Die in den Rechenzentren verwendeten Geräte stellen hohe Anforderungen an die relative Luftfeuchtigkeit im Raum. Wenn es unter ein bestimmtes Niveau fällt, können elektrostatische Entladungen auftreten. Wie Sie wissen, kann statische Elektrizität für IT-Geräte im Rechenzentrum gefährlich sein. Um dies zu minimieren, wird empfohlen, in den Räumlichkeiten des Rechenzentrums eine bestimmte relative Luftfeuchtigkeit einzuhalten.
Unter Luftfeuchtigkeit wird der Gehalt an Wasserdampf verstanden. Unterscheiden Sie zwischen absoluter und relativer Luftfeuchtigkeit. Absolute Luftfeuchtigkeit ist die Dichte von Wasserdampf in der Luft bei einer bestimmten Temperatur. Je höher die Temperatur, desto mehr Feuchtigkeit kann in der Luft enthalten sein. Die maximale Menge an Wasserdampf, die die Luft bei einer bestimmten Temperatur sättigt, wird als maximale Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Weitere Feuchtigkeit kondensiert. Das Problem der Kondensation ist ein weiteres Problem. Daher ist das Überschreiten des Maximalwerts der relativen Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum ebenfalls unerwünscht und sollte überwacht werden.
Die relative Luftfeuchtigkeit ist definiert als das Verhältnis der absoluten Luftfeuchtigkeit zur maximalen Luftfeuchtigkeit bei einer bestimmten Temperatur, ausgedrückt als Prozentsatz.
Wie hoch sollte die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum sein?
Welche Dokumente oder Standards werden zur Regulierung der Luftfeuchtigkeit in Rechenzentren verwendet? In Übereinstimmung mit Dokument SP - 3-0092: (Standard TIA-942, Ausgabe 7.0, Februar 2005) „Telekommunikationsinfrastruktur von Rechenzentren“, Abschnitt 5.3.5.3. "Betriebsumgebungsparameter" Diese Parameter sollten wie folgt sein:
- Temperatur mit einem Trockenthermometer: von 20º bis 25º;
- relative Luftfeuchtigkeit: 40% bis 50%;
- Taupunkt: nicht höher als 21º;
- Änderungsrate: nicht mehr als 5º pro Stunde.
Darüber hinaus geben die Spezifikationen für IT-Geräte die zulässigen Feuchtigkeits- und Temperaturwerte für bestimmte Hardwaremodelle an.
Laut Studien, die 2014 vom Technischen Komitee von TC 9.9 der American Society of Heating, Cooling and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) durchgeführt wurden, kann die relative Luftfeuchtigkeit auf 8-15% gesenkt werden, was zur Energieeinsparung und Verbesserung der PUE-Energieeffizienz beiträgt es erfordert jedoch bestimmte Schutzmaßnahmen.
Der Boden des Rechenzentrums muss in der Lage sein, statische Elektrizität abzuleiten und ordnungsgemäß geerdet zu sein. Mitarbeiter und Besucher des Rechenzentrums sollten Schuhe mit Sohlen tragen, die Leitfähigkeitseigenschaften aufweisen. Unabhängig von der Luftfeuchtigkeit wird empfohlen, beim Arbeiten mit Geräten oder beim Ersetzen von Teilen im Gehäuse immer antistatische Armbänder zu tragen.
Wenn beim Gehen auf einem nicht geerdeten Doppelboden bei 80% Luftfeuchtigkeit die Spannung der statischen Elektrizität nur 250 V erreicht, beträgt sie bei 20% bereits 12.000 V: Eine Funkenentladung kann in diesem Fall zum Ausfall von IT-Geräten oder Telekommunikationssystemen führen.
Um eine höhere relative Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten, ist eine größere Menge Dampf und infolgedessen ein höherer Energie- und Wasserverbrauch erforderlich. Schließlich ist bekannt, dass bis zu 40% des gesamten Energieverbrauchs von Rechenzentren aus Kühlsystemen bestehen (wenn herkömmliche Freon- oder Kühlsysteme verwendet werden).
