Рекомендации по уровню влажности в дата-центре существенно снижаются

03 ноября 2015 г. | МакФарлейн Роберт | Категория: Обсуждаем статью

Выводы исследования ASHRAE опровергают традиционные представления о допустимых уровнях относительной влажности внутри дата-центра.

В дата-центрах десятилетиями поддерживалась относительная влажность на уровне 45-50%. Такие цифры основывались на убеждении, что высокая влажность необходима для устранения вероятности статического разряда. Теперь все изменилось.

Опасность, которую статическое электричество может представлять для IT-оборудования в дата-центре, можно назвать незначительной даже при относительной влажности 15%, а с принятием некоторых минимальных мер защиты ее можно понизить до 8%. Об этом говорится в докладе, выпущенном в 2014 году по результатам исследования по заданию технического комитета ТС 9.9 Американского общества инженеров отопления, охлаждения и воздушного кондиционирования (ASHRAE). Компетенция комитета - критические объекты, технологическое пространство и электронное оборудование. Это открытие поможет операторам сэкономить электроэнергию и улучшить показатель энергоэффективности PUE.

Если оборудование вашего ЦОДа работает на повышенных входящих температурах в соответствии с руководствами ASHRAE по температурному режиму 2008 и 2011 годов, то поддержание высокой относительной влажности требует поддержания достаточного объема влаги в воздухе; теплый воздух удерживает больше пара, чем холодный. Расход воды и электричества для увлажнения дата-центра без действительно на то надобности идет в разрез с современными экологическими практиками.

Снижение допустимых уровней влажности в дата-центре

В 2012 году комитет ASHRAE ТС 9.9. провел независимое исследование для определения действительного уровня влажности, необходимого в дата-центре для избежания угрозы статического повреждения вычислительного оборудования. Исследование проводили студенты и аспиранты Научно-технологического университета Миссури, специализирующиеся в области электростатики. Они провели ряд испытаний на всех типах напольных покрытий дата-центра, при этом сотрудники серверного зала надевали различные виды обуви, как по согласованию, так и в произвольном порядке. Полная версия доклада по результатам исследования на 167 страницах была опубликована в октябре 2014 года (ее можно прочесть тут).

Данные, полученные в ходе исследования, показали, что, если при проектировании и строительстве все процедуры соблюдаются должным образом, то риск повреждения IT-оборудования статическим разрядом весьма и весьма низок при 8% относительной влажности. Таким образом, дата-центр в любой климатической зоне может экономить электроэнергию на установках испарения воды для увлажнения. ЦОДы, расположенные в прохладном климате, особенно работающие на фри-кулинге, могут не заниматься увлажнением своих залов круглогодично.

Меры предосторожности при переходе на новые уровни влажности

Операторы дата-центров должны ответственно подойти к вопросу соотношения напольного покрытия и рабочей обуви. Многие дата-центры с фальш-полом используют в качестве покрытия шлифованный ламинат высокого давления. Обычно он обладает сопротивлением от 104 до 109 Ом. Заливные бетонные полы или токорассеивающие покрытия ведут себя примерно так же. Обувь, обладающая некоторой проводимостью, обеспечивает достаточное рассеивание, при этом следует избегать обуви с подошвой из полимеров, как, например, беговая обувь или палубные туфли.

Заключения о пониженных уровнях влажности применимы и для оборудования в защищенном корпусе. Независимо от уровня влажности, всегда надевайте антистатический браслет при работе внутри корпуса с оборудованием или при замене деталей в устройствах. Если вы работаете в условиях пониженной влажности в соответствии с новыми уровнями, ношение антистатического браслета необходимо при вскрытии корпуса с оборудованием.

Относительная влажность или точка росы?

Почему же новое исследование использует понятие относительной влажности, в то время как руководство ASHRAE по температурным режимам рекомендует контролировать влажность с помощью параметра абсолютной влажности или точки росы? Дело в том, что в условиях тестирования явление статического разряда более соотносится с относительной влажностью, нежели с точкой росы, хотя эти два понятия довольно несложно сопоставить. Это исследование приведет к принятию четвертой редакции Руководства комитета ТС 9.9 ASHRAE по температурным режимам, где отразятся параметры влажности, но рекомендации для дата-центров в части контроля влажности будут по-прежнему связаны с параметром точки росы.

Относительная влажность соотносится с параметром температуры, поэтому чем выше температура, тем больше влаги сможет удержать воздух при том же значении относительной влажности. Именно поэтому в жаркой и влажной среде идет дождь, а после заката солнца температура падает. Более холодный воздух удерживает меньше влаги, и водяной пар выпадает в виде капель воды. В дата-центре температура воздуха никогда не должна достичь точки росы. Однако, поскольку температура внутри дата-центра сильно варьируется, особенно в современных зданиях, использующих герметизированный коридор, конкретная область помещения, где вы измеряете относительную влажность, сильно влияет на объем влаги, которую система кондиционирования должна добавить в воздух или, наоборот, удалить.  Это напрямую влияет на количество энергии и воды, потребляемой дата-центром. Абсолютная влажность, или точка росы, с другой стороны, будет одинакова по всему помещению независимо от температуры, так что это более подходящий параметр для контроля за влажностью воздуха в помещении с большим разбросом температур по зонам.

