Sensorkrav för datacenter

De som äger och driver datacenter är mycket väl medvetna om behovet av bättre energieffektivitet. Datacenterbranschen, som står för cirka 1 % av den globala elförbrukningen, påverkas enormt av turbulens på energimarknaden, så det finns ett mycket stort behov av energieffektivitet. Samtidigt söker regeringar runt om i världen efter lösningar så att energikrävande branscher kan reducera sin användning av fossila bränslen och minska sina utsläpp av växthusgaser.

Cirka 60 procent av ett datacenters energibehov styrs av dess IT-infrastruktur, så det finns möjligheter att minska energiförbrukningen genom att satsa på utrustning (vanligtvis ny) som är mer energieffektiv. Det finns dock goda förutsättningar för att öka energieffektiviteten för de resterande 40 procenten. Det handlar i de flesta fall om att se över datacentrets kyl- och luftkonditioneringssystem.

Effektiv styrning av temperatur och luftfuktighet är viktig för att IT-infrastrukturen ska fungera optimalt. På många moderna anläggningar förväntar man sig 99,999 procents drifttid, vilket motsvarar en årlig stilleståndstid på bara några minuter. De här extremt höga prestandanivåerna är nödvändiga eftersom de data och processer som hanteras av IT-infrastrukturen är så viktiga och värdefulla.

Precis som när det gäller lämpliga åtgärder för processeffektivitet är tillgång till korrekta, tillförlitliga och kontinuerliga övervakningsdata nödvändiga för effektiv energistyrning . Så vad och var behöver datacenter mäta?

Temperatur

Kylning och luftkonditionering är nödvändig för att ta bort den värme som genereras av IT-utrustning – för att förhindra överhettning och fel. Det är därför nödvändigt att övervaka temperaturen i gångar och hyllor, i alla övriga utrymmen, i kanaler i ventilationssystem, i rör för kylsystem och även utomhus. Det är givetvis mycket viktigt att mätplatserna verkligen är representativa och att nätverket av sensorer kan registrera alla potentiellt kalla och varma punkter.

Större datahallar kan vara mer utmanande att övervaka eftersom de har större potential för rumsliga temperaturvariationer. Det är därför viktigt att det finns tillräckligt många temperatursensorer för att säkerställa att alla servrar övervakas. Vissa servrar står nära en kylenhet medan andra står längre bort. En del står kanske nederst på en hylla och andra högre upp, så det finns potential för tredimensionell variation. Utöver ett tillräckligt antal sensorer är det därför också viktigt att luftflödet och kylningen fördelas optimalt i serverrummet.

De flesta datacenter kommer att behöva övervaka 'delta T' – vilket vanligtvis definieras som temperaturskillnaden mellan varma och kalla gångar. Situationen är dock lite mer komplex än så eftersom det faktiskt finns fyra olika typer av delta T (1) som behöver övervakas för att kylningsåtgärderna ska kunna bli så effektiva som möjligt.

Den mest uppenbara typen av delta T är skillnaden mellan temperaturen på luften innan och efter att den har passerat genom IT-utrustningen. Den andra ofta uppmätta typen av delta T är temperaturskillnaderna i kylsystemet. I realiteten är dock temperaturen på den luft som lämnar kylsystemen sällan densamma som på den luft som når fram till IT-utrustningen. Detta beror vanligtvis på problem som hinder, virvlar, tryckskillnader, luftfickor osv. som gör att kall luft och varm luft blandas. På samma sätt är temperaturen på luften som lämnar IT-utrustningen ofta svalare när den väl kommer in i kylsystemen. Detta beror vanligtvis på att kyld luft blandas med uppvärmd luft av olika anledningar, vilket indikerar ineffektiv luftflödesstyrning.

Så, de fyra olika typerna av delta T är temperaturskillnaderna:

1. före och efter IT-utrustningen
2. före och efter kylsystemen
3. mellan luft som lämnar kylsystemen och luft som kommer in i IT-utrustningen
4. mellan luft som lämnar IT-utrustningen och luft som kommer in i kylsystemen

Genom att noggrant övervaka dessa fyra typer av delta T kan datacentrets chefer få en bättre förståelse för de faktorer som påverkar kylsystemens effektivitet och vidta begränsnings- och förbättringsåtgärder för att finjustera datacentrets prestanda.

