Давление в норме: зачем ЦОДу контроль подпора воздуха? 


    В человеке все должно быть прекрасно, а в современном дата-центре все должно работать, как швейцарские часы. Ни один компонент сложной архитектуры инженерных систем ЦОДа не должен оставаться без внимания службы эксплуатации. Именно этими соображениями руководствовались мы на площадке Linxdatacenter в Санкт-Петербурге, готовясь к сертификации Uptime Management & Operations в 2018 году и приводя все системы дата-центра в соответствие с лучшими мировыми стандартами.  

    Сегодня я расскажу, как и зачем мы внедряли систему удаленного контроля давления и «подпора» воздуха в серверных. Напомню, что в процессе подготовки к аудиту Uptime Institute одной из решаемых задач был вопрос чистоты. Наша команда работала по двум направлениям: клининг (ранее мой коллега уже рассказывал о том, как мы боролись с пылью в серверных помещениях) и контроль за давлением в серверных залах. Мне, как главному инженеру компании, как раз было поручено второе.
     

    О чем речь


    В любом серверном помещении есть система общеобменной вентиляции. Она устроена очень просто: одна вентиляционная машина работает на приток воздуха внутрь, вторая — на его вытяжку наружу. Оба двигателя управляются частотными регуляторами, — то есть, можно менять частоту их оборотов и тем самым регулировать объемы подаваемого/удаляемого воздуха.
     
    Задач у этой системы две:

    • Обеспечить требуемый воздухообмен для комфортного пребывания людей в серверной (количество людей задается исходя из специфики помещения),
    • Обеспечить избыточное давление воздуха в серверной, чтобы не втягивать в помещение частицы пыли через открытые двери и поддерживать необходимую чистоту.

    Приточная вентмашина должна подавать в серверную больше воздуха, чем выводится вытяжкой. Так обеспечивается избыточное давление в серверной по отношению к соседним помещениям — так называемый «подпор» воздуха. При такой системе воздух попадает в серверную только через фильтры приточной вентиляции, и поступление нефильтрованного воздуха в серверную исключено.

    Если вдруг все происходит наоборот – вытяжная вентиляция удаляет больше воздуха, чем подает приточная, – то нефильтрованный воздух начинает поступать в серверную из смежных помещений, что часто является причиной наличия пыли на поверхностях и на оборудовании.
     

    No control 


    Вроде бы все просто. Однако на момент начала работ по повышению качества клининга в ЦОДе у нас не было эффективного инструмента контроля за наличием подпора. Мы устанавливали частоту подачи больше, чем частоту вытяжки, и дальше производили донастройку «на глаз». Двери в серверную открываются с трудом (как будто притягиваются внутрь) – подпор отрицателен. Если наоборот – доводчик не справляется с закрытием – значит, подпор очень сильный. Нащупывая некий баланс между двумя этими состояниями, где-то посередине мы и останавливались.

    Однако этот подход ненадежен, и мы посчитали невозможным далее полагаться на него. 

    Почему? Работая «на глаз», невозможно учитывать влияние состояния воздушных фильтров на мощность подающей вентиляции. Если фильтр чистый – мы увидим определенные показатели сопротивления и объема подаваемого воздуха, если же фильтр загрязнен, то эти показатели будут заметно отличаться. По динамике открытия-закрытия двери эти нюансы не отследишь. 

    Обычно замена фильтра происходит по штатному механическому дифференциальному манометру, который отключает вентиляцию на определенной стадии загрязнения фильтра (разница давлений до и после фильтра не должна превышать определенный показатель, соответствующий норме чистоты фильтра). 

    Получается, что есть длительный период жизни фильтра, пока он постепенно загрязняется, а штатный дифференциальный манометр вентиляции считает его пригодным к работе. Но мощность вентиляции и, следовательно, сила подпора меняются в зависимости от состояния фильтра.


    Штатный диффманометр вентиляции. 
     
    В итоге мы пришли к выводу, что процесс настройки и контроля подпора при таком сценарии слишком сложен и опять же неэффективен для ЦОДа.
     

    Решение 


    За ответом на вопрос «И как же нам поступить?» мы обратились к лучшим мировым практикам, в чем помогла поездка в Стокгольм с экскурсией по местным ЦОДам.

    В одном из дата-центров мы увидели нужное нам решение – механический диффманометр был установлен на входе в серверную и показывал разницу давлений «серверная/коридор».

    Что интересно, шведские коллеги используют диффманометры у входа в серверные и для контроля загрязненности вентиляционного фильтра: они меняют фильтры при снижении подпора, не дожидались сигнала от штатного диффманометра системы вентиляции. Показания маноментра визуально контролируют дежурные на обходах.


    Вернувшись, мы стали искать подобное оборудование в России. Оказалось, что подобные диффманометры применяются у нас в так называемых «чистых помещениях», то есть в операционных, лабораториях и т.п.  Из-за особого статуса помещений цены на это оборудование оказались заоблачными.

    Кроме того, нам был нужен не аналоговый прибор, а цифровой, желательно с выходом 4-20мА, чтобы можно было подключить его к системе мониторинга ЦОДа. Это было важно для установки пороговых показателей для отправки оповещений, и для сбора и анализа статистики. 
     

