Die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum: Warum ist das wichtig?

Published on October 10, 2018

Die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum: Warum ist das wichtig?



Die in den Rechenzentren verwendeten Geräte stellen sehr hohe Anforderungen an die relative Luftfeuchtigkeit im Raum. Wenn es unter ein bestimmtes Niveau fällt, können elektrostatische Entladungen auftreten. Wie Sie wissen, kann statische Elektrizität für IT-Geräte im Rechenzentrum gefährlich sein. Um dies zu minimieren, wird empfohlen, eine bestimmte relative Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum aufrechtzuerhalten.

Unter der Luftfeuchtigkeit versteht man den Gehalt an Wasserdampf. Es gibt absolute und relative Luftfeuchtigkeit. Die absolute Luftfeuchtigkeit ist die Dichte des Wasserdampfes in der Luft bei einer bestimmten Temperatur. Je höher die Temperatur, desto mehr Feuchtigkeit kann in der Luft enthalten sein. Die begrenzte Menge an Wasserdampf, die die Luft bei einer bestimmten Temperatur sättigt, wird als maximale Luftfeuchtigkeit bezeichnet. Weitere Feuchtigkeit kondensiert. Das Problem der Kondensation ist ein weiteres Problem, daher ist das Überschreiten des Maximalwerts des relativen Feuchtigkeitsniveaus im Datenzentrum ebenfalls unerwünscht und muss kontrolliert werden.
Relative Luftfeuchtigkeit ist definiert als das Verhältnis von absoluter Luftfeuchtigkeit zu Luftfeuchtigkeit, das bei einer bestimmten Temperatur maximal möglich ist, ausgedrückt als Prozentsatz.

Wie soll die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum sein?


Auf Basis welcher Dokumente oder Standards wird der Feuchtigkeitsgehalt in Rechenzentren standardisiert? In Übereinstimmung mit Dokument SP-3-0092: (Standard TIA-942, Revision 7.0, Februar 2005) Abschnitt 5.3.5.3 „Telekommunikationsinfrastruktur von Datenverarbeitungszentren“. Die „Umweltleistungsparameter“ dieser Parameter sollten wie folgt sein:

- Temperatur mit einem Trockenthermometer: von 20 ° C bis 25 ° C;
- relative Luftfeuchtigkeit: von 40% bis 50%;
- Taupunkt: nicht höher als 21 ° C;
- Änderungsrate: nicht mehr als 5 ° C pro Stunde.

Darüber hinaus geben die Spezifikationen für IT-Geräte die zulässigen Werte für Luftfeuchtigkeit und Temperatur für bestimmte Hardwaremodelle an.

In der Zwischenzeit wird gemäß den im Jahr 2014 im Auftrag des TC Technical Committee 9.9 der American Society of Heating, Cooling and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) durchgeführten Untersuchungen angenommen, dass die relative Luftfeuchtigkeit auf 8-15% gesenkt werden kann, was zur Einsparung von Strom und zur Verbesserung des Energieeffizienzindikators PUE beiträgt es erfordert jedoch bestimmte Schutzmaßnahmen.

Der Boden des Rechenzentrums muss in der Lage sein, statische Elektrizität abzuleiten und ordnungsgemäß geerdet zu sein. Mitarbeiter und Besucher des Rechenzentrums sollten Schuhe mit einer Sohle mit Leitfähigkeitseigenschaften tragen. Unabhängig von der Luftfeuchtigkeit wird empfohlen, immer antistatische Armbänder zu tragen, wenn Sie mit Geräten arbeiten oder Teile im Inneren des Gehäuses austauschen.

Wenn beim Gehen auf einem nicht geerdeten Doppelboden mit 80% Luftfeuchtigkeit die Spannung der statischen Elektrizität nur 250 V erreicht, dann sind es bei 20% bereits 12 000 V: Eine Funkenentladung kann in diesem Fall zum Ausfall von IT-Geräten oder Telekommunikationssystemen führen.

