Co musisz wiedzieć o zarządzaniu przepływem powietrza w pomieszczeniu

Oryginalna wersja tego artykułu została opublikowana na MissionCriticalMagazine.com, pod tytulem Zarządzanie przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia. Możesz to obejrzeć tutaj.

Zarządzanie przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia jest pełne nieporozumień i półprawd, co czyni go najmniej zrozumiałym aspektem zarządzania przepływem powietrza, choć jak na ironię najważniejszym. Chociaż dość dobrze wiadomo, że pierwsze 3 poziomy, czyli R, zarządzania przepływem powietrza odnoszą się do rozwiązań wykonawczych, takich jak przelotki szczotkowe, panele zaślepiające i obudowy bezpieczeństwa, odpowiednio dla poziomów podwyższonej podłogi, szafy i rzędów, poziom pomieszczenia nie jest całkiem proste. Dzieje się tak głównie dlatego, że wymagane zmiany są niewidoczne, z wyjątkiem okazjonalnych wyświetlaczy na urządzeniach chłodniczych.

Dla przejrzystości zarządzanie przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia można lepiej zdefiniować jako optymalizacja chłodzenia, który odnosi się do procesu dokonywania regulacji elementów sterujących układu chłodzenia. Dobrze przeprowadzony proces ten poprawi efektywność energetyczną (w wyniku czego obniżone zostaną koszty operacyjne), poprawi wydajność chłodniczą, poprawi niezawodność sprzętu IT i odroczy wydatki inwestycyjne. Należy tutaj zauważyć, że bez optymalizacji chłodzenia (tj. zarządzania przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia) każde rozwiązanie, które zostało wdrożone do tego momentu, takie jak produkty wymienione powyżej, jest wydatkiem. Chociaż możliwe, że polepszyły one temperaturę powietrza wlotowego w pomieszczeniu IT, korzyści finansowe i związane z wydajnością pozostają nierozstrzygnięte. Jedynym sposobem na uzyskanie oszczędności energii dzięki ulepszeniom zarządzania przepływem powietrza wprowadzonym na poziomach podwyższonej podłogi, szafy i rzędów jest optymalizacja chłodzenia.

I chociaż proces optymalizacji chłodzenia jest zazwyczaj procesem ręcznym i iteracyjnym, należy również pamiętać, że wykorzystanie rozwiązań takich jak termometry na podczerwień lub monitorowanie środowiska zapewni, że temperatury wlotowe sprzętu IT nie przekroczą zalecanych lub dopuszczalnych progów. Co więcej, niektóre rozwiązania monitorujące mogą nawet zapewniać porady dotyczące konkretnych kroków optymalizacyjnych, które można podjąć, ale zajmiemy się tym później.

Dopasowanie wydajności chłodzenia do obciążenia IT

Samo zarządzanie przepływem powietrza nie pozwala zaoszczędzić pieniędzy na kosztach energii chłodzącej, zamiast tego poprawia temperaturę powietrza wlotowego sprzętu IT i tworzy warunki, w których możliwe są zmiany w infrastrukturze chłodzącej. Powodem jest to, że jeśli prawidłowo wdrożono rozwiązania do zarządzania przepływem powietrza na poziomie podłogi podniesionej, szafy i rzędów, w zimnych przejściach powinno być teraz nadmiar klimatyzowanego powietrza nawiewanego, a temperatura powietrza wlotowego całego sprzętu IT będzie nadmiernie niska. Dzieje się tak dlatego, że nie dochodzi już do mieszania powietrza wywiewanego z powietrzem klimatyzowanym i odwrotnie. Następnym krokiem jest możliwie najściślejsze dopasowanie natężenia przepływu klimatyzowanego powietrza do zapotrzebowania na natężenie przepływu wymaganego przez sprzęt IT. Odbywa się to poprzez obniżenie prędkości wentylatorów, podniesienie nastaw temperatury urządzenia chłodzącego lub całkowite wyłączenie urządzeń chłodzących. Jest to często iteracyjny proces dostosowywania elementów sterujących, pozwalający systemowi na wyrównanie, a następnie dokonanie dodatkowych regulacji, jeśli zajdzie taka potrzeba. Ponadto, ponieważ centra danych są środowiskami dynamicznymi, będzie to również proces ciągły, a nie tylko jednorazowe wydarzenie. Za każdym razem, gdy wprowadzane są dodatkowe udoskonalenia w zakresie zarządzania przepływem powietrza lub gdy pojawiają się znaczące zmiany w sprzęcie IT, pojawiają się możliwości optymalizacji infrastruktury chłodzącej.

