Der Druck ist normal: Warum braucht ein Rechenzentrum eine Luftzufuhrkontrolle? 

Im Menschen sollte alles schön sein, und in einem modernen Rechenzentrum sollte alles wie ein Schweizer Uhrwerk funktionieren. Kein Bestandteil der komplexen Architektur der Ingenieursysteme eines Rechenzentrums sollte unbeachtet von den Betriebsdiensten bleiben. Genau nach diesen Überlegungen haben wir auf dem Gelände von Linxdatacenter in St. Petersburg gehandelt, als wir uns im Jahr 2018 auf die Zertifizierung für Uptime Management & Operations vorbereitet haben und alle Systeme des Rechenzentrums in Übereinstimmung mit den besten globalen Standards gebracht haben.  

Heute werde ich darüber sprechen, wie und warum wir ein System zur Fernüberwachung des Luftdrucks und der Luftunterstützung in den Serverräumen implementiert haben. Ich erinnere daran, dass im Rahmen der Vorbereitung auf das Audit des Uptime Institute eine der zu lösenden Aufgaben die Frage der Sauberkeit war. Unser Team arbeitete in zwei Richtungen: Reinigung (wie mein Kollege bereits erzählt hat, wie wir gegen den Staub in den Serverräumen gekämpft haben) und die Kontrolle des Drucks in den Serverräumen. Mir, als Chefingenieur des Unternehmens, wurde genau das zweite Thema übertragen. Worum geht es
 

In jedem Serverraum gibt es ein System der zentralen Lüftung. Es ist ganz einfach aufgebaut: Eine Lüftungsmaschine sorgt für den Luftstrom nach innen, die andere für den Luftabzug nach außen. Beide Motoren werden von Frequenzreglern gesteuert, das heißt, man kann die Drehzahl ändern und somit die Mengen an zuströmender / abziehender Luft regulieren.

Diese System hat zwei Aufgaben:
 
Den erforderlichen Luftaustausch für ein angenehmes Verweilen von Personen im Serverraum zu gewährleisten (die Anzahl der Personen wird auf Grundlage der spezifischen Merkmale des Raums festgelegt),

• Ein Überdruck des Lufts im Serverraum zu erzeugen, um zu verhindern, dass Staubpartikel durch offene Türen in den Raum einströmen, und die notwendige Sauberkeit aufrechtzuerhalten.
• Die Zuluftmaschine muss mehr Luft in den Serverraum führen, als durch die Abluft weggeführt wird. So wird ein Überdruck im Serverraum im Vergleich zu den angrenzenden Räumen sichergestellt – das sogenannte „Unterstützungsdruck“ der Luft. Bei einem solchen System gelangt die Luft nur über die Filter der Zuluftventilation in den Serverraum, und das Eindringen ungefilterter Luft in den Serverraum ist ausgeschlossen.

Die Zuluftmaschine muss mehr Luft in den Serverraum führen, als durch die Abluft weggeführt wird. So wird ein Überdruck im Serverraum im Vergleich zu den angrenzenden Räumen sichergestellt – das sogenannte „Unterstützungsdruck“ der Luft. Bei einem solchen System gelangt die Luft nur über die Filter der Zuluftventilation in den Serverraum, und das Eindringen ungefilterter Luft in den Serverraum ist ausgeschlossen.

Wenn plötzlich alles umgekehrt abläuft – die Abluft entfernt mehr Luft, als die Zuluft zuführt – dann beginnt ungefilterte Luft aus benachbarten Räumen in den Serverraum zu gelangen, was oft der Grund für Staub auf Oberflächen und Geräten ist.
 

Keine Kontrolle 

Es scheint einfach zu sein. Doch zu Beginn unserer Arbeiten zur Verbesserung der Reinigungsqualität im Rechenzentrum hatten wir kein effektives Kontrollinstrument für den Vorhandensein von Überdruck. Wir stellten den Luftstrom so ein, dass er höher war als die Abluft, und nahmen dann „nach Auge“ Anpassungen vor. Die Türen zum Serverraum lassen sich schwer öffnen (als würden sie nach innen gezogen) – der Überdruck ist negativ. Umgekehrt, wenn der Türschließer nicht mit dem Schließen zurechtkommt – dann ist der Überdruck sehr stark. Irgendwo in der Mitte suchten wir einen gewissen Ausgleich zwischen diesen beiden Zuständen und hielten dort inne.

Dieser Ansatz ist jedoch unzuverlässig, und wir hielten es für unmöglich, weiterhin darauf zu vertrauen. 

Warum? Arbeiten „nach Auge“ lässt es nicht zu, den Einfluss des Zustands der Luftfilter auf die Leistung der Zuluft zu berücksichtigen. Wenn der Filter sauber ist, sehen wir bestimmte Widerstandswerte und das Volumen der zugeführten Luft; ist der Filter jedoch verschmutzt, unterscheiden sich diese Werte deutlich. Diese Nuancen sind bei der Dynamik des Türöffnens und -schließens nicht zu erkennen. 

Normalerweise erfolgt der Austausch des Filters durch ein standardmäßiges mechanisches Differenzmanometer, das die Belüftung zu einem bestimmten Zeitpunkt der Filterverschmutzung abschaltet (der Druckunterschied vor und nach dem Filter darf einen bestimmten, der Norm für die Filterreinheit entsprechenden, Wert nicht überschreiten). 

Das bedeutet, dass es eine lange Lebensdauer des Filters gibt, während er sich allmählich verschmutzt, und das standardmäßige Differenzmanometer der Belüftung ihn als betriebsbereit ansieht. Aber die Ventilationsleistung und damit die Stärke des Überdrucks ändern sich je nach Zustand des Filters.

