Auch Datacenter erfordern eine Innenraumluftqualität erster Güte!
Die Zahl der Rechenzentren steigt mit dem Übergang zur digitalen Wirtschaft in einem noch nie dagewesenen Tempo. Diese Serverfarmen werden auch immer größer, um mit der rasch wachsenden Datenmenge Schritt zu halten, die online gespeichert, übertragen und ausgetauscht werden muss. Als Nervenzentren des Internets verbrauchen Rechenzentren große Mengen an Energie. Außerdem erzeugen sie eine enorme Wärme, die unkontrolliert zu Schäden an den Komponenten führen kann.
Um diese Herausforderung zu meistern, sind extrem leistungsfähige HVAC-Systeme erforderlich - so leistungsfähig, dass die Klimaanlagen im Durchschnitt 35 % des gesamten Stromverbrauchs eines Rechenzentrums ausmachen. Diese schwindelerregende Zahl zeigt, welch wichtige Rolle die Raumluft in diesen Einrichtungen spielt, sowohl was die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit betrifft.
Lebende Organismen benötigen bestimmte Bedingungen, um zu überleben. Das Gleiche gilt für Server: Die Qualität der Innenraumluft (IAQ) muss genau richtig sein, damit sie gesund bleiben und zuverlässig arbeiten. Und um diese IAQ im richtigen Bereich zu halten, sind fortschrittliche HVAC-Technologie und in das System selbst eingebettete Überwachungsgeräte erforderlich.
Welche Messinstrumente gibt es für Datacenter?
In einem Serverraum kann schon die geringste Abweichung von den vorgeschriebenen Klimabedingungen einen Schaden in Millionenhöhe verursachen. Überhitzung kann empfindliche und teure Komponenten wie CPU, GPU und Festplatten zerstören. Im schlimmsten Fall kann sie sogar einen Brand auslösen. Und selbst kleinere technische Probleme führen zu Ausfallzeiten, die sowohl die Rentabilität des Zentrums als auch das Vertrauen der Kunden untergraben.
Aus diesen Gründen müssen Rechenzentren rund um die Uhr genau überwacht werden - ein Prozess, der modernste HLK-Messgeräte erfordert. Wir werfen einen Blick auf die beteiligten Geräte und erklären, welche Parameter gemessen werden müssen:
- Luftvolumenstrom und Luftgeschwindigkeit:
- Diese Parameter werden im gesamten Rechenzentrum gemessen. Ziel ist es, sicherzustellen, dass die Luft weiterhin ordnungsgemäß durch das Belüftungssystem der Einrichtung sowie im Serverraum selbst, durch die Kühllufteinlässe und Warmluftauslässe und im Inneren der Rack-Einheiten zirkuliert.
- Für die Messung dieser Parameter können verschiedene Instrumente eingesetzt werden. In den meisten Fällen erfolgt die ständige Überwachung durch fest angeschlossene Messumformer, von denen einige multifunktional sind und ein Hitzdraht-Thermo-Anemometer enthalten. Ein Drucksensor (Manometer), der an ein Pitot-Rohr oder an ein DEBIMO mit Flügelrad gekoppelt ist, ist eine weitere äußerst zuverlässige Lösung für die Leitungen von Lüftungsanlagen.
- Für einmalige Messungen bei der Überprüfung des Systemzustands verwenden die Ingenieure tragbare Instrumente wie Hitzdraht- oder Flügelrad-Thermoanemometer und Multifunktionsgeräte wie das AMI 310. Und das vielleicht wichtigste von allen ist das Luftdurchflussmessgerät DBM 620, das für die Berechnung der tatsächlichen Luftwechselrate an systemkritischen Stellen unerlässlich ist.
- Temperatur, Hygrometrie und Taupunkt:
- Die Überwachung der Temperatur ist natürlich wichtig, um Schäden an der Serverausrüstung zu verhindern. Aber es ist auch eine hilfreiche Methode, um die tatsächliche Effizienz des Kühlsystems zu berechnen, indem man seine Leistung mit dem Stromverbrauch vergleicht. Es stehen verschiedene Optionen zur Verfügung, von ortsfesten Multifunktionsmessumformern bis hin zu Datenloggern wie den Geräten der TrackLog-Reihe, die für den Einsatz selbst unter den anspruchsvollsten Bedingungen, einschließlich in elektrischen und USV-Räumen, ausgelegt sind.
- Die Hitzdraht-Anemometer bieten den Vorteil, gleichzeitig präzise die Lufttemperatur und ihre Geschwindigkeit zu messen (indem man bei Bedarf auch den Luftvolumenstrom berechnet). Wir erklären dies im Einzelnen für die geclusterten elektrischen Batterien mit Aktivkühlung.
