Monitoraggio della temperatura nei data center: progettare correttamente il sistema di sensori

La temperatura nei data center può essere valutata in modo affidabile se viene misurata nei punti rilevanti e i valori misurati vengono integrati in un processo operativo definito.

Un singolo valore di sala può non rilevare hotspot localizzati. Per questo motivo, la distribuzione della temperatura, l'umidità e la gestione dei flussi d'aria devono essere incluse congiuntamente nel concetto di monitoraggio.

Per i progettisti specializzati, l'automazione degli edifici e i gestori tecnici, la soluzione parte da tre domande: Dove si verificano condizioni critiche? Quali sensori le rendono visibili? E chi interviene in caso di scostamento? Questo articolo illustra un approccio completo che va dal piano dei punti di misura fino al sistema di gestione dell'edificio.

Al centro dell'attenzione ci sono i rack raffreddati ad aria e il clima ambientale circostante. Per i sistemi a raffreddamento a liquido, si aggiungono ulteriori attività di misurazione e monitoraggio del circuito di raffreddamento.

Torna al blog

Qual è la temperatura ideale nei centri dati?

A titolo indicativo, l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) indica per le apparecchiature IT raffreddate ad aria delle classi da A1 ad A4 un intervallo raccomandato compreso tra 18 e 27 °C all’ingresso dell’aria. Questo punto di riferimento è importante: un valore rilevato sulla parete della stanza o nel corridoio caldo descrive condizioni diverse. La raccomandazione non si applica in modo generalizzato a tutte le classi di apparecchiature e a tutte le tecniche di raffreddamento. Restano determinanti i requisiti dell’hardware effettivamente utilizzato. Fonte: Manuale ASHRAE, capitolo “Data center e strutture di telecomunicazione”.

Il campo di funzionamento raccomandato, il campo di funzionamento ammissibile e il valore di allarme specifico per il progetto hanno finalità diverse. Un valore limite ammissibile non costituisce quindi automaticamente un valore di riferimento per il funzionamento continuo. Definire gli obiettivi di funzionamento e le soglie di allarme insieme alla progettazione dei sistemi IT e di raffreddamento.

Una temperatura di raffreddamento inutilmente bassa non è inoltre causa di una cattiva distribuzione dell'aria. Prima di modificare i valori di setpoint, è opportuno rilevare in modo comprensibile la distribuzione della temperatura, le condizioni di carico e il funzionamento del sistema di raffreddamento.

Quattro problematiche nel centro dati

  • Sovratemperatura locale

    Il valore rilevato in un’area può risultare nella norma, mentre una singola zona di aspirazione potrebbe diventare troppo calda. Distribuite i punti di misurazione in base ai percorsi effettivi dell’aria e alle zone critiche dei rack.

  • Umidità senza contesto

    Un valore percentuale da solo non è sufficiente a descrivere il rischio di condensa. Solo l'interazione tra temperatura, umidità dell'aria e superfici fredde consente una valutazione attendibile.

  • Modifica del flusso d'aria

    Modifiche strutturali, variazioni del carico o un cambiamento delle condizioni dell'impianto possono influire sull'alimentazione di singole aree. Confrontare l'immagine termografica e i parametri diagnostici aggiuntivi.

  • Lacune nella catena di allarme

    I valori misurati proteggono l'impianto solo se vengono analizzati e se si interviene in modo adeguato. Verificate anche la presenza di errori di comunicazione, le responsabilità e la reperibilità dei destinatari degli allarmi.

Un approccio alla misurazione parte dalle questioni operative

Per prima cosa, create una mappa dei punti di misurazione che includa la disposizione dei rack e degli spazi, i percorsi dell’aria, le superfici di raffreddamento e i possibili punti di perdita. Assegnate a ciascun punto una domanda specifica: occorre rilevare un’eccessiva temperatura locale, valutare le condizioni dell’aria o segnalare una perdita d’acqua?

Ne risulta un elenco di punti dati che include la grandezza misurata, la posizione di installazione, la precisione richiesta, l'interfaccia e l'elaborazione dei dati. Aggiungete la responsabilità, la soglia di allarme e la reazione prevista. Tenete inoltre conto di come i sensori possano essere controllati, sostituiti e integrati in caso di ampliamento.

