Сенсоры и исполнительные устройства в ЦОД

Основные типы сенсоров

В центрах обработки данных применяются сенсоры для измерения:

температуры;
относительной влажности;
скорости и расхода воздуха;
перепадов давления;
качества воздуха, дыма и аэрозолей;
шума и вибрации.

Температурные сенсоры размещаются:

на входе в стойку (зона холодного воздуха);
на выходе из стойки (зона нагрева);
на разных высотах при фальшполе — для анализа вертикального распределения охлаждения.

Разность температур на входе и выходе является показателем вычислительной нагрузки. Давление под фальшполом измеряется датчиками ΔP для оценки воздушного потока от CRAC/CRAH.

$$ \Delta T = T_{out} - T_{in} \Rightarrow \text{индикатор загрузки и эффективности охлаждения} $$

Плотность и точность измерений

Точность и количество сенсоров определяются требуемой детализацией и используемыми физическими или статистическими моделями. Чем выше плотность сенсоров, тем точнее отслеживается динамика температурных изменений и корректируется управление охлаждением.

Высокая плотность измерений повышает точность CFD-моделей (моделей движения воздуха).
Сенсоры формируют «тепловые карты» ЦОД, что позволяет выявлять зоны перегрева и корректировать воздушные потоки.

Сенсоры и CFD-модели

Собранные показания сенсоров используются в моделях вычислительной гидродинамики (CFD) для оценки распределения температуры по объёму зала. Модель может работать в режиме постоянного обновления, визуализируя горизонтальные и вертикальные сечения температурных полей.

Актуализация CFD-карты по данным сенсорной сети позволяет быстро обнаруживать «горячие зоны».
Модель обновляется при изменении расположения стоек или нагрузки.

Зона контроля	Измеряемые параметры	Рассчитываемые показатели	Управляющие действия
Верхняя часть зала (≈ 3,5 м)	Температура выходящего воздуха	Градиент по высоте, стратификация	• Регулировка скорости вентиляторов (VFD) • Выравнивание потоков
Рабочая зона стоек (≈ 1,2 м)	Температура на входе ИТ, скорость воздуха	ΔT стойки = T_вых − T_вх (эффективность съёма тепла)	• Подстройка уставок CRAH / чиллеров • Управление заслонками и перфоплитами
Под фальшполом (≈ 0,6 м)	Перепад давления, температура подачи	ΔP — устойчивость подачи воздуха	• Корректировка распределения потоков • Балансировка подпольных зон
Общая среда зала	Влажность, загрязнение, уровень коррозии	Индекс качества воздуха / скорость коррозии	• Уведомление об отклонениях • Коррекция режима вентиляции и фильтрации
Интегрированные показатели	—	Карта «горячих зон», утечки холода	• Оптимизация коридоров, заглушки U, уплотнение рядов

Контроль и оценка состояния

Мониторинг загрязнения воздуха и скорости коррозии.
Автоматическое взаимодействие с контроллерами CRAC.
Формирование отчётов по скорости деградации материалов.
Уведомления при превышении пороговых значений.

Ключевые идеи

Сенсорная сеть — основа цифровой модели охлаждения и микроклимата ЦОД.
Комбинация температурных и давленческих сенсоров позволяет оптимизировать подачу воздуха.
Сенсоры коррозии дают ранние сигналы загрязнения и деградации.
Связка «сенсоры + исполнители» формирует замкнутый контур регулирования.
Интеграция данных в CFD-модели обеспечивает прогнозирование и предупреждение перегрева.