، ومع ذلك ، فإن أجهزة ترطيب البخار بالقطب الكهربائي هي أبسط الحلول من حيث التركيب والتحكم والصيانة. الأنواع الأخرى من أجهزة الترطيب أكثر طلبًا على محتوى الشوائب في الماء. وتتميز بعيوب مثل الانسداد الميكانيكي للفوهات ، وتشكيل اللويحات على الحصائر المرطبة ، واللوحة البيضاء في حالة استخدام أنظمة الموجات فوق الصوتية. كما أن مرطبات البخار المزودة بأنظمة معالجة المياه أكثر تطلبًا ، وتكاليف تشغيل أعلى. بالإضافة إلى ذلك ، في ظل الظروف الروسية ، تكون أنظمة معالجة المياه باهظة الثمن للغاية ، وتختلف جودة المياه بشكل كبير في المشاريع المختلفة ، مما يستلزم تكاليف عالية لمعالجة المياه.
في أجهزة البخار ، يتشكل بخار الماء نتيجة الغليان ولا يغير درجة حرارة الهواء. تشمل مزايا هذه المصانع البخار النظيف ، ودقة التحكم ، وسهولة التركيب ، والاستثمار المنخفض ، وانخفاض جودة المياه ، ومع ذلك ، تتميز باستهلاك عالي للكهرباء (حوالي 0.75 كيلو واط لكل 1 كجم من البخار) ، وقوة محدودة (إنتاج البخار في غضون 1 - 120 كجم / ساعة).
أكثر أنواع أجهزة ترطيب البخار شيوعًا هي القطب الكهربائي و PETN. تتميز مرطبات الإلكترود بتكلفة أقل ، ولكن تشغيلها أكثر تكلفة لأنها تتطلب استبدال القطب وتنظيفه بشكل منتظم. دقة الحفاظ على معلماتهم هي ± 5٪. تعمل أجهزة الترطيب من النوع الكهربائي على مياه الصنبور المتوسطة الصلابة.
أنظمة الترطيب من Schneider Electric
للحفاظ على الرطوبة المطلوبة في غرفة مركز البيانات ، تستخدم مكيفات الهواء Schneider Electric مرطبات مزودة بأقطاب كهربائية غاطسة مع القدرة على التحكم في إنتاج البخار المعقم وضبط تركيز الملح تلقائيًا في أسطوانة البخار ، مما يسمح باستخدام المياه العادية وغير المعالجة بدرجات متفاوتة من الصلابة دون معالجة كيميائية أو إزالة المعادن.
وبالتالي ، تستخدم أنظمة الترطيب Schneider Electric ماء الصنبور العادي. يندمج في الصرف. التكاليف الإضافية ضئيلة ، لا يلزم سوى معالجة ميكانيكية بسيطة للمياه. في حالة ارتفاع نسبة الملح ، من الممكن "استهلاك" الأقطاب الكهربائية بسرعة ، لكن أسطوانات البخار نفسها قابلة للاستهلاك بشكل أساسي. في المتوسط ، يجب تغييرها مرة واحدة في السنة (يعتمد التكرار على الموقع المحدد).
ما الفرق بين المرطبات في أنظمة التهوية والمرطبات في مكيف الهواء الدقيق؟ بشكل أساسي - فقط في الموقع ، لأنه في حالة نظام التهوية ، يتم تثبيت أنبوب توزيع بخاري في القناة ، قادمًا من جسم المرطب ، والذي يقع بجوار القناة. مطلوب أيضًا تحديد موقع التثبيت لهذا الأنبوب وعرضه وكميته بعناية.
عادة ، تم تجهيز مكيفات الهواء الدقيقة بمرطبات بخار قياسية مع القدرة المقدرة الوحيدة. يتم تحديد الحد الأقصى لاستهلاك البخار بناءً على نطاق تدفق الهواء لموديل معين لمكيف الهواء ، أي ضمن هذا النطاق ، تكون سعة بخار نظام الترطيب كافية.
تشتمل مكونات نظام تكييف الهواء InRaw RP المتصل بالمبرد على مرطب بخار (4) ومستشعر رطوبة (12). تم تجهيز أجهزة InRow بأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة لأتمتة إجراءات التحكم. وهي متوافقة مع أنظمة عزل احتواء الممر الساخن واحتواء هواء الحامل ، مما يزيد من كفاءة أنظمة التبريد.
بالإضافة إلى ذلك ، من أجل تقليل التكاليف الرأسمالية ، ليس من الضروري تجهيز جميع مكيفات الهواء بمرطبات البخار - يمكن أن تكون بعض مكيفات الهواء نماذج "باردة فقط".
يمكن مراقبة مؤشرات الرطوبة في مركز البيانات كجزء من DCIM. يعطي صورة كاملة ودقيقة لحالة التكييف في الغرفة وفهمًا للعمليات التي تحدث في مركز البيانات ، بما في ذلك أنه يستخدم للتحكم في زيادة / انخفاض حاد في الرطوبة عند نقطة معينة بسبب التغييرات في هيكل مركز البيانات أو أي إجراءات لتكوين المعدات. تؤخذ المؤشرات من أجهزة استشعار الرطوبة في نقاط مختلفة في مركز البيانات.
يساعد استخدام مكونات الأجهزة والبرامج لنظام DCIM (إدارة البنية التحتية لمركز البيانات) على تقليل تكلفة تشغيل مركز البيانات ، وزيادة العائد على CAPEX ، وتسريع اعتماد وتنفيذ القرارات في إدارة البنية التحتية لمركز البيانات.يمكن تجهيز أنظمة صيانة الرطوبة بجميع أنواع مكيفات الهواء الدقيقة Schneider Electric ، حسب النوع (أنظمة الفريون DX ، وأنظمة المياه المبردة CW) وعامل الشكل (المحيط وفي الصف).
يتكون جهاز الترطيب من أسطوانة بخارية ، وأنبوب توزيع بخاري (يتم تركيبه مباشرة عند مخرج المبادل الحراري) ، وصمامات تعبئة وتصريف ، ومستشعر لمستوى الماء في أسطوانة البخار.
يتيح لك التحكم النسبي في جهاز الترطيب (الذي يتحقق من خلال التحكم في التيار المار عبر أقطاب الأسطوانة والتحكم في تركيز الملح في الأسطوانة) زيادة كفاءة النظام وتقليل استهلاك الطاقة وزيادة عمر المكونات.
يتم قياس الرطوبة في ممر بارد. من المستحسن تعيين نقطة الندى 4.44 درجة مئوية أقل من ما يعادل رطوبة نسبية 15٪ عند درجة حرارة هواء مدخل 24 درجة. في الممر الساخن ، قد تكون الرطوبة النسبية أقل من الأماكن الأخرى ، حيث تنخفض مع زيادة درجة الحرارة.
إن مهمة تصميم وتخطيط وإنشاء البنية التحتية الهندسية لمراكز البيانات هي التنبؤ بشكل صحيح بناءً على العديد من العوامل. يمكن تنفيذ تطبيقات مختلفة لأنظمة التبريد والترطيب ، حتى في منشأة واحدة. إذا كانت هناك حلول قياسية لمراكز البيانات الصغيرة ، فإن الأشياء الكبيرة تكون دائمًا فريدة من نوعها. تحتاج إلى محاولة التنبؤ بشكل صحيح بالتغيير في عبء عمل تكنولوجيا المعلومات في مركز البيانات. وبطبيعة الحال ، لا تنسى مستوى الرطوبة.