Um die im Rechenzentrum erforderliche Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten, ist ein relativ hoher Wasser- und Stromverbrauch erforderlich - dies nimmt bis zu 15% des von ihm verbrauchten Stroms in Anspruch.
Die Senkung des Luftfeuchtigkeitsniveaus von herkömmlichen 40-50% wurde durch die Einführung von IT-Geräten für Rechenzentren ermöglicht, die bei erhöhten Temperaturen betrieben werden: Warme Luft hält mehr Dampf und das Rechenzentrum kann Strom für Befeuchtungswasserverdampfungsanlagen (Dampfbefeuchter) sparen.Wenn die Luftfeuchtigkeit höher als die zulässigen Werte ist, kann sich auf den kalten Oberflächen des Geräts Kondenswasser bilden, das zu Korrosion führt. Dies ist eines der Probleme von Rechenzentren mit Freecooling, in denen die Außenluft kalt oder feucht sein kann.
Im Rechenzentrum, das auf der Architektur kalter und heißer Korridore basiert, ist die Wahrscheinlichkeit von Kondensation im kalten Korridor hoch. Kondensation an elektronischen Bauteilen kann für IT-Geräte schädlich sein und einen Kurzschluss verursachen.
In der aktualisierten Norm TIA-942-A sind die Feuchtigkeitsparameter im folgenden Abschnitt angegeben:
6.4.5.2.1 Betriebsparameter
Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Computerraum müssen entsprechend eingehalten werden
Anforderungen an Geräte der Klassen A1 oder A2 in ANSI / TIA-569-C.
Erforderliche Temperatur- und Feuchtigkeitswerte für Geräte der Klassen A1-A4 und B.
Das heißt, Derzeit beträgt der maximale Luftfeuchtigkeitswert für Räume der Klassen A1 und A2 60%, für Räume der Klasse B liegt der zulässige Bereich zwischen 8 und 80%.
Designs und Arten von Befeuchtungssystemen
Die Befeuchtung wird traditionell entweder als separates System oder als eines der Module von Klimaanlagen oder als Versorgungslüftungssystem implementiert. Viele große CRAC-Rechenzentren (Computer Room Air Conditioners), die Temperatur und Luftfeuchtigkeit regeln, verwenden eingebaute Heizungen und Luftbefeuchter. Sie unterstützen kontrollierte Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsparameter in einem bestimmten Bereich.
Präzisionsklimageräte sind in der Regel mit Dampfbefeuchtern vom Elektrodentyp ausgestattet: An die Elektroden im Dampfzylinder wird Spannung angelegt, Wasser wird in einen Siedezustand erhitzt und dadurch entsteht Dampf, der durch den Dampfverteiler in den Luftstrom strömt.
Die Dampferzeugung kann angepasst werden, wodurch sich die Belegung des Dampfzylinders ändert. Verwendung einer Steuerung, die den erforderlichen Wasserstand aufrechterhält. Wenn die Dampferzeugung unter den erforderlichen Wert fällt, öffnet sich das Füllventil, um den Wasserstand im Tank zu erhöhen. Im umgekehrten Fall bleibt das Ventil geschlossen, bis die gewünschte Luftfeuchtigkeit erreicht ist.
Die Regler können eine Reihe verschiedener Parameter anzeigen, z. B. relative Luftfeuchtigkeit, Strom im Luftbefeuchter, Wasserleitfähigkeit, Dampferzeugung und Fehleranzeige.
Abhängig von der elektrischen Leitfähigkeit des Wassers und der Konzentration der darin enthaltenen Mineralsalze kann es mehrere Stunden dauern, bis der Luftbefeuchter den Betriebsmodus erreicht.
In Präzisionskonditionierungssystemen von Schneider Electric ist wie in allen ähnlichen Systemen ein Befeuchtungsmodul direkt im Gehäuse der Klimaanlage installiert, das den Luftkanal mit Dampf versorgt. Die Vorteile dieses Ansatzes sind die präzise Einhaltung der Feuchtigkeitsparameter in einem separaten lokalen Volumen, die einfache Einstellung und die Möglichkeit, das Modul schnell auszutauschen.
