Нормативная документация

О стабильном увлажнении ЦОДа

19 декабря 2013 г. | Категория: Охлаждение ЦОД, Адиабатические системы

Сбои в работе оборудования ЦОДа  возникают не только вследствие отклонения от оптимальных температурных параметров. Не менее опасно для работы электронного оборудования нарушение режима влажности. Повышенная влажность – источник конденсата, вызывающего коррозию проводников и окисление контактов, что в свою очередь может вызвать выход из строя компонентов вычислительных систем. С другой стороны, недостаток влаги способствует разрушению лака на электронных печатных платах, высыханию изоляции силовой и коммутационной проводки, образованию статического  электричества, что может привести к  выходу из строя отдельных узлов.

Определенная категория оборудования в ЦОДе чувствительна также к чистоте окружающего воздуха – количеству содержащейся в нем пыли. Помимо того, что накапливающаяся пыль замедляет отвод тепла, она способна привести к механическому повреждению носителей информации при считывании или записи данных на ленту или диск.

В прецизионных кондиционерах предусмотрена возможность увлажнения: небольшой  увлажнитель встроен в сам кондиционер. Связано это с тем, что кондиционирование воздуха приводит к его осушению в помещениях дата-центра. Причина тому ‒ конденсации влаги из воздуха при охлаждении теплопередающей поверхности ниже точки росы.

Как правило,  увлажнители, встроенные в прецизионные кондиционеры, основаны на изотермическом принципе, то есть работают как  классический  кипятильник. Воздух увлажняется за счет пара, образующегося  при нагревании воды электродами, через которые пропускается электрический ток, достаточный для того, чтобы  вода быстро закипела и начала  испаряться. Контроллер прецизионного кондиционера собирает информацию с датчиков влажности, установленных в помещении, и периодически включает или отключает увлажнитель. В таких системах вода поступает из обычного водопровода. Специальная очистка или обработка воды не требуется. В методе увлажнения, основанном на кипении, воздух не нагревается.

Другой подход к увлажнению основан на адиабатическом принципе, который может быть реализован по разному: либо воздух под давлением пропускается через  конструкцию с  большой влажной поверхностью (маты или специальные камеры); либо вода под давлением распыляется  в воздушном потоке через форсунки. Еще один способ  подразумевает использование ультразвукового излучателя, с помощью которого создается множество мелких капель над поверхностью воды.

Адиабатические увлажнители дополнительно еще и  охлаждают воздух.   Но если  рассматривать  увлажнитель сам по себе,  а не как адиабатическую систему охлаждения, то этот эффект охлаждения от нее незначителен.   Потому что в общем случае при правильном дизайне дата-центра влажность поддерживается достаточно точно, поэтому количество внешнего воздуха в нем минимально. Соответственно, и  воды приходится  добавлять  совсем немного.

 Расход воды в обоих методах  ‒ в классическом способе  испарения, и в случае адиабатического увлажнения,  ‒ невелик и принципиального влияния на эксплуатационные расходы не оказывает. А вот экономия электроэнергии в методе адиабатического охлаждения ‒ значительная.

Испарительные системы, которые традиционно используются для увлажнения и основаны на изотермическом увлажнении, в эксплуатации довольно затратны: при работе в течение четырех месяцев классический испаритель мощностью 15 кВт потребляет электроэнергии на 175 тысяч рублей, к этому надо приплюсовать расходы на охлаждение — от 90 до 200 тысяч (в зависимости от величины PUE: 1,1–1,5). Поэтому проектировщики инженерного оборудования ЦОДа  «DataPro Тверь» решили использовать  принцип адиабатического увлажнения воздуха. 

Однако, изучив имеющиеся на рынке предложения в сегменте систем адиабатического увлажнения, специалисты DataPro  пришли к выводу, что приобретение промышленной системы на тонкораспыленной воде, наряду экономичностью в эксплуатации, также имеет ряд существенных недостатков. В первую очередь к ним относится плохая масштабируемость и адаптируемость таких систем. К тому же критичными могут оказаться длительные сроки поставки и ввода в эксплуатацию (сроки запуска  таких систем  -  более одного года со дня заключения контракта). При этом  риск возможного повреждения адиабатических систем на тонкораспыленной воде  достаточно высок, а допоставка комплектующих длится не менее 3-4 месяца. Наконец, изменить логику работы автоматики промышленных систем увлажнения адиабатического типа довольно сложно.

В DataPro учли все перечисленные недостатки и спроектировали собственную систему адиабатического увлажнения для ЦОДа «Data-Pro Тверь». В ней используются пневматические насосы с форсунками, компрессор с подведенной к насосу магистралью сжатого воздуха и резервуар с водой, связанный с насосом водяной магистралью. Эффект достигается при помощи распылительных форсунок. В этом решении отсутствуют магистрали высокого давления: в испаритель подается очищенная вода, которая гонится к форсункам воздухом под давлением 3 атмосферы. В России это одно из первых внедрений подобного рода решений.

Комментарий эксперта

Михаил Балкаров, технический эксперт  компании EmersonNetworkPower.

Использование отдельной системы увлажнения для больших проектов ЦОД можно только приветствовать. На стабильность поддержания заданных параметров влагосодержания это никак не влияет. При этом система получается более простой, дешевой и ремонтопригодной, по сравнению с традиционными, встроенными в кондиционеры увлажнителями.

Адиабатическое охлаждение реализуется либо с помощью распыления воды в воздушном потоке через форсунки, либо пропусканием потока воздуха через специальный мат смачиваемый водой, либо созданием мелких капель над поверхностью воды, за счет ультразвукового излучателя. В любом варианте, расход электроэнергии крайне незначителен. по сравнению с другими методами увлажнения.

К недостаткам форсунок и ультразвука относится требования предварительной очистки воды, во избежание повреждения системы. Кроме того, все остающиеся примеси сразу попадают в воздух в виде крайне мелкой пыли.

 К сожалению, любые решения помимо плюсов всегда имеют и минусы. Например, смачиваемые маты и камеры более громоздки и требуют мер по борьбе с болезнетворными бактериями, в том числе и особо опасными бактериями ‒  легионеллами.

Теги: Адиабатическое увлажнение, Охлаждение ЦОД, PUE