Мониторинг температуры в центрах обработки данных: как правильно спланировать систему датчиков

Температуру в центрах обработки данных можно надежно оценить, если измерения проводятся в соответствующих местах, а полученные данные используются в определенном технологическом процессе.

Одиночное значение для помещения может не выявить локальные перегревы. Поэтому распределение температуры, влажность и организация воздушных потоков должны быть объединены в единой концепции мониторинга.

Для инженеров-проектировщиков, систем автоматизации зданий и технических эксплуатантов решение начинается с трех вопросов: Где возникают критические состояния? Какие датчики позволяют их обнаружить? И кто реагирует на отклонение? В этой статье представлен комплексный подход — от плана точек измерения до системы управления зданием.

Основное внимание уделяется стойкам с воздушным охлаждением и микроклимату в помещениях, где они расположены. В случае систем с жидкостным охлаждением к задачам измерения и мониторинга добавляются задачи, связанные с контуром охлаждения.

Вернуться к блогу

Какая температура в центрах обработки данных является оптимальной?

В качестве ориентира Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) указывает для ИТ-оборудования с воздушным охлаждением классов A1–A4 рекомендуемый диапазон температур на входе воздуха от 18 до 27 °C. Этот ориентир важен: значение, измеренное у стены помещения или в теплом проходе, отражает иные условия. Рекомендация не распространяется в равной степени на все классы оборудования и все технологии охлаждения. Решающими остаются требования фактически используемого оборудования. Источник: Справочник ASHRAE, глава «Центры обработки данных и телекоммуникационные объекты».

Рекомендуемый диапазон рабочих параметров, допустимый диапазон работы оборудования и проектное значение сигнализации служат разным целям. Поэтому допустимое предельное значение не является автоматическим заданным значением для непрерывной работы. Определите эксплуатационные цели и пороговые значения сигнализации одновременно с планированием ИТ-инфраструктуры и систем охлаждения.

Кроме того, неоправданно низкая температура охлаждения не приводит к неравномерному распределению воздуха. Прежде чем изменять заданные значения, следует тщательно проанализировать распределение температуры, режимы нагрузки и работу системы охлаждения.

Четыре проблемы в центре обработки данных

  • Местный перегрев

    Температура в помещении может оставаться в норме, в то время как отдельная зона всасывания нагревается слишком сильно. Расставьте точки измерения с учетом фактических путей движения воздуха и критических зон в стойках.

  • Влажность без контекста

    Один лишь процентный показатель не позволяет оценить риск образования конденсата. Только совокупность таких факторов, как температура, влажность воздуха и холодные поверхности, позволяет дать обоснованную оценку.

  • Изменение траектории потока воздуха

    Модификации, изменения нагрузки или изменение состояния установки могут повлиять на подачу энергии в отдельные зоны. Сравните тепловизионное изображение и дополнительные диагностические показатели.

  • Пробелы в цепочке оповещения

    Данные измерений обеспечивают защиту установки только при условии их правильного анализа и принятия соответствующих мер. Проверьте также наличие ошибок связи, распределение обязанностей и доступность адресатов сигналов тревоги.

Концепция измерений начинается с производственных вопросов

Сначала составьте план точек измерения с указанием расположения стоек и помещений, путей циркуляции воздуха, охлаждаемых поверхностей и возможных мест утечек. Присвойте каждой точке конкретную задачу: необходимо ли обнаружить локальное превышение температуры, оценить состояние воздуха или сообщить об утечке воды?

В результате формируется список точек данных с указанием измеряемой величины, места установки, требуемой точности, интерфейса и способа обработки данных. Добавьте информацию об ответственном лице, пороге срабатывания сигнала тревоги и ожидаемой реакции. Кроме того, учтите, как датчики можно проверять, заменять и дополнять в случае расширения системы.

При выборе датчика важно не количество функций, а соответствие конкретной задаче измерения. Поэтому Комнатный датчик, Датчик воздуховода и датчик для измерения поверхности не являются взаимозаменяемыми. Также необходимо уточнить, какая информация должна оставаться доступной в случае выхода из строя устройства или сбоя связи.

Содержание

Точки измерения температуры и «горячие точки» Влажность и точка росы Перепад давления и распределение воздуха GLT и система оповещения Часто задаваемые вопросы по планированию

Выявление «горячих точек»: измерение температуры в местах, где ИТ-компоненты всасывают воздух

Комнатный датчик отвечает на вопрос, какова температура в месте его установки. Однако он не показывает автоматически, какой объем воздуха фактически потребляют отдельные серверы. Различная загрузка, изменение ИТ-нагрузок или неблагоприятное смешивание приточного и вытяжного воздуха могут привести к локальным перепадам температуры.

