I requisiti dei sensori dei data center

Proprietari e gestori di data center sono profondamente consapevoli della necessità di una migliore efficienza energetica. Il settore, che è responsabile di circa l'1% del consumo globale di elettricità, è fortemente influenzato dalle turbolenze dei costi energetici, pertanto sta sperimentando una forte domanda di efficienza energetica. Al contempo, i governi di tutto il mondo stanno cercando opportunità per i settori con un forte fabbisogno energetico al fine di ridurre l'uso di combustibili fossili e le emissioni di gas serra.

Il 60% circa del fabbisogno energetico di un data center è determinato dalla sua infrastruttura IT, quindi vi sono margini di riduzione energetica con apparecchiature, solitamente nuove, che sono più efficienti dal punto di vista dei consumi. Tuttavia, vi sono buone opportunità di efficienza energetica anche nel restante 40% della domanda di energia, la maggior parte della quale proviene dai sistemi di raffreddamento e climatizzazione di un data center.

Un controllo efficiente della temperatura e dell'umidità è importante per il funzionamento ottimale dell'infrastruttura IT. In molte strutture moderne è previsto un tempo di attività del 99,999% a fronte di tempi di inattività annuali solamente di pochi minuti. Tali livelli estremamente elevati di prestazioni sono necessari a causa dell'importanza e del valore dei dati e dei processi gestiti dall'infrastruttura IT.

Analogamente a tutte le buone misure di efficienza dei processi, una gestione energetica efficace si basa sulla disponibilità di dati di monitoraggio accurati, affidabili e continui. Quali parametri devono essere misurati, quindi, nei data center e dove?

Temperatura

Il raffreddamento e il condizionamento dell'aria sono necessari per rimuovere il calore generato dalle apparecchiature informatiche ed evitare così il surriscaldamento e prevenire guasti. È quindi necessario monitorare la temperatura nei corridoi e nelle scaffalature, così come in tutti gli spazi, nei condotti nel sistema di ventilazione, nei tubi del sistema di raffreddamento e all'aperto. Naturalmente, è fondamentale che i luoghi di misurazione siano realmente rappresentativi e che la rete di sensori sia in grado di rilevare qualsiasi potenziale punto freddo o caldo.

Sale dati più grandi possono essere più difficili da monitorare, perché hanno un maggiore potenziale di variabilità della temperatura spaziale, quindi è importante disporre di un numero sufficiente di sensori di temperatura per garantire che tutti i server siano monitorati. Alcuni server potrebbero essere vicini a un'unità di raffreddamento, mentre altri potrebbero esserne più distanti; alcuni possono trovarsi nella parte inferiore di un rack e altri più in alto, quindi esiste il potenziale per la variabilità tridimensionale. Oltre a un numero sufficiente di sensori, è quindi importante anche che il flusso d'aria e il raffreddamento siano distribuiti in modo ottimale in tutta la sala server.

La maggior parte dei data center dovrà monitorare la "T delta", che è comunemente definita come la differenza di temperatura tra corridoi caldi e freddi. Tuttavia, in realtà la situazione è più complessa, perché esistono quattro diversi T delta (1) da monitorare se si vuole che le operazioni di raffreddamento siano il più efficienti possibile.

La T delta più evidente è la differenza di temperatura nell'aria prima e dopo il passaggio attraverso l'apparecchiatura IT. Il secondo T delta spesso misurato è la differenza di temperatura tra le apparecchiature di raffreddamento. Tuttavia, in realtà la temperatura dell'aria in uscita dai raffreddatori è raramente pari a quella dell'aria in arrivo all'apparecchiatura IT. Questo di solito è dovuto a problemi come ostruzioni, vortici, differenze di pressione, sacche d'aria ecc. che causano la miscelazione di aria fredda e aria calda. Analogamente, la temperatura dell'aria in uscita dall'apparecchiatura IT è spesso più bassa nel momento in cui entra nei raffreddatori. Questo di solito è dovuto al fatto che l'aria raffreddata si mescola con quella riscaldata per vari motivi; tutto ciò indica inefficienza nella gestione del flusso d'aria.

Quindi, i quattro T delta sono le differenze di temperatura:

1. A monte e a valle delle apparecchiature informatiche
2. A monte e a valle dei raffreddatori
3. Tra l'aria in uscita dai raffreddatori e l'aria in ingresso nelle apparecchiature IT
4. Tra l'aria in uscita dalle apparecchiature IT e l'aria in ingresso nei dai raffreddatori

Monitorando con precisione queste quattro T delta, i responsabili del data center possono ottenere una migliore comprensione dei fattori che influenzano l'inefficienza di raffreddamento, potendo così adottare misure di mitigazione e miglioramento basate sui dati e ottimizzare le prestazioni del data center.

