L'équipement utilisé dans les centres de données impose des exigences assez strictes sur l'humidité relative de l'air dans la pièce. Lorsqu'elle diminue en dessous d'un certain niveau, des décharges électrostatiques peuvent se produire. Comme vous le savez, l'électricité statique peut être dangereuse pour les équipements informatiques du centre de données. Pour le minimiser, il est recommandé de maintenir un certain niveau d'humidité relative dans les locaux du datacenter.
Par humidité de l'air, on entend la teneur en vapeur d'eau qui s'y trouve. Distinguer entre l'humidité absolue et relative. L'humidité absolue est la densité de la vapeur d'eau dans l'air à une certaine température. Plus la température est élevée, plus l'humidité peut être contenue dans l'air. La quantité maximale de vapeur d'eau saturant l'air à une température donnée est appelée humidité maximale. Une humidité supplémentaire se condensera. Le problème de la condensation est un autre problème, par conséquent, le dépassement de la valeur maximale du niveau d'humidité relative dans le centre de données est également indésirable et doit être surveillé.
L'humidité relative est définie comme le rapport entre l'humidité absolue et l'humidité maximale à une température donnée, exprimé en pourcentage.
Quelle devrait être l'humidité dans le centre de données?
Quels documents ou normes sont utilisés pour réguler l'humidité dans les centres de données? Conformément au document SP - 3-0092: (Norme TIA-942, édition 7.0, février 2005) «Infrastructure de télécommunication des centres de données», clause 5.3.5.3. "Paramètres environnementaux de fonctionnement", ces paramètres doivent être les suivants:
- température par thermomètre sec: de 20º à 25º;
- humidité relative: de 40% à 50%;
- point de rosée: non supérieur à 21 ° C;
- taux de changement: pas plus de 5º par heure.
De plus, les spécifications des équipements informatiques indiquent les valeurs d'humidité et de température autorisées pour des modèles de matériel spécifiques.
Parallèlement, selon des études menées en 2014 par le comité technique du TC 9.9 de l'American Society of Heating, Cooling and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), on estime que l'humidité relative peut être réduite à 8-15%, ce qui contribuera à économiser de l'énergie et à améliorer l'efficacité énergétique du PUE mais cela nécessite certaines mesures de protection.
Le sol du centre de données doit être capable de dissiper l'électricité statique et d'être correctement mis à la terre. Les employés et les visiteurs du centre de données doivent porter des chaussures à semelles ayant des propriétés de conductivité. Quel que soit le niveau d'humidité, il est recommandé de toujours porter des bracelets antistatiques lorsque vous travaillez avec un équipement ou lorsque vous remplacez des pièces à l'intérieur du boîtier.
Si en marchant sur un sol surélevé non mis à la terre à 80% d'humidité, la tension de l'électricité statique n'atteint que 250 V, alors à 20% elle est déjà de 12000 V: une décharge d'étincelle dans ce cas peut entraîner une défaillance de l'équipement informatique ou des systèmes de télécommunication.
Pour maintenir une humidité relative plus élevée, il faut une plus grande quantité de vapeur et, par conséquent, une plus grande consommation d'énergie et d'eau. Après tout, il est connu que jusqu'à 40% de la consommation totale d'énergie du datacenter est constituée de systèmes de refroidissement (si des systèmes de fréon ou de refroidissement traditionnels sont utilisés).
Pour maintenir le niveau d'humidité requis dans le centre de données, une consommation assez élevée d'eau et d'électricité est requise - cela prend jusqu'à 15% de l'électricité consommée par celui-ci.
L'abaissement du taux d'humidité de 40 à 50% traditionnel a été rendu possible avec l'avènement de l'équipement informatique du centre de données qui fonctionne à des températures élevées: l'air chaud retient plus de vapeur et le centre de données peut économiser de l'électricité sur les installations d'évaporation d'eau d'humidification (humidificateurs à vapeur).Si le niveau d'humidité est supérieur aux valeurs admissibles, de la condensation peut se former sur les surfaces froides de l'équipement, entraînant une corrosion. C'est l'un des problèmes des centres de données utilisant le freecooling, où l'air extérieur peut être froid ou humide.
Dans le centre de données, construit sur l'architecture des couloirs froids et chauds, la probabilité de condensation est élevée dans le couloir froid. La condensation sur les composants électroniques peut être nocive pour les équipements informatiques et provoquer un court-circuit.
Dans la norme TIA-942-A mise à jour, les paramètres d'humidité sont spécifiés dans la section:
6.4.5.2.1 Paramètres opérationnels
La température et l'humidité dans la salle informatique doivent être maintenues conformément à
exigences pour les équipements des classes A1 ou A2 selon ANSI / TIA-569-C.
