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.

Типы и исполнение сенсоров

Большинство сенсоров имеют цифровой или аналоговый выход и подключаются к контроллерам или шлюзам. Отдельную категорию составляют сенсоры коррозии и загрязнения воздуха, применяемые в системах с приточной вентиляцией.

Принцип действия сенсора коррозии

Основан на изменении сопротивления тонкой металлической плёнки (Ag или Cu) при воздействии загрязнённого воздуха.
При осаждении соединений серы (Ag₂S или Cu₂S) на поверхности возрастает сопротивление.
Измеряется скорость утолщения слоя, Å/мес.
Норма для чистого ЦОД — менее 200 Å/мес для серебра и 300 Å/мес для меди.
Превышение указывает на присутствие агрессивных газов (H₂S, SO₂) и риск деградации контактов или плат.

Замкнутый контур регулирования микроклимата ЦОД

flowchart TB classDef head font-size:24px,stroke-width:2px,padding:12px,fill:#eef3ff,stroke:#4a6fa5; classDef sub font-size:20px,stroke-width:1px,padding:8px,fill:#f8f9fc,stroke:#7a7a7a; classDef act font-size:20px,stroke-width:1px,padding:8px,fill:#f6fff6,stroke:#3a8040; %% Измерения subgraph S["Измерения среды"] direction TB S1["Температура (вход, выход стоек)"]:::sub S2["Перепад давления под фальшполом"]:::sub S3["Скорость и направление потока"]:::sub S4["Влажность, качество воздуха, коррозия"]:::sub end %% Анализ subgraph M["Анализ и расчёт показателей"] direction TB M1["ΔT стоек — эффективность съёма тепла"]:::head M2["Градиент по высоте — стратификация"]:::head M3["ΔP — устойчивость подачи"]:::head M4["Карта «горячих зон» и обход холода"]:::head end %% Управление subgraph A["Управляющие воздействия"] direction TB A1["Регулировка частоты вентиляторов (VFD)"]:::act A2["Перераспределение потоков (заслонки, перфоплиты)"]:::act A3["Изменение уставок CRAH/чиллеров"]:::act A4["Организационные меры (заглушки, коридоры)"]:::act end %% Логика связи S1 --> M1 S2 --> M3 S3 --> M2 S1 --> M4 S4 --> M4 M1 --> A1 M2 --> A1 M2 --> A2 M3 --> A2 M4 --> A2 M4 --> A3 M4 --> A4 A1 --> S1 A2 --> S2 A3 --> S3 linkStyle default stroke-width:1.5px

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.