Das standardmäßige Differenzmanometer der Belüftung. 
 
Letztlich kamen wir zu dem Schluss, dass der Prozess der Einstellung und Kontrolle des Überdrucks in diesem Szenario zu komplex und wieder ineffektiv für das Rechenzentrum ist.
 

Lösung 

Um die Frage „Was sollen wir tun?“ zu beantworten, wandten wir uns an die besten weltweiten Praktiken, was durch eine Reise nach Stockholm mit einer Besichtigung der lokalen Rechenzentren unterstützt wurde.

In einem von Rechenzentren Wir haben die Lösung gefunden, die wir brauchten – ein mechanisches Differenzmanometer wurde am Eingang zum Serverraum installiert und zeigte den Druckunterschied zwischen "Serverraum/Korridor" an.

Interessanterweise verwenden unsere schwedischen Kollegen Differenzmanometer am Eingang zu Serverräumen und zur Kontrolle der Verschmutzung von Ventilationsfiltern: Sie wechseln die Filter, wenn der Unterdruck abnimmt, ohne auf das Signal des Standard-Differenzmanometers des Lüftungssystems zu warten. Die Messwerte des Manometers werden visuell von den Mitarbeitern während ihrer Rundgänge kontrolliert.

Nachdem wir zurückgekehrt waren, begannen wir, ähnliche Geräte in Russland zu suchen. Es stellte sich heraus, dass solche Differenzmanometer bei uns in sogenannten "Reinräumen" verwendet werden, das heißt in Operationssälen, Labors usw. Aufgrund des besonderen Status dieser Räume waren die Preise für diese Geräte astronomisch hoch.

Außerdem benötigten wir kein analoges Gerät, sondern ein digitales, idealerweise mit einem Ausgang von 4-20 mA, um es an das Monitoring-System des Rechenzentrums anschließen zu können. Dies war wichtig, um Grenzwerte für die Benachrichtigung festzulegen und um Statistiken zu sammeln und zu analysieren. 
 

Wer sucht, der findet immer.

Wir hatten Glück – kurz nach Beginn der Suche gelang es uns, das erforderliche Gerät zu finden: ein digitales Differenzmanometer mit Bildschirm und Anschlussmöglichkeit für die BMS zu einem Preis von etwa 10.000 Rubel pro Stück.

Wir haben es installiert, konfiguriert und fragen uns nur eines – warum wir nicht früher selbst darauf gekommen sind und warum diese Lösung nicht Standard in Rechenzentrumsprojekten ist.

So sieht es aus: 

Das elektronische Differenzmanometer im Korridor außerhalb des Serverraums, wobei die Röhre eines Messkanals in den Serverraum führt und der zweite Kanal den Druck im Korridor misst.
 
So wird das Gerät im Monitoring-System des Rechenzentrums angezeigt:

So sieht die Statistik der Manometerwerte im Monitoring-System aus:

 
Gemäß GOST R ISO 14644-4-2002 "Reinräume und zugehörige kontrollierte Umgebungen", auf den wir uns bezogen haben, sollte "für ein ungehindertes Öffnen von Türen und zur Vermeidung von unvorhergesehenen Luftströmen durch Turbulenzen in der Regel der Druckunterschied zwischen Reinräumen oder Reinbereichen mit unterschiedlichen Reinheitsklassen zwischen 5 und 20 Pa liegen."

Dieser Bereich wurde von uns als Norm im Rechenzentrum festgelegt. Sobald eine Abweichung auftritt, wird dies sofort im System registriert, wie im folgenden Diagramm gezeigt. 

Der plötzliche Druckabfall im Diagramm – das ist eine geöffnete Tür zum Serverraum. 

Wenn die Sensorwerte mehr als 5 Minuten unter dem Alarmwert liegen, bedeutet das, dass etwas mit dem Filter nicht stimmt, ein Vorfall passiert ist, kurz gesagt, dass etwas Außergewöhnliches vorliegt. Insbesondere in diesem Diagramm ist die Ursache das längere Öffnen der Tür, um Ausrüstung in den Raum zu bringen.

Was wir erhalten haben

Zunächst einmal, ein neues Niveau der Kontrolle und Transparenz in der Funktionsweise der Ingenieursysteme des Rechenzentrums. 

Zweitens, die Kontrolle über die Sauberkeit ist noch effektiver geworden: Das System ermöglicht es, einen Rückgang des Unterdrucks vorherzusagen und im Voraus die Luftfilter zu wechseln oder andere Ursachen für dessen Rückgang zu beseitigen. 

Drittens, all diese Prozesse werden mit mathematisch präzisen Instrumenten überwacht. Wir sammeln die Beobachtungsgeschichte in der Dynamik und haben Statistiken zur tatsächlichen Lebensdauer der Luftfilter und aller außergewöhnlichen Ereignisse.

Das durchgeführte Audit von Management & Operations und unser letzter Besuch in europäischen Rechenzentren hat gezeigt, dass wir in diesem Bereich nicht nur in Russland, sondern auch in der EU Pioniere sind – solche Lösungen findet man bei weitem nicht bei jedem Marktführer der Rechenzentren in Europa.
 
Natürlich ist dieses System nicht entscheidend für die Funktionsweise der Ingenieursysteme des Standorts. Gleichzeitig ist es eine äußerst nützliche Ergänzung für den Betrieb und eine hervorragende Illustration, dass unser Rechenzentrum hohen Standards entspricht. In unserer Branche gibt es keine Kleinigkeiten.

Quelle: habr.com