Sensoren im Rechenzentrum

Präzise Messungen für optimale Kälte und Feuchte im Datacenter

| Autor / Redakteur: Lars Stormbom* / Ulrike Ostler

In einem Rechenzentrum darf es nicht zu heiß sein und nicht zu kalt oder gar zu feucht; denn sonst geht es zu Lasten der Umwelt und des Geldbeutels. Klar, alle messen, aber oftmals falsch.
In einem Rechenzentrum darf es nicht zu heiß sein und nicht zu kalt oder gar zu feucht; denn sonst geht es zu Lasten der Umwelt und des Geldbeutels. Klar, alle messen, aber oftmals falsch. (Bild: Jonny Lindner auf Pixabay)

Rechenzentren sind das Gehirn fast aller Unternehmen – und ähnlich wie das menschliche Gehirn ein echter Energiefresser. Derzeit verbrauchen Rechenzentren mehr als 1,3 Prozent der weltweiten Stromproduktion. Einen großen Teil des Stromverbrauchs verursacht die Kühlung. Um die Kühlkosten zu senken, ist die korrekte Messung der Bedingungen eine der wichtigsten Voraussetzungen. Wie das zu bewerkstelligen ist, erläutert Lars Stormbom von Vaisala Oyj.

Rechenzentren benötigen eine ausgezeichnete Kühlung, um sicherzustellen, dass Geräte und kritische Netzwerke funktionsfähig bleiben. Unzureichende Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle mit selbst kleinen Messfehlern kann zu umfangreichen – und teuren – Geräteausfällen führen. Es lohnt sich daher, auf Qualitätsmessgeräte zu setzen und diese in gutem Zustand zu halten. Auch eine gut durchdachte Platzierung der Geräte zahlt sich aus.

Doch zunächst sind das einmal die Fragen, die jeder Datacenter-Betreiber im Blick haben sollte:

  • Was wird gemessen? Müssen Nutzer beispielsweise luftseitige Wärmetauscher oder Verdunstungskühler steuern? Dies kann Einfluss darauf haben, welche Feuchteparameter man im Messgerät benötigt.
  • Wo wird gemessen? Die Platzierung sollte repräsentativ sein. Wenn man die Feuchte und Temperatur im Freien messen möchten, sollte der Sensor an einem Ort mit freiem Luftstrom platziert werden – entfernt von Oberflächen, die Wärme abstrahlen und die Messung beeinflussen könnten.
  • Wie genau muss gemessen werden? Hier sind die Anforderungen des Steuerungssystems zu berücksichtigen. Bei der Auswahl der Messgeräte zur Erfüllung dieser Anforderungen sollte man auch auf die Langzeitdrift und den Wartungsplan achten.
  • Nutzer sollten ein Messgerät auswählen, das für die gewünschte Installationsstelle konzipiert ist. Für Außenmessungen benötigen sie speziell entwickelte Messwertgeber, die den Bedingungen im Freien standhalten.
  • Wie werden die Messgeräte überprüft und gewartet? Alle Messgeräte müssen regelmäßig überprüft werden. Soll die Wartung durch firmenintern geschultes Personal oder durch Drittanbieter durchgeführt werden? Oder verfügen Nutzer über einige zusätzliche Messgeräte und nutzen die Werkskalibrierung? Wie einfach ist es, regelmäßige Überprüfungen mit der gewählten Option durchzuführen?

Zur Überwachung und Steuerung der Temperatur und Feuchte kommen in Rechenzentren typischerweise Außenfeuchtesensoren, Kanalfeuchtesensoren sowie Wand- oder Raumfeuchtesensoren zum Einsatz.