Исполнение рекомендаций ASHRAE

Все параметры комитета ТС 9.9 ASHRAE рассчитаны для входящих температур IT-оборудования и условий влажности холодного коридора. Руководство ASHRAE по температурному режиму теперь рекомендует спектр точки росы от 10°С до 15°С, без конденсации. Если здание ЦОДа эксплуатируется возле верхней границы температурных значений, рекомендованных ASHRAE, т.е. 27°С, а уровни влажности поддерживаются по новым рекомендациям для температуры точки росы, то относительная влажность входящего воздуха никогда не опустится ниже отметки 8%. Практически можно контролировать все воздушные кондиционеры серверного зала с помощью поддержания температуры выходящего воздуха и точки росы: просто измеряйте температуру и точку росы входящего воздуха в холодном коридоре, и эксплуатируйте воздушные кондиционеры и увлажнители соответственно.

«Без конденсации» означает, что, если вы работаете при температуре ниже верхних допустимых значений, но выше нижних допустимых значений влажности, ваша среда не может достичь температуры точки росы и привести к образованию конденсата на оборудовании. Это одна из главных забот дата-центров, использующих фри-кулинг, где наружный воздух может оказаться более холодным или более влажным, чем предусмотрено условиями проекта.

Консервативный подход к влажности в дата-центре

Экономия энергии – задача важная, но еще более важная задача любого дата-центра – это защита IT-оборудования и поддержание надежной работы. Такое кардинальное изменение рекомендаций представляется операторам немыслимым. Даже если оператор уверен, что рекомендации ASHRAE не влекут проблем, большинство IT-специалистов будут волноваться по поводу эксплуатации на грани допустимых норм. Ни один дата-центр не может похвастаться наличием однородной среды, так что в помещении всегда будут температурные разницы – в коридорах, внизу и вверху стойки. Если вы не хотите снижать влажность входящего воздуха до 8%, начните с небольшого понижения уровней температуры и влажности, меньше лимитов, рекомендованных ASHRAE: это все равно позволит вам значительно сэкономить на воде и энергии.

Ниже мы приводим список мер и указания параметров, которые позволят успешно применять новые рекомендации ASHRAE, даже если вы не приблизитесь к крайним значениям. При этом в каждом случае могут быть свои особенности проекта и способа эксплуатации:

- напольное покрытие дата-центра должно обладать способностью рассеивать статическое электричество, а также должным образом заземляться, как описано выше в статье.

- сотрудники и посетители дата-центра должны носить обувь на подошве, обладающей свойствами проводимости, то есть сопротивление не должно превышать 10⁸ Ом. Нет необходимости носить комнатные тапки, но следует избегать подошвы из полимеров. Некоторые операторы требуют ношения специальных антистатических тапочек.

- настройте температуру входящего воздуха системы охлаждения на значения, близкие к коридору значений ASHRAE. Проекты, предусматривающие консервативные 24°С должны обеспечивать отсутствие перегрева поступающего на оборудование воздуха.

- измеряйте влажность в холодном коридоре и установите значение точки росы на 4,44°С ниже консервативного уровня, и это будет эквивалентно относительной влажности 15% при температуре входящего воздуха, указанной выше. По мере того, как проходящий через оборудование воздух забирает излишки тепла, его температура повышается, создается температурный дифференциал (ТД) между холодным и горячим коридорами. ТД в 11°С – вполне обычное явление, и ваш горячий коридор получит воздух 35°С. Но, поскольку относительная влажность снижается по мере повышения температуры, если вы работаете на входящем воздухе влажности 8%, то в горячем коридоре влажность может упасть до 4%. ASHRAE не прогнозирует проблем с случае падения относительной влажности в горячем коридоре, но тестирования для значений ниже 8% не проводилось. Если вас все же беспокоит эта проблема, поддерживайте влажность воздуха в холодном коридоре чуть выше крайних значений, и в горячем она никогда не упадет ниже 8%.

- обеспечьте персонал антистатическими браслетами (браслетами заземления) и сделайте их использование обязательным при проведении работ внутри оборудования.

Верхние значения влажности

Если вам приходилось бывать в регионах, где высокая влажность считается нормой, то результаты вышеприведенного исследования вас вряд ли удивят. Необходимо также иметь в виду верхние пределы значений относительной влажности, рекомендованные ASHRAE – 60%. Соблюдение этого порога позволит избежать еще одной, совершенно другой, проблемы: частицы, содержащиеся в воздухе, и газообразные загрязняющие вещества могут соединяться с водяным паром, поэтому повышенная влажность ведет к коррозии компонентов IT-систем.

Роберт МакФарлейн

Теги: ASHRAE, влажность, охлаждение, PUE