Nella scelta del sensore non conta il numero di funzioni, ma l’adeguatezza alla specifica applicazione di misura. Un Sensore ambiente, un Sensore del condotto e una sonda per una superficie non sono quindi intercambiabili a piacimento. Verificate inoltre quali informazioni devono rimanere disponibili in caso di guasto dell'apparecchio o della comunicazione.

Contenuti

Punti di misurazione della temperatura e punti caldi Umidità e punto di rugiada Pressione differenziale e flusso d'aria GLT e sistema di allarme Domande frequenti sulla progettazione

Individuare i punti caldi: misurare la temperatura nei punti in cui i componenti IT aspirano aria

Un Sensore ambiente fornisce una risposta alla domanda su quale sia la temperatura nel luogo in cui è installato. Tuttavia, non indica automaticamente la quantità d’aria effettivamente aspirata dai singoli server. Un diverso livello di occupazione, variazioni nei carichi IT o una miscelazione sfavorevole tra aria in entrata e in uscita possono causare differenze di temperatura locali.

Si raccomanda quindi di posizionare i punti di misurazione lungo i percorsi dell’aria rilevanti. Nei rack con flusso d’aria frontale-posteriore, le zone di aspirazione sono particolarmente significative. I punti di misurazione a diverse altezze possono indicare se alcune aree del rack sono meno ben ventilate. Il grafico illustra questo principio; non si tratta di una regola generale per un numero fisso di sensori.

Per ogni punto di misurazione, documentare il rack, il lato, l'altezza e la relativa operazione di misurazione. I valori aggiuntivi relativi all'aria in entrata e in uscita aiutano a valutare lo stato dell'impianto. Confrontare i valori in condizioni operative note e verificare nuovamente la distribuzione in seguito a modifiche nell'occupazione o nel percorso dell'aria.

Per selezionare un sensore di temperatura adeguato Tra questi figurano inoltre il campo di misura, la precisione, il tempo di risposta e una forma costruttiva adatta al luogo di misura. Un punto sulla parete facilmente accessibile non è automaticamente il posto giusto per ogni operazione di misura.

Umidità e punto di rugiada: valutare correttamente i rischi di condensa

L'umidità relativa e la temperatura devono essere considerate congiuntamente. Se la temperatura cambia, l'umidità relativa può variare, anche se la quantità di vapore acqueo non è aumentata o diminuita in misura corrispondente. Un singolo valore percentuale spiega quindi solo in parte le condizioni dell'aria.

Il punto di rugiada indica la temperatura alla quale l’aria in esame, raffreddandosi, raggiunge lo stato di saturazione. Se una superficie raggiunge o scende al di sotto di tale valore, può verificarsi la formazione di condensa. Per le tubazioni fredde o le superfici di raffreddamento è quindi rilevante anche lo stato della superficie. Una temperatura dell’aria apparentemente normale non esclude il rischio di condensa locale.

Combinata Sensori di umidità e temperatura I dispositivi S+S sono disponibili, a seconda della versione, con uscite analogiche quali 0–10 V o 4–20 mA, nonché con Modbus. Il sistema di gestione tecnica degli edifici (GLT) può calcolare il punto di rugiada sulla base della temperatura e dell’umidità; le versioni Modbus compatibili lo forniscono già come dato. Fanno fede le rispettive schede tecniche dei prodotti.

Ai fini della progettazione vengono definiti congiuntamente il punto di misurazione, le condizioni atmosferiche previste, le possibili superfici fredde e la reazione prevista. Il sensore fornisce i dati di base per la misurazione. Spetta al sistema di regolazione o di monitoraggio previsto decidere se adeguare il raffreddamento o segnalare un guasto.

La pressione differenziale rende visibili le variazioni nel flusso d'aria

I valori di temperatura indicano il risultato della dissipazione del calore in un punto di misurazione. Un valore aggiuntivo di pressione differenziale può fornire indicazioni sulle variazioni nell’alimentazione dell’aria. A seconda della configurazione dell’impianto, a tal fine vengono ad esempio messi a confronto due aree definite di un involucro o di un sistema di distribuzione dell’aria.

