Vejledning i befugtning af datacentre

Befugtning i datacentre

Brugen af luftbefugtere i datacentre har gennemgået betydelige ændringer i de senere år. Fra de tidlige computere, der anvendte hulkort, som krævede befugtning for at bevare kortenes fysiske egenskaber, til datalagring på magnetbånd, der krævede en bestemt luftfugtighed for at forhindre, at støv og snavs satte sig fast på rullerne.

I takt med at teknologien har udviklet sig, har behovet for luftbefugtning i datacentre også ændret sig. Hovedårsagen til luftbefugtning af datahaller har været at modvirke elektrostatisk afladning (ESD), der kan beskadige følsom elektronik. Serverne er imidlertid nu udviklet til at minimere risikoen for skader fra ESD, hvilket mindsker behovet for luftbefugtning af datahaller.

Dette fik ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Klimaanlæg) til i 2008 at ændre sine anbefalede retningslinjer for det acceptable nedre fugtighedsniveau i datacentre. Tidligere omfattede det anbefalede fugtighedsniveau et minimum på 40 % RH (relativ fugtighed), men dette blev sænket, og måles nu i dugpunkt i stedet for relativ fugtighed, da undersøgelser tyder på, at absolut fugtighed har større indflydelse på ESD. Den nye anbefalede nedre grænse er en linje fra en tørtermometer-temperatur på 18 °C og en dugpunktstemperatur på 5,5 °C til en tørtermometer-temperatur på 27 °C og en dugpunktstemperatur på 5,5 °C. Inden for dette interval af tørtermometer-temperaturer og et dugpunkt på 5,5 °C varierer den anbefalede relative luftfugtighed fra ca. 25 % til 45 %.

Sænkningen af det anbefalede minimumsfugtighedsniveau har medført, at der er færre timer om året, hvor befugtning (og det dermed forbundne energiforbrug) er nødvendig for at bekæmpe ESD. Befugtning er dog stadig nødvendig i vintermånederne, hvor kolde udetemperaturer medfører en meget lav indendørs luftfugtighed og øger de potentielle risici fra ESD.

Traditionelt har man i datacentre anvendt dampbefugtere med elektrodekedler, der er indbygget i CRAC-klimaanlæggen (Computer Room Air Conditioning), til at bekæmpe ESD. Denne type luftbefugter har imidlertid et højt energiforbrug og store vedligeholdelseskrav, hvilket medfører høje samlede driftsomkostninger. På det seneste er der blevet anvendt energibesparende koldvandsluftbefugtere i innovative energibesparelsesstrategier.

I 2008 anvendte Fujitsus datacenter i det nordlige London for eksempel luftbefugtere til at forhindre ESD ved at forvarme den kolde, mættede friskluft til 30 °C med varme, der blev genvundet fra datahallerne. Opvarmningen af den indkommende luft gjorde det muligt for den at absorbere mere fugt, og efter befugtning med den energibesparende JetSpray-luftbefugter blev luften returneret til rumtemperaturen på 17 °C ved en optimal relativ luftfugtighed på 50 % ±10 %. Energibesparelsen ved at anvende en JetSpray-luftbefugter kombineret med varmegenvinding var, sammenlignet med en dampbefugter, på omkring 35.000 £ om året.

Ændringen i ASHRAE-retningslinjerne for klimastyring omfattede en udvidelse af det anbefalede temperaturinterval fra 20–25 °C til 18–27 °C samt en forhøjelse af det maksimale fugtighedsniveau fra 55 % RH til 69 % RH og et dugpunkt på 15 °C. Denne lempelse af retningslinjerne gjorde brugen af energibesparende »fri luftkøling«-systemer mere praktisk i datacenter-miljøer. Frisk luft, der hentes udefra, anvendes til afkøling i stedet for kompressordrevne CRAC-enheder. I det britiske klima kan denne type afkøling opretholde et datahalsmiljø på de anbefalede niveauer i omkring 70 % af året.

Sideløbende med brugen af friluftskølesystemer fik befugtning en anden rolle i datacentermiljøet. En koldvandsluftbefugter leverer ca. 680 W køling for hver 1 kg fugt, den fordamper, og kan køre på så lidt som 550 W, samtidig med at den leverer op til 840 kg/time. Ved at supplere friluftskølesystemer med evaporativ køling fra koldtvandsluftbefugtere kan brugen af friluftskølesystemer udvides fra 70 % af året til 95 %, hvilket reducerer afhængigheden af kompressordrevet køling til blot 5 % af året – de allerhotteste dage.

Der findes to typer evaporativ køling ved hjælp af koldtvandsluftbefugtere – direkte og indirekte. Ved direkte evaporativ køling tilfører luftbefugteren fugt til den indkommende luft, hvilket øger luftfugtigheden og sænker temperaturen. Indirekte evaporativ køling er, når luftbefugteren arbejder på udblæsningsluften. Inden luften udledes, befugtes og afkøles den og ledes derefter gennem en varmegenvindingsenhed for at overføre den kølige termiske energi til den indkommende luft. Dette afkøler den indkommende luft uden at tilføje yderligere fugt.

Kompakte luftbehandlingsanlæg med varmegenvinding begynder nu at blive fremstillet med denne type innovativ indirekte evaporativ køling indbygget. Luftbehandlingsanlægget leder returluften gennem en luftbefugter, der befugter luften og afkøler den med flere grader. Luftbehandlingsanlæggets varmegenvindingsenhed overfører derefter en procentdel af dette temperaturfald til den indkommende friske luft, hvilket reducerer belastningen på de energikrævende køleanlæg. Andre kompakte luftbehandlingsanlæg, der anvender luftbefugtere til direkte evaporativ køling, har været i stand til at opnå en afkøling på op til 12 °C fra luftbefugteren, når de anvendes i datacentermiljøer i varme klimaer.

Et datacenters effektivitet måles ved det, der kaldes Power Usage Effectiveness (PUE), som er et forhold mellem den energi, serverne forbruger, og energiforbruget fra andre tjenester såsom belysning, køleudstyr osv. Hvis et datacenter har en PUE på 2,0, betyder det, at for hver kW, der forbruges af serverne, forbruges der yderligere en kW af de øvrige tjenester i datacentret. Ideelt set bør PUE ligge så tæt på 1,0 som muligt. De reviderede ASHRAE-retningslinjer og den deraf følgende indførelse af friluftskøling har medført, at mange moderne datacentre opføres med en markant reduceret PUE.

Selvom de reviderede retningslinjer har mindsket behovet for befugtning til bekæmpelse af ESD, er brugen af luftbefugtere i datacentre faktisk steget som følge heraf. Luftbefugtere med høje niveauer af energieffektivitet leverer ikke kun energieffektiv befugtning i de kolde vintermåneder, men bidrager også til at reducere PUE i de varmere måneder, hvor friluftskøling alene ikke leverer tilstrækkelig køling til at dække behovet.