    Кто ищет — тот всегда найдет


    Нам повезло – вскоре после начала поисков удалось найти необходимый прибор: цифровой дифференциальный манометр с экраном и выходом для подключения к BMS при бюджете порядка 10 000 рублей за единицу.

    Установили, настроили и удивляемся только одному – почему мы раньше до такого сами не догадались, и почему это решение не является стандартным в проектах ЦОД.

    Выглядит это так: 




    Электронный диффманометр в коридоре снаружи серверного зала, трубка одного измерительного канала заведена в серверный зал, второй канал измеряет давление в коридоре.
     
    А вот так устройство отображается в системе мониторинга ЦОДа:


    Так выглядит статистика показаний манометра в системе мониторинга:


     
    Согласно ГОСТу Р ИСО 14644-4-2002 «Чистые помещения и связанные с ними контролируемые среды», взятому нами за ориентир, «для беспрепятственного открывания дверей и исключения непредусмотренного встречного потока воздуха из-за турбулентности, как правило, перепад давления между чистыми помещениями или чистыми зонами с различными классами чистоты должен быть от 5 до 20 Па».

    Именно этот диапазон взят нами в качестве нормы в ЦОДе. Как только происходит отклонение, это сразу регистрируется в системе, – как показано на графике ниже. 


    Резкое падение давления на графике – это открытая дверь в серверную. 

    Если показания датчика ниже уставки более 5 минут – значит что-то с фильтром, произошла какая-то авария, словом, что-то внештатное. Конкретно на этом графике причиной является длительное открытие двери для завоза оборудования в помещение.

    Что мы получили


    Во-первых, новый уровень контроля и прозрачности работы инженерных систем дата-центра. 

    Во-вторых, контроль за чистотой стал еще более эффективным: система позволяет предупреждать снижение подпора и заранее менять воздушные фильтры или устранять другие причины его снижения. 

    В-третьих, все эти процессы контролируются математически точными инструментами. Мы собираем историю наблюдений в динамике и имеем статистику по реальному сроку эксплуатации воздушных фильтров и всем нештатным ситуациям.

    Пройденный аудит Management & Operations и наш недавний визит в европейские ЦОДы показал, что мы являемся пионерами в этом направлении не только в России, но и в ЕС – такие решения встречаются далеко не у каждого лидера рынка дата-центров в Европе.
     
    Конечно, эта система не является ключевой для работы инженерных систем площадки. В то же время, это крайне полезное дополнение для службы эксплуатации и отличная иллюстрация соответствия нашего ЦОДа высоким стандартам. В нашей отрасли мелочей не бывает.
    Linxdatacenter
    84,07
    Компания
    Поделиться публикацией

    Комментарии 11

      +1

      Не очень понятно, почему вы являетесь пионерами, если сами подсмотрели такое решение у других. Из-за того что показания контролируете не вручную, а системой мониторинга?

        0
        Мы первыми ввели использование диффманометров для контроля подпора воздуха в ЦОДах в России, да и за пределами России далеко не все дата-центры используют эту технологию. Так что мы действительно в числе первых :)
        0
        4-20 мА, ИМХО, таки аналоговый сигнал.
        Но вот RS-485 — уже цифра.
          +1
          Не всегда аналоговый: ru.wikipedia.org/wiki/HART
            +1
            Физический уровень HART выполнен поверх токовой петли стандарта 4-20 мА. Данные передаются модуляцией тока амплитудой ±0,5 мА со спектром выше 500 Гц, постоянная составляющая недопустима.

            Цифра поверх аналоговой токовой петли.
          0
          перепад давления между чистыми помещениями или чистыми зонами с различными классами чистоты должен быть от 5 до 20 Па

          Т.е. 0т 0.5 до 2 мм водяного столба? М-да, с помощью U-образной трубки такая разница давлений с трудом ловится.
            0
            Наличие приложенного графика не достаточно убедительно?)
              0
              С графиками всё в порядке. Я просто пытался понять, можно ли было вместо всей этой недешёвой электроники использовать U-образную трубку от капельницы, заполненную водой. Ответ — теоретически, конечно, можно такое наколхозить, но пользоваться будет неудобно.
                0
                Тогда попробуй дифманометр с наклонной трубкой
                  0
                  Да, кстати, вариант. Но тогда нужно расположить две наклонные трубки рядом и на одинаковой высоте, а смотеть придётся сверху. Причём трубки должны быть достаточно длинные, чтобы не приходилось слишком часто подливать высыхающую воду (или глицерин? Он чуть плотнее, зато сохнет медленно). Выглядеть это будет, наверное, как лаборатория 18 века: эффективно, но не эстетично.
                    0
                    Одну наклонную трубку и резервуар.
                    конец со стороны трубки — в коридор, со стороны резервуара — в помещении.
                    На работе — заполнены спиртом.
                    Картинки есть в гугле.
                    Бывают на разные пределы измерений.
                    Конкретно в таком варианте на работе в бомбоубежище возле входов на стене висят.

                    Выше плотность — ниже чувствительность.

          Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

          Самое читаемое