Con climi secchi, il raffreddamento evaporativo è efficace per dissipare il calore, mentre con climi freddi è possibile utilizzare il raffreddamento diretto con aria secca e fredda. Negli ultimi anni, le soluzioni di raffreddamento mediante liquido sono diventate popolari, poiché sono molto più efficaci per la dissipazione del calore. Per supportare questa tendenza, Vaisala ha sviluppato un nuovo sensore di alta qualità per la misurazione della temperatura del liquido di raffreddamento/riscaldamento. Il Vaisala TMI110 è un trasmettitore di temperatura a immersione che offre una risposta rapida con alti livelli di precisione. Il TMI110 completa la vasta offerta di prodotti HVAC, tra cui il popolare HMD60 per i condotti dell'aria, l'HMT120 per le misurazioni dell'aria interna e la piattaforma all'avanguardia Indigo, per misurazioni più precise nei data center.

Umidità

Anche le apparecchiature informatiche possono essere influenzate negativamente dall'umidità; bassi livelli aumentano il rischio di elettricità statica, rendendo talvolta necessari umidificatori spray o evaporativi. Tuttavia, si devono evitare anche alti livelli di umidità, poiché possono provocare condensa e corrosione delle apparecchiature metalliche.

Con climi più freddi può essere possibile utilizzare l'aria esterna per raffreddare le apparecchiature del data center in un processo noto come economizzazione. Il contenuto assoluto di acqua di quest'aria esterna può essere basso e, poiché l'umidità relativa dell'aria diminuisce quando viene riscaldata, il livello di umidità può scendere al di sotto dei livelli accettabili a meno che non siano in atto controlli appropriati.

A seconda della posizione e dell'applicazione, sono necessari diversi tipi di misurazione dell'umidità; ad esempio, l'umidità relativa e il punto di rugiada possono essere misurati in stanze, spazi, condotti e all'aperto, mentre le temperature a bulbo umido sarebbero necessarie nelle torri di raffreddamento e negli umidificatori evaporativi e potrebbero essere necessari sensori entalpici per gli economizzatori lato aria. L'entalpia esprime l'energia termica totale (calore sensibile e calore latente) coinvolta nelle variazioni termodinamiche. Questi parametri di umidità calcolati sono in genere disponibili direttamente da sensori di umidità avanzati, come quelli di Vaisala.

Le tre configurazioni più comuni di sensori per il controllo dell'economizzatore lato aria sono bulbo secco, entalpia singola e doppia entalpia. Sebbene il controllo a bulbo secco sia il metodo più semplice, potrebbe perdere potenziali risparmi energetici non aprendo l'economizzatore quando la temperatura ambiente è leggermente più calda ma relativamente secca.

La doppia entalpia funziona in modo simile, tranne per il fatto che vengono impiegati due sensori di entalpia; uno che monitora l'aria esterna e l'altro l'aria di ritorno. L'economizzatore funzionerà se l'entalpia dell'aria esterna è inferiore all'entalpia di ritorno.

I trasmettitori di Vaisala sono progettati specificamente per applicazioni come il condizionamento dell'aria e l'economizzazione, la misurazione di umidità e temperatura, con uscite derivate per punto di rugiada, temperatura a bulbo umido ed entalpia. Sebbene le misurazioni della temperatura non siano generalmente soggette a variazioni, i sensori di umidità tradizionali lo sono. Per questo i sensori di umidità di Vaisala utilizzano la tecnologia HUMICAP®, che garantisce stabilità a lungo termine e insensibilità a interferenze come polvere e condensa. Questi sensori di umidità capacitivi a film sottile sono diventati lo standard del settore in un'ampia varietà di applicazioni in cui sono richieste misurazioni dell'umidità accurate, affidabili e senza manutenzione a lungo termine.

Il flusso d'aria nei condotti consente ai sensori di rispondere rapidamente alle mutevoli condizioni, mentre il movimento dell'aria nelle stanze e in altri spazi può essere lento, quindi alcuni data center preferiscono utilizzare la temperatura del punto di rugiada come parametro di controllo dell'umidità perché non dipende dalla temperatura del sensore.

Altri sensori che possono essere distribuiti nei data center misurano la pressione differenziale nei condotti e tra i corridoi caldi e freddi, come così come ulteriori parametri meteorologici esterni come pressione dell'aria, precipitazioni, velocità e direzione del vento. Queste misurazioni possono essere effettuate da una stazione meteorologica automatica, da singoli sensori o da uno degli strumenti WXT530 di Vaisala, che utilizzano tecnologie a stato solido per ridurre al minimo i costi operativi e di manutenzione. I sensori esterni devono essere collocati in una posizione con flusso d'aria libero, lontano da qualsiasi superficie che possa irradiare calore e disturbare le misurazioni. Naturalmente, le misurazioni effettuate all'esterno devono essere accurate e affidabili quanto quelle eseguite all'interno e gli strumenti meteorologici leader a livello mondiale di Vaisala forniscono l'affidabilità a lungo termine richiesta anche negli ambienti più difficili.

Riferimento 1. Le quattro T delta - www.upsite.com/blog/the-4-delta-ts-of-data-center-cooling-what-youre-missing/