Um eine höhere relative Luftfeuchtigkeit aufrechtzuerhalten, wird mehr Dampf benötigt, was zu einem höheren Energie- und Wasserverbrauch führt. Schließlich ist bekannt, dass bis zu 40% des gesamten Stromverbrauchs des Rechenzentrums aus Kühlsystemen besteht (wenn herkömmliche Freon- oder Kühlsysteme verwendet werden).


Um die erforderliche Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum aufrechtzuerhalten, ist ein relativ hoher Wasser- und Stromverbrauch erforderlich - bis zu 15% des von ihnen verbrauchten Stroms.
Mit der Einführung von IT-Geräten im Rechenzentrum, das bei erhöhten Temperaturen betrieben wird, konnte die Luftfeuchtigkeit von den herkömmlichen 40-50% gesenkt werden: Warme Luft speichert mehr Dampf, und das Rechenzentrum kann Strom für Verdampfungssysteme zur Befeuchtung (Dampfbefeuchter) einsparen.


Liegt die Luftfeuchtigkeit über den zulässigen Werten, kann sich auf den kalten Oberflächen des Geräts Kondenswasser bilden - Korrosion. Dies ist eines der Probleme in Rechenzentren, in denen die Außenluft kalt oder feucht sein kann.

Im Rechenzentrum, das auf der Architektur von kalten und heißen Korridoren basiert, ist die Wahrscheinlichkeit der Kondensation in einem kalten Korridor hoch. Kondenswasser auf elektronischen Bauteilen kann die IT-Ausrüstung schädigen und einen Kurzschluss verursachen.

In der aktualisierten Norm TIA-942-A sind die Feuchtigkeitsparameter im Abschnitt
6.4.5.2.1 angegeben. Betriebsparameter
Die Temperatur und Feuchtigkeit im Computerraum sollten gemäß den
Anforderungen für Geräte der Klassen A1 oder A2 in ANSI / TIA-569-C eingehalten werden .


Die erforderlichen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitswerte für die Geräteklassen A1-A4 und B.

Dh Gegenwärtig liegt der maximale Feuchtigkeitswert für Räume der Klassen A1 und A2 bei 60%, für Klasse B liegt der zulässige Bereich zwischen 8 und 80%.

Ausführungen und Arten von Befeuchtungssystemen


Die Luftbefeuchtung wird traditionell entweder als separates System oder als eines der Module von Klimaanlagen oder als Lüftungssystem ausgeführt. In vielen großen Rechenzentren wird CRAC (Computer Room Air Conditioner) installiert, mit dem Temperatur und Luftfeuchtigkeit mithilfe von eingebauten Heizungen und Luftbefeuchtern gesteuert werden. Sie behalten kontrollierte Temperatur- und Feuchtigkeitsparameter in einem gegebenen Bereich bei.
Präzisionsklimageräte sind in der Regel mit Elektrodendampfbefeuchtern ausgestattet: Die Elektroden im Dampfzylinder werden bestromt, das Wasser zum Sieden erhitzt und so Dampf über den Dampfverteiler zum Luftstrom geleitet.

Die gleichzeitige Dampferzeugung kann durch Ändern des Belegungsgrades des Dampfzylinders eingestellt werden. unter Verwendung eines Reglers, der den erforderlichen Wasserstand aufrechterhält. Wenn die Dampfproduktion unter den erforderlichen Wert fällt, öffnet das Füllventil, um den Wasserstand im Tank zu erhöhen. Im umgekehrten Fall bleibt das Ventil geschlossen, bis die gewünschte Luftfeuchtigkeit erreicht ist.

Regler können eine Reihe verschiedener Parameter anzeigen, z. B. relative Luftfeuchtigkeit, Strom in einem Luftbefeuchter, elektrische Leitfähigkeit von Wasser, Dampfkapazität, Fehleranzeige.

Abhängig von der Leitfähigkeit des Wassers und der Konzentration der Mineralsalze kann es einige Stunden dauern, bis der Befeuchter in den Betriebsmodus wechselt.