Valeurs de température et d'humidité requises pour les équipements des classes A1-A4 et B.
C'est-à-dire actuellement, la valeur d'humidité maximale pour les pièces des classes A1 et A2 est de 60%, pour la classe B, la plage admissible est de 8 à 80%.
Conceptions et types de systèmes d'humidification
L'humidification est traditionnellement mise en œuvre soit comme un système séparé, soit comme l'un des modules des systèmes de climatisation, ou comme un système de ventilation d'alimentation. De nombreux grands centres de données CRAC (Computer Room Air Conditioners) qui contrôlent la température et l'humidité utilisent des radiateurs et des humidificateurs intégrés. Ils prennent en charge des paramètres contrôlés de température et d'humidité dans une plage donnée.
En règle générale, les climatiseurs de précision sont équipés d'humidificateurs à vapeur à électrodes: une tension est appliquée aux électrodes dans le cylindre à vapeur, l'eau est chauffée à ébullition et, ainsi, nous obtenons de la vapeur qui circule à travers le distributeur de vapeur dans le flux d'air.
La production de vapeur peut être ajustée, modifiant le niveau d'occupation du cylindre à vapeur. en utilisant un contrôleur qui maintient le niveau d'eau requis. Si la production de vapeur tombe en dessous de la valeur requise, la vanne de remplissage s'ouvre pour augmenter le niveau d'eau dans le réservoir. En cas de situation inverse, la vanne reste fermée jusqu'à ce que l'humidité souhaitée soit atteinte.
Les contrôleurs peuvent afficher un ensemble de différents paramètres, tels que l'humidité relative, le courant dans l'humidificateur, la conductivité de l'eau, la production de vapeur, l'indication d'erreur.
En fonction de la conductivité électrique de l'eau et de la concentration de ses sels minéraux, l'humidificateur peut mettre plusieurs heures à atteindre le mode de fonctionnement.
Dans les systèmes de conditionnement de précision Schneider Electric, comme dans tous les systèmes similaires, un module d'humidificateur est installé directement dans le boîtier du climatiseur et fournit de la vapeur au conduit d'air. Les avantages de cette approche sont le maintien précis des paramètres d'humidité dans un volume local séparé, un réglage simple et la possibilité de remplacer rapidement le module.
Il y a aussi des inconvénients: une plus grande consommation d'énergie par rapport à la pulvérisation ou au mouillage de surface, la dépendance à la qualité de l'eau. Ce dernier, cependant, s'applique à presque tous les types d'humidification, à l'exception des humidificateurs sur éléments chauffants, qui sont généralement utilisés dans des systèmes de ventilation séparés.
Il existe différents types d'humidificateurs: électrodes, infrarouges, ultrasons, etc. Chaque approche a ses avantages et ses inconvénients, mais les humidificateurs à vapeur à électrodes sont la solution la plus simple en termes d'installation, de contrôle et de maintenance. D'autres types d'humidificateurs sont plus exigeants sur la teneur en impuretés de l'eau. Ils se caractérisent par des inconvénients tels que le colmatage mécanique des buses, la formation de plaque sur les tapis hydratants, la plaque blanche dans le cas de l'utilisation de systèmes à ultrasons. Et les humidificateurs à vapeur avec des systèmes de traitement de l'eau sont plus exigeants, les coûts d'exploitation plus élevés. De plus, dans les conditions russes, les systèmes de traitement de l'eau sont assez chers et la qualité de l'eau varie considérablement selon les projets, ce qui entraîne des coûts élevés pour le traitement de l'eau.
Dans les appareils à vapeur, la vapeur d'eau se forme à la suite de l'ébullition et ne modifie pas la température de l'air. Les avantages de telles installations comprennent une vapeur propre, une précision de contrôle, une facilité d'installation, un faible investissement, une faible qualité de l'eau, mais elles se caractérisent par une consommation électrique élevée (environ 0,75 kW pour 1 kg de vapeur), une puissance limitée (production de vapeur dans un délai de 1 à 1). 120 kg / h).
Les types d'humidificateurs à vapeur les plus courants sont les électrodes et le PETN. Les humidificateurs à électrodes ont un coût inférieur, mais leur fonctionnement est plus coûteux car ils nécessitent un remplacement et un nettoyage réguliers des électrodes. La précision du maintien de leurs paramètres est de ± 5%. Les humidificateurs à électrodes fonctionnent avec de l'eau du robinet à dureté moyenne.