- Thermo-Hygrometer sind nach wie vor der beste Gerätetyp für diese spezielle Anwendung: Da sie sowohl die Temperatur als auch die Hygrometrie (relative Luftfeuchtigkeit) messen, können sie zur Berechnung des Taupunkts verwendet werden. Diese Parameter sind von entscheidender Bedeutung für Rechenzentren, in denen die Luft befeuchtet werden muss, um ihren Feuchtigkeitsgehalt im optimalen Bereich zu halten. Ist die Luft zu trocken, kann es zu elektrostatischen Entladungen kommen. Ist sie zu feucht, kann es zu Oxidation kommen, was die Lebensdauer der Systemkomponenten verkürzt.
- Thermoelementthermometer werden in der Regel zur Messung der kritischen Temperaturen der heißesten Serverkomponenten verwendet: Netzteile, Prozessoren, Festplatten und Kühlkörper. Sie werden auch zur Überwachung der Überhitzung und Unterkühlung des Kältemittelkreislaufs in Computerraum-Klimaanlagen (CRAC) eingesetzt, um sicherzustellen, dass die Anlagen korrekt funktionieren.
- Druck und Druckdifferenz:
- Wie wir bereits erläutert haben, werden Drucksensoren (Manometer) mit Pitot-Rohren oder DEBIMO-Schaufeln gekoppelt, um den Luftdurchsatz zu messen. Sie werden aber auch in anderen Bereichen eingesetzt, z. B. im Serverraum selbst, wo es eine hermetische Abdichtung zwischen dem kalten Gang (Kaltlufteinlass an der Vorderseite der Server) und dem warmen Gang (Warmluftauslass) gibt. Bei dieser Art von Konfiguration ist es wichtig zu überprüfen, ob der Druck im kalten Gang höher ist als im warmen Gang, was dazu beiträgt, den Fluss der gekühlten Luft zu optimieren. Unser Messgerät CPE 310 wird beispielsweise in vielen Labors und Krankenhäusern genau zu diesem Zweck eingesetzt, während zahlreiche Rechenzentren unser Gerät C 310 installiert haben, um neben Temperatur und Luftfeuchtigkeit auch den Druck zu messen.
- Die Betreiber von Rechenzentren müssen auch den Differenzdruck an den Luftfiltern überwachen, um Verschmutzungen zu erkennen und den Filterwechsel zu planen und die Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten. Diese Luftfilter spielen eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Staubablagerungen, die, wenn sie nicht kontrolliert werden, elektrostatische Entladungen verursachen können. Und sie sind besonders wichtig für Rechenzentren in Ländern mit kälterem Klima, die manchmal Computer Room Air Handler (CRAH)-Systeme anstelle von herkömmlichen Klimaanlagen verwenden. Diese Systeme, die weniger Energie verbrauchen, halten die Systemkomponenten kühl, indem sie kalte Luft von außen einblasen (und kaltes Wasser verwenden). Hier ist das Messverfahren ähnlich wie bei den Gesichtsmaskentests.
Kondensatpumpen sind in Datacentern allgegenwärtig
Wie wir bereits erläutert haben, muss die Luft in einem Serverraum einen konstanten Feuchtigkeitsgehalt aufweisen: Die neueste ASHRAE-Richtlinie empfiehlt eine relative Luftfeuchtigkeit von 55-69 % bei einer Temperatur von 18-27 °C und einem Taupunkt von 15 °C. Wenn diese Luft durch ein CRAC-Gerät strömt, kondensiert ein Teil dieser Feuchtigkeit. Dadurch bildet sich im Verdampfer ein Kondensatstau, der entfernt werden muss. Wenn die Ableitung des Kondensats durch Schwerkraft nicht möglich ist, muss das Rechenzentrum eine zuverlässige, leistungsstarke Kondensatabsaugpumpe installieren, um Leckagen und Überlaufen zu vermeiden. Unsere Pumpen Si-82, Si-1805 und Si-1820 sind genau für diesen Zweck konzipiert, je nach Leistung des Kühlsystems.
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Interessante Quellen, um mehr darüber zu erfahren:
- Umfassende Studie zur Kühlung in Datacentern
- ASHRAE Data Center Standard
- Die Grundlagen der Befeuchtung in Datacentern
- Die Grundlagen der Kühlung in Datacentern (CRAC, CRAH)
- Video: Erläuterung und Simulation der Umgebungstemperatur von Serverräumen
- Unser letzter Blog zu HVAC-Überprüfungen in Datacentern
Picture credits: Upsite - TileFlow - ResearchGate
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