Поэтому размещайте измерительные точки вдоль соответствующих воздушных потоков. В случае стоек с передне-задней циркуляцией воздуха зоны всасывания являются особенно показательными. Точки измерения, расположенные на разной высоте, могут показать, есть ли отдельные участки стойки, которые недостаточно охлаждаются. График наглядно иллюстрирует этот принцип; он не является универсальным предписанием относительно фиксированного количества датчиков.

Для каждой точки измерения зафиксируйте стойку, сторону, высоту и соответствующую задачу измерения. Дополнительные показатели на входе и выходе воздуха помогут оценить состояние системы. Сравните показатели при известных режимах работы и повторно проверьте распределение после изменений в заполненности или схеме воздухораспределения.

Чтобы выбрать подходящего датчика температуры Кроме того, следует учитывать диапазон измерения, точность, скорость отклика и конструкцию, подходящую для места установки. Удобно доступное место на стене не всегда является оптимальным вариантом для любой задачи измерения.

Влажность и точка росы: как правильно оценить риски образования конденсата

Относительную влажность воздуха и температуру необходимо рассматривать в совокупности. При изменении температуры относительная влажность может измениться, даже если количество водяного пара не увеличилось или не уменьшилось в соответствующей степени. Поэтому один процентный показатель лишь частично характеризует состояние воздуха.

Точка росы — это температура, при которой рассматриваемый воздух при охлаждении становится насыщенным. Если температура поверхности достигает этого значения или опускается ниже него, может возникнуть конденсация. Поэтому для холодных трубопроводов или охлаждающих поверхностей также важно состояние поверхности. Даже при нормальной температуре воздуха не исключается риск локальной конденсации.

Комбинированные Датчики влажности и температуры Устройства S+S, в зависимости от модификации, поставляются с аналоговыми выходами, такими как 0–10 В или 4–20 мА, а также с интерфейсом Modbus. Система управления зданием (GLT) может рассчитать точку росы на основе данных о температуре и влажности; соответствующие модификации с интерфейсом Modbus уже предоставляют эту величину в виде точки данных. Окончательные данные приводятся в соответствующей технической документации по продукту.

При планировании совместно определяются место проведения измерений, ожидаемое состояние воздуха, возможные холодные зоны и предусмотренные меры реагирования. Датчик обеспечивает основу для измерений. Решение о том, следует ли скорректировать охлаждение или подать сигнал о неисправности, принимает предусмотренная для этого система регулирования или мониторинга.

Перепад давления позволяет визуально отслеживать изменения в потоке воздуха

Значения температуры отражают результат отвода тепла в точке измерения. Дополнительное значение перепада давления может свидетельствовать об изменениях в подаче воздуха. В зависимости от концепции установки для этого, например, сравниваются две определённые зоны кожуха или системы распределения воздуха.

Решающее значение имеют четко задокументированные ориентиры. Зафиксируйте, где расположены оба давления, как проложены измерительные линии и какой рабочий режим служит для сравнения. Без этих данных одно и то же изменение показателей может интерпретироваться по-разному.

При выборе Датчики перепада давления Диапазон измерения, точность и интерфейс должны соответствовать требованиям установки. В зависимости от модели доступны аналоговые выходы, такие как 0–10 В или 4–20 мА, а также протокол Modbus. Кроме того, обратите внимание на допустимые рабочие среды: датчик перепада давления воздуха не всегда подходит для жидкостей в контуре охлаждения.

Оцените динамику давления в совокупности с данными измерений температуры и состоянием системы охлаждения. Сам по себе перепад давления ещё не гарантирует достаточного охлаждения каждого стойки. Кроме того, без разработанной концепции установки и точек измерения невозможно установить конкретное значение Pa в качестве общего заданного значения.

От датчика до системы управления зданием: показания датчиков должны обеспечивать возможность реагирования

Полная концепция охватывает всю цепочку: датчики, контроллеры или систему управления зданием, при необходимости — систему мониторинга более высокого уровня, а также определённый канал передачи сигналов тревоги. Уже на этапе проектирования должно быть определено, какая система будет собирать, сохранять и анализировать данные, а также передавать их ответственным лицам.

Аналоговые датчики с напряжением 0–10 В или током 4–20 мА можно подключить к системе управления через соответствующие входы. Если такие входы уже имеются, это может быть экономически выгодным решением. Modbus в зависимости от устройства позволяет передавать несколько измеряемых величин и дополнительные данные по общей шине. Проверьте тип сигнала, а также регистр, масштабирование и единицы измерения. При сравнении затрат следует учитывать не только стоимость устройства, но и количество необходимых входов, стоимость монтажа и трудозатраты на интеграцию.

Датчик Modbus не отправляет электронные письма или SMS автоматически. Для этого требуется соответствующим образом оснащенный и настроенный системный компонент. Не менее важно различать реальное превышение порогового значения и отсутствие или устаревание данных измерений. Сбои в связи не должны восприниматься как незаметное состояние.

