Практика выбора и использования датчиков для мониторинга окружающей среды в центрах обработки данных

Промышленный консенсус рекомендует поддерживать температуру на входе в стойку в пределах 18–27°C и относительную влажность 40–60%. Однако во многих действующих центрах обработки данных датчики температуры по-прежнему размещаются на решетках возвратного воздуха CRAC или в центре серверных помещений, что не позволяет точно отражать фактическую температуру на входе в стойку. Такое размещение датчиков может привести к тому, что локализованные горячие точки останутся незамеченными, в результате чего ИТ-оборудование будет работать при повышенных температурах в течение длительных периодов времени, что влияет на срок службы и производительность вычислений.

Размещение датчиков температуры и влажности непосредственно во входных зонах стоек в холодных коридорах в настоящее время является обычной практикой. Рекомендуемая плотность — один датчик на 6–8 стоек или один на каждые 2–3 метра по холодному коридору.

Давняя проблема управления воздушными потоками в центрах обработки данных заключается в том, что большинство операционных групп на самом деле не знают, сколько воздуха подает каждая стойка или блок CRAC. Они могут знать скорость вентилятора и статическое давление в воздуховоде, но объем воздушного потока часто оценивается, а не измеряется.

Последствия очевидны: когда поток приточного воздуха превышает потребность, вентиляторы тратят энергию; Когда поток приточного воздуха сокращается, температура на входе в стойку повышается, что приводит к регулированию или даже отключению ИТ-оборудования.

Выбор технологии измерения воздушного потока имеет решающее значение для точных измерений. В настоящее время доступны два основных подхода:

Термальные датчики расхода воздухаизмеряйте скорость на основе потерь тепла от нагретого элемента при прохождении над ним воздушного потока. Они обеспечивают хорошую чувствительность при низких скоростях и подходят для ламинарного потока или относительно равномерных профилей скорости. Однако на них влияют изменения температуры и давления среды, поэтому при установке следует избегать зон турбулентного или закрученного потока.

Датчики расхода воздуха на основе трубки Пито/перепада давленияопределить скорость путем измерения разницы между динамическим давлением и статическим давлением. Не имея движущихся частей, они обеспечивают хорошую долговременную стабильность в центрах обработки данных. Для правильной установки им требуются относительно длинные прямые участки труб, а также предъявляются определенные требования к направлению.

У каждой технологии есть свои варианты использования — выбор зависит от ограничений установки, требований к точности и соображений обслуживания.

Статическое давление под полом является критическим параметром для охлаждения. Недостаточное статическое давление указывает на недостаточный поток воздуха для охлаждения стойки, а чрезмерное статическое давление указывает на то, что потребление энергии вентилятором превышает необходимое, что оставляет место для оптимизации. Датчики микроперепада давления обычно устанавливаются под фальшполами и в холодных коридорах для постоянного мониторинга перепада давления между этими зонами.

В некоторых проектах данные датчика микроперепада давления были интегрированы в системы DCIM, чтобы обеспечить управление вентиляторами с помощью частотно-регулируемого привода (ЧРП). Эксплуатационные данные показывают, что перевод заданных значений статического давления с фиксированных значений на регулирование в зависимости от потребности может снизить энергопотребление вентиляторов на 15–20 % без ущерба для однородности температуры в холодном коридоре.

Потеря потока в системе охлаждающей воды может вызвать защитное отключение чиллера в течение нескольких минут. Функция переключателя потока заключается в обеспечении раннего оповещения о тревоге при аномальном падении потока, что дает операторам время вмешаться или автоматически переключиться на резервные насосы. Реле потока серии KWFS были приняты многими операторами центров обработки данных и установлены на выпускных трубах чиллеров, вторичных контурах пластинчатых теплообменников и нагнетательных линиях насосов охлаждающей воды. Отзывы на местах показывают, что их точность срабатывания и скорость реагирования сопоставимы с устройствами основных европейских брендов, со значительным преимуществом в сроках поставки.

Реле дифференциального давления используются для контроля перепада давления на первичной и вторичной сторонах пластинчатых теплообменников, а также перепада давления в испарителе и конденсаторе холодильной машины. Аномальные перепады давления обычно указывают на загрязнение, засорение или ненормальный уровень заправки хладагента. Установив соответствующие пороговые значения для сигналов тревоги, оперативные группы могут получать ранние предупреждения до того, как проблемы обострятся.

Поскольку фильтры предварительной очистки и средние фильтры в вентиляционных установках накапливают пыль, сопротивление воздушному потоку увеличивается, что требует от вентиляторов работы на более высоких скоростях для поддержания заданного воздушного потока. Если фильтры не заменяются своевременно, вентиляторы, работающие постоянно на повышенных оборотах, приводят к значительному увеличению затрат на электроэнергию.

Использование реле перепада давления для мониторинга перепада давления на фильтрующем материале с сигнализацией, срабатывающей, когда перепад давления превышает установленный порог, является стандартной отраслевой практикой. Записи об обслуживании одного центра обработки данных показывают, что регулярная замена фильтров снижает ток вентилятора на 10–15%. Для одного агрегата с вентилятором мощностью 30 кВт это означает примерно 20 000–30 000 кВтч годовой экономии электроэнергии на единицу.

Сигнальные интерфейсы: Аналоговый сигнал 4–20 мА остается доминирующим методом ввода, но RS485 Modbus получает быстрое распространение, особенно в новых проектах центров обработки данных, где прямая интеграция цифровых сигналов в системы DCIM становится все более распространенной.

Степень защиты от проникновения (IP):Хотя среда в центре обработки данных относительно чистая, в зонах прецизионного охлаждения может присутствовать конденсат. Для датчиков в этих зонах рекомендуется минимальный класс IP54. Реле потока вблизи трубопроводов с жидкостью должны иметь класс защиты IP65.

Установка и обслуживание:Возможность регулировать заданные значения на месте часто называют ценной функцией эксплуатационного персонала. Персонал по техническому обслуживанию предпочитает выполнять регулировку заданных значений без использования специальных инструментов, что сокращает время реагирования на неисправность.

Требования к надежности:Центры обработки данных требуют от датчиков чрезвычайно высокой надежности. Ложные тревоги могут привести к ненужной циклической работе кондиционера или неэффективному патрулированию по техническому обслуживанию, что снижает эффективность работы. В ходе многочисленных проектов реле дифференциального давления серии KCL и реле потока серии KWFS продемонстрировали уровень ложных срабатываний менее 1% за один год эксплуатации, что соответствует стандартным отраслевым уровням производительности.

На основе операционных данных из нескольких центров обработки данных плотность размещения датчиков, расположение точек измерения, тип выходного сигнала и долгосрочная стабильность — все это напрямую влияет на эффективность системы охлаждения и показатели PUE. По мере того как центры обработки данных переходят от архитектуры с воздушным охлаждением к гибридной архитектуре с воздушно-жидкостным охлаждением, датчики будут продолжать развиваться в направлении большей точности и интеллекта. Мы продолжим следить за требованиями отрасли и предоставлять операторам центров обработки данных надежные сенсорные продукты для мониторинга окружающей среды.