Systèmes d'humidification de Schneider Electric
Pour maintenir l'humidité requise dans la salle du centre de données, les climatiseurs Schneider Electric utilisent des humidificateurs avec des électrodes à immersion avec la capacité de contrôler la production de vapeur stérile et d'ajuster automatiquement la concentration de sel dans le cylindre à vapeur, ce qui permet d'utiliser de l'eau ordinaire non traitée de dureté variable sans traitement chimique ni déminéralisation.
Ainsi, les systèmes d'humidification Schneider Electric utilisent de l'eau du robinet. Il se fond dans le drainage. Les coûts supplémentaires sont minimes, seul un simple traitement mécanique de l'eau est nécessaire. Dans le cas d'une forte teneur en sel, il est possible de "consommer" rapidement les électrodes, mais les cylindres de vapeur eux-mêmes sont essentiellement des consommables. En moyenne, une fois par an, ils doivent être changés (la fréquence dépend du site spécifique).
Quelle est la différence entre les humidificateurs dans les systèmes de ventilation et les humidificateurs dans un climatiseur de précision? Fondamentalement - uniquement sur le site, car dans le cas d'un système de ventilation, un tuyau de distribution de vapeur est installé dans le canal, provenant du corps de l'humidificateur, qui est situé à côté du canal. Il est également nécessaire de sélectionner soigneusement l'emplacement d'installation de ce tube ainsi que sa largeur et sa quantité.
En règle générale, les climatiseurs de précision sont équipés d'humidificateurs à vapeur standard avec la seule puissance nominale possible. La consommation maximale de vapeur est sélectionnée en fonction de la plage de débit d'air d'un modèle particulier de climatiseur, c'est-à-dire dans cette plage, la capacité de vapeur du système d'humidification est suffisante.
Les composants du système de climatisation InRaw RP connectés au refroidisseur comprennent un humidificateur à vapeur (4) et un capteur d'humidité (12). Les appareils InRow sont équipés de capteurs de température et d'humidité pour automatiser les procédures de contrôle. Ils sont compatibles avec les systèmes d'isolation de confinement d'allée chaude et de confinement d'air de rack, qui augmentent l'efficacité des systèmes de refroidissement.
De plus, afin de réduire les coûts d'investissement, il n'est pas nécessaire d'équiper tous les climatiseurs d'humidificateurs à vapeur - certains des climatiseurs peuvent être des modèles «uniquement froids».
La surveillance des indicateurs d'humidité dans le centre de données peut être effectuée dans le cadre de DCIM. Il donne une image complète et précise de la climatisation dans la pièce et une compréhension des processus se produisant dans le centre de données, y compris le fait qu'il est utilisé pour contrôler une forte augmentation / diminution de l'humidité à un point particulier en raison de changements dans la structure du centre de données ou de toute action pour configurer l'équipement. Les indicateurs proviennent des capteurs d'humidité à différents points du centre de données.
L'utilisation de composants matériels et logiciels du système DCIM (Data Center Infrastructure Management) permet de réduire les coûts d'exploitation d'un datacenter, d'augmenter le retour sur CAPEX et d'accélérer l'adoption et la mise en œuvre des décisions de gestion de l'infrastructure du datacenter.Les systèmes de maintien de l'humidité peuvent être équipés de tous les types de climatiseurs de précision Schneider Electric, à la fois par type (systèmes DX fréon, systèmes d'eau glacée CW) et par facteur de forme (périmètre et en ligne).
L'humidificateur se compose d'un cylindre à vapeur, d'un tuyau de distribution de vapeur (installé directement à la sortie de l'échangeur de chaleur), de vannes de remplissage et de vidange et d'un capteur de niveau d'eau dans le cylindre à vapeur.
Le contrôle proportionnel de l'humidificateur (obtenu en contrôlant le courant traversant les électrodes du cylindre et en contrôlant la concentration de sel dans le cylindre) vous permet d'augmenter l'efficacité du système, de réduire la consommation d'énergie et d'augmenter la durée de vie des composants.
L'humidité est mesurée dans un couloir froid. Il est conseillé de régler le point de rosée de 4,44 ° C plus bas que l'équivalent d'une humidité relative de 15% à une température d'air d'entrée de 24 degrés. Dans un couloir chaud, l'humidité relative peut être plus faible qu'à d'autres endroits, car elle diminue avec l'augmentation de la température.
La tâche de conception, de planification et de création de l'infrastructure d'ingénierie des centres de données consiste à prévoir correctement en fonction de nombreux facteurs. Différentes implémentations de systèmes de refroidissement et d'humidification sont possibles, même dans une seule installation. Si pour les petits centres de données il existe des solutions standard, les gros objets sont toujours uniques. Vous devez essayer de prévoir correctement l'évolution de la charge de travail informatique dans le centre de données. Et, bien sûr, n'oubliez pas le niveau d'humidité.