In den Präzisionsklimatisierungssystemen von Schneider Electric wird, wie in allen ähnlichen Systemen, das Modul mit Luftbefeuchter direkt in das Gehäuse der Klimaanlage eingebaut und versorgt den Luftkanal mit Dampf. Die Vorteile dieses Ansatzes bestehen darin, dass die Feuchtigkeitsparameter präzise in einem separaten lokalen Volumen gehalten werden, dass die Einstellung einfach ist und dass das Modul schnell ausgetauscht werden kann.

Es gibt auch Nachteile: höherer Stromverbrauch im Vergleich zu Spray- oder Oberflächenfeuchtigkeit, Abhängigkeit von der Wasserqualität. Letzteres gilt jedoch für fast alle Arten der Befeuchtung, mit Ausnahme von Befeuchtern an Heizelementen, die üblicherweise in separaten Lüftungssystemen eingesetzt werden.

Es gibt verschiedene Arten von Befeuchtern: Elektroden-, Infrarot-, Ultraschallbefeuchter usw. Jeder Ansatz hat seine Vor- und Nachteile. Elektrodendampfbefeuchter sind jedoch die einfachste Lösung in Bezug auf Installation, Steuerung und Wartung. Andere Arten von Luftbefeuchtern stellen höhere Anforderungen an den Gehalt an Verunreinigungen im Wasser. Sie zeichnen sich durch Nachteile wie mechanisches Verstopfen der Düsen, Plaquebildung auf Feuchtmatten, weiße Plaque bei Verwendung von Ultraschallsystemen aus. Und Dampfbefeuchter mit Wasseraufbereitungssystemen sind anspruchsvoller und verursachen höhere Betriebskosten. Darüber hinaus sind Wasseraufbereitungssysteme im russischen Kontext recht teuer, und die Qualität des Wassers variiert stark in verschiedenen Projekten, was hohe Kosten für die Wasseraufbereitung mit sich bringt.

In Dampfgeräten entsteht beim Kochen Dampf, der die Lufttemperatur nicht verändert. Zu den Vorteilen solcher Anlagen zählen sauberer Dampf, Regelgenauigkeit, einfache Installation, geringe Kapitalinvestition, geringe Wasserqualität, aber sie zeichnen sich durch hohen Stromverbrauch (ca. 0,75 kW pro 1 kg Dampf), Leistungsbegrenzungen (Dampfkapazität innerhalb von 1 bis 2 Metern) aus. 120 kg / h).
Die häufigsten Arten von Dampfbefeuchtern - Elektrode und Tenovy. Elektrodenbefeuchter sind kostengünstiger, in der Bedienung jedoch teurer, da sie regelmäßig ausgetauscht und gereinigt werden müssen. Die Genauigkeit der Parameter beträgt ± 5%. Elektrodenbefeuchter arbeiten mit mittelhartem Wasser.

Befeuchtungssysteme von Schneider Electric


Um die erforderliche Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrumsraum aufrechtzuerhalten, verwenden Klimaanlagen von Schneider Electric Eintauchelektroden, mit denen die Produktion von sterilem Dampf und die Salzkonzentration im Dampfzylinder automatisch eingestellt werden können. Dies ermöglicht die Verwendung von gewöhnlichem, nicht aufbereitetem Wasser mit unterschiedlichen Härtegraden ohne chemische Behandlung oder Demineralisierung.

In Befeuchtungssystemen von Schneider Electric wird daher einfaches Leitungswasser verwendet. Es geht in die Entwässerung über. Zusätzliche Kosten sind minimal, es ist nur eine einfache mechanische Wasserreinigung erforderlich. Bei einem hohen Salzgehalt können die Elektroden schnell verbraucht werden, die Dampfzylinder selbst sind jedoch im Wesentlichen verbrauchbar. Im Durchschnitt müssen sie einmal im Jahr gewechselt werden (die Häufigkeit hängt vom jeweiligen Standort ab).

Was ist der Unterschied zwischen Luftbefeuchtern in Lüftungssystemen und Luftbefeuchtern in Präzisionsklimageräten? Im Prinzip - nur vor Ort, weil Bei einem Belüftungssystem ist im Kanal ein Dampfverteilungsrohr vom Gehäuse des Befeuchters aus installiert, das sich neben dem Kanal befindet. Sie müssen auch den Installationsort des Rohrs sowie dessen Breite und Menge sorgfältig auswählen.