I torra klimat är evaporativ kylning effektiv för att avleda värme. I kalla klimat kan direkt kylning med torr, kall luft användas. De senaste åren har vätskekylningslösningar ökat i popularitet, eftersom de leder bort värmen betydligt mer effektivt. För att möta den här trenden har Vaisala tagit fram en ny kvalitetssensor för att mäta temperaturen i kyl-/uppvärmningsvätskor. Vaisala TMI110 är en nedsänkningsbar temperaturtransmitter som ger snabb respons och har hög noggrannhet. TMI110 är ett tillägg i det omfattande VVS-produktutbudet, i vilket exempelvis de alltid lika populära HMD60 för luftkanaler och HMT120 för mätning av luft inomhus samt den senaste Indigo-plattformen för de mest exakta mätningarna i datacenter ingår.

Fuktighet

IT-utrustning kan även påverkas negativt av luftfuktighet. Låga nivåer ökar till exempel risken för statisk elektricitet, så spray- eller evaporativa luftfuktare kan behövas. En hög luftfuktighetsnivå bör också undvikas eftersom det kan resultera i kondens och korrosion av utrustning av metall.

I kallare klimat kan det vara möjligt att använda kallare utomhusluft för att kyla datacentrets utrustning i en process som kallas ekonomisering. Det absoluta vatteninnehållet i luften utomhus kan vara låg, och eftersom den absoluta luftfuktigheten minskar när luften värms upp så kan luftfuktighetsnivån falla under acceptabla nivåer om inga lämpliga kontrollåtgärder tillämpas.

Det krävs olika typer av luftfuktighetsmätningar beroende på plats och tillämpning. Till exempel kan relativ luftfuktighet och daggpunkt behöva mätas i rum, utrymmen och kanaler samt utomhus, medan mätning av våt temperatur krävs i kyltorn och evaporativa luftfuktare. En luftvärmeväxlare kan behöva entalpisensorer. Entalpi är den totala värmeenergi (kännbar värme och latent värme) som är involverad i termodynamiska förändringar. Dessa beräknade luftfuktighetsparametrar är vanligtvis tillgängliga direkt från avancerade fuktighetssensorer såsom Vaisalas.

De tre vanligaste sensorkonfigurationerna för styrning av luftvärmeväxlare är torr termometer, enkel entalpi och dubbel entalpi. Även om kontroll med torr termometer är den enklaste metoden kan den leda till att potentiella energibesparingar uteblir om luftvärmeväxlaren inte öppnas när omgivningstemperaturen är något varmare och det är relativt torrt.

Dubbel entalpi fungerar på ett liknande sätt, förutom att två entalpisensorer används. Den ena övervakar utomhusluften och den andra returluften. Luftvärmeväxlaren körs om utomhusluftens entalpi är mindre än returentalpin.

Vaisalas transmittrar är specifikt utformade för applikationer som luftkonditionering och ekonomisering och mäter luftfuktighet och temperatur. De har härledda utgångar för daggpunkt, våt temperatur och entalpi. Temperaturmätningar påverkas i allmänhet inte av avdrift, men det gör traditionella fuktsensorer, så Vaisalas fuktsensorer använder HUMICAP®-teknologi som ger långtidsstabilitet och okänslighet för störningar som damm och kondens. Dessa fuktsensorer med kapacitiv tunnfilmsteknik har blivit industristandard i en mängd olika applikationer där långsiktiga, exakta, pålitliga, underhållsfria fuktighetsmätningar krävs.

Luftflödet i kanaler gör att sensorer kan reagera snabbt på förändrade förhållanden, medan luftrörelser i rum och andra utrymmen kan vara långsamma. Vissa datacenter föredrar därför att använda daggpunktstemperatur som en kontrollparameter för luftfuktighet eftersom den inte är beroende av sensorns temperatur.

Andra sensorer som kan användas i datacenter mäter tryckdifferens i kanaler och mellan varma och kalla gångar samt ytterligare utomhusmeteorologiska parametrar som lufttryck, nederbörd, vindhastighet och vindriktning. Dessa mätningar kan utföras av en automatisk väderstation, av individuella sensorer eller av något av Vaisalas WXT530-instrument, som använder halvledarteknik för att minimera drift- och underhållskostnader. Utomhussensorer bör placeras på en plats med fritt luftflöde och på avstånd från alla ytor som kan avge värme och störa mätningar. Utomhusmätningar ska vara lika exakta och pålitliga som inomhusmätningar, så Vaisalas världsledande meteorologiska instrument ger den långsiktiga tillförlitlighet som krävs även i de tuffaste miljöer.

Referens 1. De fyra typerna av delta T – www.upsite.com/blog/the-4-delta-ts-of-data-center-cooling-what-youre-missing/