È fondamentale disporre di punti di riferimento chiaramente documentati. Annotate la posizione dei due raccordi di pressione, il percorso dei cavi di misura e lo stato di funzionamento utilizzato come termine di paragone. Senza queste informazioni, la stessa variazione dei valori può essere interpretata in modi diversi.

Nella scelta di Trasduttori di pressione differenziale Il campo di misura, la precisione e l'interfaccia devono essere compatibili con l'impianto. A seconda della versione, sono disponibili uscite analogiche come 0–10 V o 4–20 mA, nonché Modbus. Prestate inoltre attenzione ai fluidi ammessi: un sensore di pressione differenziale dell’aria non è automaticamente adatto ai liquidi presenti nel circuito di raffreddamento.

Valutate l'andamento della pressione insieme alle misurazioni della temperatura e allo stato del sistema di raffreddamento. Una differenza di pressione di per sé non garantisce un'alimentazione sufficiente di ogni rack. Inoltre, senza un progetto dell'impianto e dei punti di misurazione, non è possibile stabilire in modo generale un determinato valore Pa come valore di riferimento.

Dal sensore al sistema di gestione tecnica degli edifici (GLT): i valori misurati devono consentire una reazione

Un progetto completo copre l'intera catena: sensori, controller o sistema di gestione dell'edificio, eventualmente un sistema di monitoraggio di livello superiore e un percorso di allarme ben definito. Già in fase di progettazione deve essere chiaro quale sistema rilevi, memorizzi, valuti e trasmetta i valori alle persone competenti.

I sensori analogici con 0–10 V o 4–20 mA possono essere integrati nel sistema di controllo tramite ingressi adeguati. Se questi sono già presenti, possono rappresentare una scelta conveniente. Modbus A seconda del dispositivo, consente la trasmissione di più grandezze di misura e di ulteriori punti dati tramite un bus comune. Verificare il tipo di segnale, ovvero i registri, la scala e le unità di misura. Ai fini del confronto dei costi, oltre al prezzo del dispositivo, occorre considerare anche gli ingressi necessari, il cablaggio e il lavoro di integrazione.

Un sensore Modbus non invia automaticamente e-mail o SMS. A tal fine è necessario un componente di sistema dotato delle funzionalità adeguate e configurato correttamente. Altrettanto importante è distinguere tra un vero e proprio superamento del valore limite e una misurazione mancante o non aggiornata. Le interruzioni di comunicazione non devono essere considerate come una condizione normale.

Verificate l'intera catena fino alla reazione operativa: viene rilevato il valore corretto? Viene rilevata un'interruzione? Il messaggio raggiunge il destinatario previsto? Sono note le responsabilità e la fase successiva? Verificate questi punti prima del passaggio di consegne e dopo modifiche sostanziali.

Nel caso di una Adeguamento degli edifici esistenti È opportuno chiarire fin da subito la disponibilità di ingressi, percorsi di cavi, interfacce e l’espandibilità del sistema di gestione tecnica degli edifici (GLT) esistente. La soluzione deve essere compatibile con l’impianto esistente e con l’organizzazione operativa.

Monitorare separatamente la condensa e le perdite

  • Monitoraggio della condensazione

    La condensa si forma quando le condizioni su una superficie consentono la formazione di acqua di rugiada. A seconda del modello, i sensori di condensa o di punto di rugiada rilevano tali condizioni o il loro avvicinamento. Il luogo di installazione e il principio di funzionamento devono essere adeguati alla superficie da monitorare. Un segnale di allarme viene integrato nella logica di regolazione o di gestione dei guasti prevista.

  • Rilevare le perdite

    Un sensore di perdite rileva la fuoriuscita di liquido nel punto di monitoraggio previsto. Si tratta di una funzione diversa dalla valutazione del punto di rugiada. Nella scelta del sensore occorre tenere conto del tipo di liquido, della posizione e dell'area di rilevamento. Controllori di condensa e sensori di perdita dovrebbero quindi essere scelti in base alla causa specifica e al comportamento di segnalazione desiderato.