Проверьте цепочку до момента реагирования: считывается ли правильное значение? Обнаруживается ли обрыв? Доходит ли сообщение до назначенного получателя? Известны ли круг ответственности и дальнейшие действия? Проверьте эти моменты перед передачей и после внесения существенных изменений.

В случае Модернизация существующих объектов Следует заранее уточнить наличие входов, маршруты прокладки кабелей, интерфейсы и возможности расширения существующей системы управления зданием. Решение должно соответствовать существующей установке и организации работы.

Отдельный мониторинг конденсации и утечек

  • Контроль конденсации

    Конденсация возникает, когда условия на поверхности способствуют образованию росы. В зависимости от конструкции датчики конденсации или точки росы фиксируют соответствующие состояния или приближение к ним. Место установки и принцип действия должны быть подобраны с учетом конкретной контролируемой поверхности. Сигнал интегрируется в заложенную логику управления или логику регистрации неисправностей.

  • Обнаружение утечек

    Датчик утечки фиксирует вытекающую жидкость в предусмотренном месте контроля. Это иная задача, чем определение точки росы. При выборе датчика необходимо учитывать тип жидкости, местоположение и зону обнаружения. Датчики конденсации и датчики утечки поэтому их следует выбирать с учетом конкретной причины и желаемого поведения при подаче сигнала.

Вывод: необходимо комплексно планировать задачи измерения, систему датчиков и эксплуатацию

Надежный мониторинг температуры в центре обработки данных сочетает в себе значимые точки измерения с подходящими датчиками и проверенным процессом оповещения. Температура, влажность, точка росы и перепад давления дополняют друг друга, если ясно, на какой вопрос отвечает каждый из этих показателей. Система обнаружения утечек применяется там, где необходимо своевременно выявлять утечки жидкости.

Для этих целей компания S+S предлагает различные серии датчиков и контроллеров. Конкретная модель выбирается с учетом измеряемой величины, способа монтажа, точности и интерфейса. Перед оформлением заказа следует согласовать доступность оборудования для конкретного проекта, пределы рабочих параметров и возможности системной интеграции на основании технической документации по устройствам.

Согласовать выбор технических решений с компанией S+S

Источники и дополнительная информация: ASHRAE об условиях эксплуатации ИТ-оборудования; Raritan — примеры точек измерения на стойке; Компания «Вайсала» о требованиях к датчикам в центрах обработки данных.

Вернуться к блогу знаний

Часто задаваемые вопросы о контроле температуры в центре обработки данных

Какая температура должна поддерживаться в центре обработки данных?

Для ИТ-оборудования с воздушным охлаждением классов от A1 до A4 ASHRAE указывает ориентировочные значения от 18 до 27 °C на входе воздуха. Этот диапазон не является универсальным заданным значением для каждой установки. Проверьте класс оборудования, технические требования к аппаратуре и схему охлаждения. Температура в помещении, температура в тепловом коридоре и температура всасываемого воздуха в оборудовании — это разные измеряемые величины и места измерения.

Сколько датчиков температуры требуется для серверной?

Количество определяется планировкой помещения, заполненностью стоек, схемой циркуляции воздуха и целями мониторинга. Один датчик Комнатный датчик регистрирует показатели только в месте своей установки. Для учета локальных перепадов температуры планируются дополнительные точки измерения. Начните с составления плана точек измерения и проверьте охват при различных режимах нагрузки. Универсального количества датчиков для каждого серверного помещения не существует.

Какую роль играет влажность воздуха в центре обработки данных?

Влажность воздуха вместе с температурой характеризует состояние воздуха. Для оценки вероятности образования конденсата также важно, достигают ли холодные поверхности точки росы или температура на них ниже этой точки. Поэтому показатели влажности следует оценивать с учётом температуры и состояния поверхности. В зависимости от модели соответствующие измерительные преобразователи могут также передавать рассчитанную точку росы в систему управления зданием.

Обязательно ли для мониторинга использовать протокол Modbus?

Нет. Датчики с аналоговыми выходами, такими как 0–10 В или 4–20 мА, можно подключить через соответствующие входы системы управления или системы управления зданием (GLT). Modbus представляет собой цифровую альтернативу, например, для передачи нескольких точек данных с каждого устройства. Решающую роль играют имеющиеся интерфейсы и задача измерения. Для подачи сигналов тревоги в обоих вариантах требуется соответствующим образом оснащенный и настроенный системный компонент.

Чем отличается контроль конденсации от обнаружения утечек?

Контроль конденсации касается образования конденсата или соответствующих этому условий на поверхности. Обнаружение утечек заключается в регистрации вытекающей жидкости в точке контроля. Для выполнения этих двух задач требуются соответствующие принципы работы датчиков и места их установки. В одной установке обе функции могут быть целесообразны, если необходимо отдельно контролировать холодные поверхности и возможные утечки жидкости.