Außenfeuchtesensoren

Die Feuchte- und Temperatursensoren für den Außenbereich werden mit luftseitigen Wärmetauschern und mit Kühltürmen verwendet. Das am weitesten fortgeschrittene Steuerungsparadigma für Wärmetauscher ist die Nutzung der Differentialenthalpie (Wärmeinhalt). Sie misst die Enthalpie der Außen- und der Rückluft, um zu steuern, wann heiße Rückluft wiederaufbereitet und wann Außenluft verwendet wird.

Außenfeuchtesensoren mit Feuchttemperaturausgang zeigen direkt an, wann Verdunstungskühler eingesetzt werden können. Die Feuchttemperatur gibt die Temperatur an, die mithilfe von Verdunstungskühlung erreicht werden kann. Bei zu hoher Außenfeuchte ist die Verdunstungsrate gering und die Kühlwirkung zu schwach.

Die Messwertgeber der Serie „HMT330“ von Vaisala Oyj.
Die Messwertgeber der Serie „HMT330“ von Vaisala Oyj. (Bild: Vaisala Oyj)

Einer der wichtigsten Bestandteile eines Feuchte- und Temperatursensors für den Außenbereich ist das Sonnenschutzschild. Dieses schützt den Sensor vor Sonnenwärme, damit die Messwerte nicht beeinflusst werden. Denn selbst kleine Änderungen in der Bauart können unter ungünstigen Bedingungen leicht zu einer zusätzlichen Erwärmung um 1 bis 2 Grad führen. Nutzer sollten die schwarzen Unterseiten der Platten beachten, die für einen wirksamen Sonnenstrahlenschutz unerlässlich sind.

Außensensoren sind zudem allen Witterungsbedingungen von Mutter Natur ausgesetzt, einschließlich Eisregen und starkem Wind. Ein Rechenzentrum ist rund um die Uhr in Betrieb – Ausfälle sind daher unter allen Umständen zu vermeiden!

Kanalfeuchtesensoren

Kanalfeuchte- und Temperatursensoren werden an Kanal- und Klimageräten eingesetzt, um den Zustand der Zuluft sowie die Abluft aus dem Rechenzentrum zu messen und zu regeln. Sie werden als Ergänzung von Außenfeuchtesensoren eingesetzt, so dass die Enthalpiedifferenz zwischen Abluft und Außenluft berechnet werden kann. Einige der Kanalsensoren können rauen Bedingungen ausgesetzt sein, wenn sie in Befeuchtern oder Zuluftkanälen installiert werden.

Nutzer sollten sich bei der Installation der Geräte auch überlegen, wie sie diese regelmäßig überprüfen werden. Oft kann bei der Installation einfach ein Anschluss für eine Referenzsonde hinzugefügt werden, die den Messwert mit dem Kanalsensor vergleicht.

Wand- oder Raum-Feuchtesensoren

Wand- oder Raumsensoren messen die tatsächlichen Bedingungen im Rechenzentrum. Die Feuchtebedingungen sind in der Regel günstig, können sich aber schnell ändern, je nach Lastschwankungen und dem Wechsel zwischen aufbereiteter Luft und freier Kühlung. Da der Luftstrom um diese Sensoren herum typischerweise langsamer ist als bei Kanalsensoren, ist auch die Reaktionszeit auf Temperaturänderungen langsamer. Zusätzlich kann es zu Ausgasungen von Kabeln und anderen Geräten kommen, die bei immer höheren Betriebstemperaturen betrieben werden, was bei einigen Feuchtesensoren zu Abweichungen führen kann. Bei schnellen Temperaturschwankungen kann es sinnvoller sein, die Taupunkttemperatur als Parameter für die Feuchteregelung zu verwenden, da sie nicht von der Temperatur des Sensors abhängt.

Nutzer sollten außerdem berücksichtigen, welche Bedingungen sie zu Kontrollzwecken messen und verwenden, da sich Temperatur und Feuchte vor und nach der Wärmelast erheblich unterscheiden (kalte oder heiße Gänge).

* Der Autor, Lars Stormbom, ist Senior Product Manager bei Vaisala Oyj.

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