Es gibt auch Nachteile: höherer Energieverbrauch im Vergleich zu Spray oder Oberflächenbenetzung, Abhängigkeit von der Wasserqualität. Letzteres gilt jedoch für fast alle Arten der Befeuchtung, mit Ausnahme von Luftbefeuchtern an Heizelementen, die in der Regel in getrennten Lüftungssystemen eingesetzt werden.
Es gibt verschiedene Arten von Luftbefeuchtern: Elektrode, Infrarot, Ultraschall usw. Jeder Ansatz hat seine eigenen Vor- und Nachteile. Elektroden-Dampfbefeuchter sind jedoch die einfachste Lösung in Bezug auf Installation, Steuerung und Wartung. Andere Arten von Luftbefeuchtern stellen höhere Anforderungen an den Gehalt an Verunreinigungen im Wasser. Sie zeichnen sich durch Nachteile wie mechanisches Verstopfen der Düsen, Plaquebildung auf Feuchtigkeitsmatten, weiße Plaque bei Verwendung von Ultraschallsystemen aus. Und Dampfbefeuchter mit Wasseraufbereitungssystemen sind anspruchsvoller und haben höhere Betriebskosten. Darüber hinaus sind Wasseraufbereitungssysteme unter russischen Bedingungen recht teuer, und die Wasserqualität variiert in verschiedenen Projekten stark, was hohe Kosten für die Wasseraufbereitung mit sich bringt.
In Dampfgeräten entsteht beim Kochen Wasserdampf, der die Lufttemperatur nicht verändert. Zu den Vorteilen solcher Anlagen zählen sauberer Dampf, Regelgenauigkeit, einfache Installation, geringe Investition, geringe Wasserqualität. Sie zeichnen sich jedoch durch einen hohen Stromverbrauch (ca. 0,75 kW pro 1 kg Dampf) und eine begrenzte Leistung (Dampferzeugung innerhalb von 1-) aus. 120 kg / h).
Die gebräuchlichsten Arten von Dampfbefeuchtern sind Elektroden und PETN. Elektrodenbefeuchter sind kostengünstiger, jedoch teurer in der Bedienung, da sie regelmäßig ausgetauscht und gereinigt werden müssen. Die Genauigkeit der Aufrechterhaltung ihrer Parameter beträgt ± 5%. Luftbefeuchter vom Elektrodentyp arbeiten mit mittelhartem Leitungswasser.
Befeuchtungssysteme von Schneider Electric
Um die erforderliche Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrumsraum aufrechtzuerhalten, verwenden Klimaanlagen von Schneider Electric Luftbefeuchter mit Tauchelektroden, mit denen die Erzeugung von sterilem Dampf gesteuert und die Salzkonzentration im Dampfzylinder automatisch angepasst werden kann. Dies ermöglicht die Verwendung von normalem, unbehandeltem Wasser unterschiedlicher Härte ohne chemische Behandlung oder Demineralisierung.
Daher verwenden Befeuchtungssysteme von Schneider Electric Leitungswasser. Es geht in die Entwässerung über. Zusätzliche Kosten sind minimal, nur eine einfache mechanische Behandlung von Wasser ist erforderlich. Bei einem hohen Salzgehalt ist es möglich, die Elektroden schnell zu "verbrauchen", aber die Dampfzylinder selbst sind im Wesentlichen Verbrauchsmaterialien. Im Durchschnitt müssen sie einmal im Jahr geändert werden (die Häufigkeit hängt vom jeweiligen Standort ab).
Was ist der Unterschied zwischen Luftbefeuchtern in Lüftungssystemen und Luftbefeuchtern in einer Präzisionsklimaanlage? Grundsätzlich - nur vor Ort, weil Bei einem Lüftungssystem ist im Kanal ein Dampfverteilungsrohr installiert, das vom Luftbefeuchterkörper kommt, der sich neben dem Kanal befindet. Es ist auch erforderlich, den Installationsort dieses Rohrs sowie seine Breite und Menge sorgfältig auszuwählen.