Normalerweise sind Präzisionsklimageräte mit Standard-Dampfbefeuchtern mit der einzig möglichen Nennleistung ausgestattet. Der maximale Dampfverbrauch wird basierend auf dem Luftverbrauchsbereich eines bestimmten Modells einer Klimaanlage ausgewählt, d.h. Innerhalb dieses Bereichs ist die Dampfleistung des Befeuchtungssystems ausreichend.


Zu den Komponenten der an die Kältemaschine angeschlossenen InRaw RP-Klimaanlage gehören der Luftbefeuchter (4) und der Feuchtigkeitssensor (12). InRow-Geräte sind mit Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet, um Vorgänge zur Regelung des Betriebs zu automatisieren. Sie sind mit den Isolationssystemen Hot Aisle Containment und Rack Air Containment kompatibel, die die Effizienz von Kühlsystemen erhöhen.

Um die Kapitalkosten zu senken, ist es nicht erforderlich, alle Klimaanlagen mit Dampfbefeuchtern auszurüsten. Einige Klimaanlagen können nur kalte Modelle sein.

Die Überwachung der Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum kann im Rahmen von DCIM erfolgen. Es bietet ein vollständiges und genaues Bild der Klimatisierung im Raum und ein Verständnis der im Rechenzentrum ablaufenden Prozesse, einschließlich der Steuerung einer starken Zunahme / Abnahme der Luftfeuchtigkeit an einem bestimmten Punkt aufgrund von Änderungen in der Struktur des Rechenzentrums oder von Maßnahmen zur Anpassung der Gerätekonfiguration. Die Anzeigen werden an verschiedenen Stellen im Rechenzentrum von den Feuchtesensoren entfernt.


Die Verwendung von Hardware- und Softwarekomponenten des DCIM-Systems (Data Center Infrastructure Management) trägt dazu bei, die Betriebskosten eines Rechenzentrums zu senken, die Auswirkungen von CAPEX zu erhöhen, die Entscheidungsfindung zu beschleunigen und das Infrastrukturmanagement für Rechenzentren zu implementieren.

Alle Arten von Präzisionsklimageräten von Schneider Electric können entweder nach Typ (DX-Freon-Systeme, CW-Kaltwassersysteme) oder nach Formfaktor (Umfang und Reihe) mit Feuchtigkeitskontrollsystemen ausgestattet werden.

Der Luftbefeuchter besteht aus einem Dampfzylinder, einem Dampfverteilungsrohr (direkt am Wärmetauscherausgang installiert), Füllventilen und Abfluss, einem Wasserstandsensor im Dampfzylinder.

Die proportionale Steuerung des Betriebs des Befeuchters (erreicht durch Steuern des durch die Zylinderelektroden fließenden Stroms und Steuern der Salzkonzentration im Zylinder) ermöglicht die Steigerung der Effizienz des Systems, die Reduzierung des Energieverbrauchs und die Verlängerung der Lebensdauer der Komponenten.

Die Luftfeuchtigkeit wird in einem kalten Korridor gemessen. Es wird empfohlen, den Taupunkt auf 4,44 ° C unter dem Äquivalent einer relativen Luftfeuchtigkeit von 15% bei einer Zulufttemperatur von 24 Grad einzustellen. In dem heißen Korridor kann die relative Luftfeuchtigkeit niedriger sein als an anderen Orten, da sie mit zunehmender Temperatur abnimmt.

Die Aufgabe beim Entwerfen, Planen und Erstellen der technischen Infrastruktur von Rechenzentren besteht darin, auf der Grundlage vieler Faktoren korrekte Vorhersagen zu treffen. Auch am selben Standort sind unterschiedliche Implementierungen von Kühl- und Befeuchtungssystemen möglich. Wenn es für kleine Rechenzentren typische Lösungen gibt, sind große Objekte immer eindeutig. Wir müssen versuchen, die Änderung der IT-Auslastung im Rechenzentrum korrekt vorherzusagen. Und natürlich darf die Luftfeuchtigkeit nicht außer Acht gelassen werden.