Najlepsze praktyki w zakresie zarządzania przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia (optymalizacja chłodzenia).

Jak wspomniano powyżej, poniżej wymieniono typowe kroki, które należy podjąć, aby właściwie dopasować wydajność chłodniczą centrum danych do obciążenia IT (tj. zoptymalizować infrastrukturę chłodzącą):

  • Zmniejsz prędkość wentylatorów w przypadku jednostek z przetwornicami częstotliwości (VFD) tak bardzo, jak to możliwe, nie przekraczając maksymalnej dopuszczalnej temperatury powietrza wlotowego sprzętu IT
  • Podnieś nastawy temperatury urządzenia chłodzącego tak wysoko, jak to możliwe, nie przekraczając maksymalnej dopuszczalnej temperatury powietrza wlotowego sprzętu IT
  • Rozszerz dopuszczalne pasmo wilgotności względnej (Rh), aby zapobiec „walce” urządzeń chłodzących ze sobą (marnowanie energii przez jedno urządzenie próbujące osuszać, podczas gdy inne urządzenie próbuje nawilżać)
  • Wyłącz nadmiar chłodzenia, jeśli urządzenia chłodzące nie są wyposażone w VFD
    • Uwaga: Jeśli jednostki chłodzące są wyposażone w VFD, oszczędności energii są większe w przypadku 10 jednostek chłodzących pracujących przy 50% prędkości wentylatora niż 5 jednostek chłodzących pracujących przy 100% prędkości wentylatora

Po jakiejkolwiek znaczącej poprawie zarządzania przepływem powietrza lub zainstalowaniu lub usunięciu obciążenia IT istnieje możliwość oceny tych elementów sterujących na poziomie pomieszczenia, aby zapewnić wydajne działanie i wystarczającą nadmiarowość.

Wykorzystanie rozwiązań monitorujących do podejmowania decyzji optymalizacyjnych

Mędrzec Ken Brill powiedział kiedyś, że jeśli chodzi o chłodzenie centrum danych, jest to tak proste, jak „zawsze włączaj, wyłączaj ciepło”. Oznacza to, że każdy kW energii zużywanej przez dowolny sprzęt w sali komputerowej staje się kilowatem ciepła, który należy usunąć z sali komputerowej, a ostatecznie z budynku centrum danych. Obejmuje to wszystkie straty związane z konwersją i dystrybucją mocy, a także każdy kW energii elektrycznej zużyty przez sprzęt IT.

Chociaż chłodzenie centrów danych jest nauką samą w sobie i czasami może być dość złożone, koncepcja ta przypomina nam, że można je sprowadzić do tego, co wchodzi do środka pod względem mocy, a musi wychodzić pod względem ciepła. Dlatego ważne jest monitorowanie mocy wymaganej przez sprzęt IT (tj. obciążenie IT), aby odpowiednio dopasować ją do chłodzenia zapewnianego przez urządzenia chłodnicze (tj. wydajności chłodniczej), jak wspomniano powyżej. W stworzeniu tej równowagi pomoże zastosowanie rozwiązań monitorujących zarówno infrastrukturę zasilania, jak i chłodzenia.