In der Regel sind Präzisionsklimageräte mit Standard-Dampfbefeuchtern mit der einzig möglichen Nennleistung ausgestattet. Der maximale Dampfverbrauch wird basierend auf dem Luftströmungsbereich eines bestimmten Modells einer Klimaanlage ausgewählt, d.h. Innerhalb dieses Bereichs ist die Dampfkapazität des Befeuchtungssystems ausreichend.
Zu den an die Kältemaschine angeschlossenen Komponenten der InRaw RP-Klimaanlage gehören ein Dampfbefeuchter (4) und ein Feuchtigkeitssensor (12). InRow-Geräte sind mit Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet, um Steuerungsvorgänge zu automatisieren. Sie sind mit Isolationssystemen für Hot Aisle Containment und Rack Air Containment kompatibel, die die Effizienz von Kühlsystemen erhöhen.
Um die Kapitalkosten zu senken, müssen nicht alle Klimaanlagen mit Dampfbefeuchtern ausgestattet werden. Einige der Klimaanlagen können „nur kalte“ Modelle sein.
Die Überwachung der Feuchtigkeitsindikatoren im Rechenzentrum kann im Rahmen von DCIM erfolgen. Es bietet ein vollständiges und genaues Bild der Klimaanlage im Raum und ein Verständnis der im Rechenzentrum ablaufenden Prozesse, einschließlich der Kontrolle einer starken Zunahme / Abnahme der Luftfeuchtigkeit an einem bestimmten Punkt aufgrund von Änderungen in der Struktur des Rechenzentrums oder von Maßnahmen zur Konfiguration der Geräte. Die Anzeigen stammen von Feuchtigkeitssensoren an verschiedenen Stellen im Rechenzentrum.
Die Verwendung von Hardware- und Softwarekomponenten des DCIM-Systems (Data Center Infrastructure Management) trägt dazu bei, die Kosten für den Betrieb eines Rechenzentrums zu senken, die Kapitalrendite zu steigern und die Annahme und Umsetzung von Entscheidungen bei der Verwaltung der Rechenzentrumsinfrastruktur zu beschleunigen.Feuchtigkeitswartungssysteme können mit allen Arten von Präzisionsklimageräten von Schneider Electric ausgestattet werden, sowohl nach Typ (DX-Freon-Systeme, CW-Kühlwassersysteme) als auch nach Formfaktor (Umfang und Reihe).
Der Luftbefeuchter besteht aus einem Dampfzylinder, einem Dampfverteilungsrohr (direkt am Auslass des Wärmetauschers installiert), Füll- und Ablassventilen und einem Wasserstandssensor im Dampfzylinder.
Durch die proportionale Steuerung des Luftbefeuchters (durch Steuerung des durch die Elektroden des Zylinders fließenden Stroms und Steuerung der Salzkonzentration im Zylinder) können Sie die Effizienz des Systems steigern, den Energieverbrauch senken und die Lebensdauer der Komponenten verlängern.
Die Luftfeuchtigkeit wird in einem kalten Korridor gemessen. Es ist ratsam, den Taupunkt um 4,44 ° C niedriger als das Äquivalent einer relativen Luftfeuchtigkeit von 15% bei einer Zulufttemperatur von 24 Grad einzustellen. In einem heißen Korridor kann die relative Luftfeuchtigkeit niedriger sein als an anderen Orten, da sie mit zunehmender Temperatur abnimmt.
Die Aufgabe beim Entwerfen, Planen und Erstellen der technischen Infrastruktur von Rechenzentren besteht darin, anhand vieler Faktoren eine korrekte Prognose zu erstellen. Selbst in einer Anlage sind unterschiedliche Implementierungen von Kühl- und Befeuchtungssystemen möglich. Wenn es für kleine Rechenzentren Standardlösungen gibt, sind große Objekte immer eindeutig. Sie müssen versuchen, die Änderung der IT-Arbeitslast im Rechenzentrum korrekt vorherzusagen. Und vergessen Sie natürlich nicht die Luftfeuchtigkeit.