Conclusione: pianificare insieme la funzione di misura, i sensori e il funzionamento

Un sistema affidabile di monitoraggio della temperatura nel centro dati combina punti di misurazione significativi con sensori adeguati e un processo di segnalazione collaudato. Temperatura, umidità, punto di rugiada e pressione differenziale si integrano a vicenda quando è chiaro a quale domanda risponde ciascun valore. Il rilevamento delle perdite entra in gioco laddove è necessario individuare tempestivamente eventuali fuoriuscite di liquidi.

A tal fine, S+S mette a disposizione diverse famiglie di sensori e dispositivi di monitoraggio. La versione specifica viene scelta in base alla grandezza misurata, al tipo di montaggio, alla precisione e all’interfaccia. Prima di effettuare l’ordine, è opportuno verificare la disponibilità specifica per il progetto, i limiti operativi e l’integrazione nel sistema sulla base della documentazione tecnica dei dispositivi.

Concordare la scelta tecnica con S+S

Fonti e approfondimenti: ASHRAE sulle condizioni operative delle apparecchiature IT; Raritan su punti di misurazione esemplificativi sul rack; Vaisala sui requisiti dei sensori nei centri dati.

Torna al blog informativo

Domande frequenti sul monitoraggio della temperatura nei data center

Qual è la temperatura ideale in un centro dati?

Per le apparecchiature IT raffreddate ad aria delle classi da A1 ad A4, l’ASHRAE indica come valore di riferimento una temperatura compresa tra 18 e 27 °C all’ingresso dell’aria. Tale intervallo non costituisce un valore di riferimento generale valido per ogni impianto. Verificare la classe dell’apparecchiatura, le specifiche hardware e il sistema di raffreddamento. La temperatura ambiente, la temperatura del corridoio caldo e l’aria aspirata dalle apparecchiature sono grandezze di misura e punti di rilevamento diversi.

Quanti sensori di temperatura sono necessari per una sala server?

Il numero dipende dalla disposizione degli spazi, dall'occupazione dei rack, dal flusso d'aria e dagli obiettivi di monitoraggio. Un singolo Sensore ambiente rileva solo il punto in cui è installato. Per tenere conto delle differenze di temperatura locali, vengono previsti punti di misurazione aggiuntivi. Iniziate con una mappa dei punti di misurazione e verificate la copertura in diverse condizioni di carico. Non esiste un numero di sensori valido in generale per ogni sala server.

Che ruolo svolge l'umidità nell'aria all'interno del centro dati?

L'umidità dell'aria, insieme alla temperatura, descrive le condizioni dell'aria. Per valutare il rischio di condensa, è inoltre rilevante se le superfici fredde raggiungono o scendono al di sotto del punto di rugiada. Pertanto, i valori di umidità dovrebbero essere valutati tenendo conto della temperatura e delle condizioni delle superfici. A seconda del modello, i trasduttori adeguati possono anche trasmettere il punto di rugiada calcolato al sistema di gestione dell'edificio.

È indispensabile utilizzare Modbus per il monitoraggio?

No. I sensori con uscite analogiche, come 0–10 V o 4–20 mA, possono essere integrati tramite appositi ingressi di un sistema di controllo o di un sistema di gestione tecnica degli edifici (GLT). Modbus rappresenta un’alternativa digitale, ad esempio per gestire più punti di misura per ogni dispositivo. Gli elementi determinanti sono le interfacce disponibili e la funzione di misura. Per la segnalazione degli allarmi, in entrambe le varianti è necessario un componente di sistema opportunamente equipaggiato e configurato.

Che differenza c'è tra il monitoraggio della condensazione e il rilevamento delle perdite?

Il monitoraggio della condensazione si riferisce alla formazione di condensa o alle condizioni che la determinano su una superficie. Il rilevamento delle perdite rileva la fuoriuscita di liquido in un punto di monitoraggio. Entrambe le funzioni richiedono principi di rilevamento e posizioni di installazione adeguati. In un impianto, entrambe le funzioni possono risultare utili qualora si desideri monitorare separatamente le superfici fredde e le eventuali fuoriuscite di liquido.