Po drugie, monitorowanie wydajności cieplnej sali komputerowej jest niezbędne w procesie optymalizacji chłodzenia. Dostosowując infrastrukturę chłodzącą, należy uważnie monitorować temperatury wlotowe sprzętu IT, aby upewnić się, że nie przekraczają zalecanych lub dopuszczalnych limitów określonych przez ASHRAE i/lub producenta. Można to zrobić za pomocą termometru na podczerwień lub kamery na podczerwień, ale może to być czasochłonne, ponieważ można to zrobić tylko w odniesieniu do poszczególnych szafek lub korytarzy. Jedną z ważnych uwag związanych z używaniem termometru na podczerwień lub kamery na podczerwień jest to, że te narzędzia na podczerwień mierzą temperaturę powierzchni, a nie temperaturę powietrza. Jeśli powierzchnia jest silnie odblaskowa, mogą wystąpić nieprawidłowe odczyty z powodu odbić. Chociaż użycie narzędzi na podczerwień może wskazać problemy z temperaturą, nie monitorują one temperatury samego przepływu powietrza.

Ze względu na te okoliczności najłatwiejszym sposobem na osiągnięcie tego na poziomie całego pomieszczenia jest zastosowanie rozwiązania monitorującego z czujnikami umieszczonymi na górze i na dole wszystkich szafek. Dzięki temu uzyskasz wgląd w wydajność cieplną centrum danych w całej lokalizacji. Co więcej, chociaż możliwość monitorowania temperatur w całej lokalizacji to podstawa, niektóre rozwiązania monitorujące posunęły się o krok dalej dzięki wizualizacjom 3D, które wyświetlają cyfrowego bliźniaka centrum danych i jego wydajność cieplną w czasie rzeczywistym .

Optymalizacja za pomocą algorytmów AI i uczenia maszynowego

Spójrzmy prawdzie w oczy, sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe to modne hasła, które obiegły całą branżę jako panaceum na wiele problemów związanych z centrami danych i IT. Chociaż technologia ta może nie spełnić wielu obietnic postrzeganych lub sprzedawanych na rynku, zarządzanie przepływem powietrza i optymalizacja chłodzenia to obszary, w których ta technologia naprawdę ma szansę się spełnić. Wykorzystanie tej technologii może pomóc w wizualizacji ulepszeń w zarządzaniu przepływem powietrza na poziomie podłogi podwyższonej, szafy i rzędów, analizowaniu danych zbieranych z czujników i udzielaniu porad dotyczących decyzji dotyczących optymalizacji chłodzenia na poziomie pomieszczenia. Dostępne są rozwiązania, które zapoczątkowały ten przypadek użycia sztucznej inteligencji i uczenia maszynowego, łącząc aspekt monitorowania z optymalizacją chłodzenia w formie wirtualnego doradcy ds. chłodzenia. Warto przyjrzeć się tym rozwiązaniom, aby pozbyć się domysłów w procesie optymalizacji chłodzenia.

Wnioski

Zarządzanie przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia nie jest w rzeczywistości zarządzaniem przepływem powietrza w dosłownym tego słowa znaczeniu, ale optymalizacją chłodzenia. Niemniej jednak zarządzanie przepływem powietrza na poziomie pomieszczenia jest niezbędnym krokiem i jedynym sposobem na uzyskanie oszczędności energii dzięki ulepszeniom zarządzania przepływem powietrza wprowadzonym na poziomach podwyższonej podłogi, szafy i rzędów. Pamiętaj, że każde rozwiązanie, które zostało wdrożone aż do poziomu Pokoju, to wydatek. Tylko wtedy, gdy dokonasz meldunku na poziomie pomieszczenia i dokonasz zmian w infrastrukturze chłodniczej, możesz czerpać korzyści w postaci oszczędności energii chłodniczej, zwiększonej wydajności chłodniczej, zwiększonej niezawodności sprzętu IT i odroczonych wydatków kapitałowych. Efektywności nie można kupić; trzeba to opanować. Pamiętaj też, że optymalizacja chłodzenia to iteracyjny i ciągły proces, który sprowadza się do dopasowania wydajności chłodzenia do obciążenia IT sali komputerowej. I choć w większości przypadków będzie to proces ręczny, wykorzystanie rozwiązań monitorujących, które pozwolą sprawdzić wydajność zasilania, chłodzenia i chłodzenia centrum danych, pomoże w podjęciu decyzji optymalizacyjnych, a w niektórych przypadkach doradzi konkretne kroki, które mogą pomóc być zajętym.