Blok rotacji klimatyzatorów: budowa, zasady podłączenia i ustawienia modułu

Awaria klimatyzatora w biurze nie powoduje przerwania pracy personelu, prawda? Zupełnie inaczej jest w pomieszczeniach serwerowni, gdzie niezbędne jest nieprzerwane chłodzenie powietrza. Włączając do systemu blok rotacji klimatyzatorów, eliminuje się nawet krótkotrwałe przekroczenie dopuszczalnych wartości temperatury.

Takie rozwiązanie zapobiega awariom sprzętu serwerowego i stwarza warunki do stabilnej realizacji zadań serwisowych. Opowiemy o tym, jak zorganizować blok rotacji. Wyjaśnimy, jak rezerwować klimatyzatory, podpowiemy, jak zainstalować i skonfigurować urządzenie.

Wskaźniki temperatury powietrza w serwerowni

Bloki rotacji są wdrożone w systemy klimatyzacji wielu laboratoriów, centrów danych, hal produkcyjnych w naukochłonnych gałęziach przemysłu. To nieodłączny element wyposażenia serwerowni, które znajdują się niemal w każdej poważnej organizacji.

W erze technologii informacyjnych nawet nowe, rozwijające się firmy dążą do korzystania z własnego sprzętu serwerowego do przetwarzania, przechowywania i wymiany danych z partnerami i klientami.

Do reżimu temperaturowego w serwerowni stawiane są ścisłe wymagania, których spełnienie jest możliwe tylko przy obecności dwóch lub więcej klimatyzatorów

Dla sprzętu serwerowego przeznacza się oddzielne pomieszczenie technologiczne, tzw. serwerownię, gdzie należy utrzymywać warunki eksploatacji określone w dokumentacji technicznej przez producenta. W szczególności jednym z najważniejszych parametrów jest temperatura powietrza.

Zalecenie Amerykańskiego Stowarzyszenia Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE), temperatura w serwerowniach powinna mieścić się w zakresie od 18 °C do 27 °C. Większość wyspecjalizowanych firm, na przykład świadczących usługi hostingowe, nie dopuszcza wzrostu temperatury powietrza powyżej 24 °C.

Podwyższenie temperatury nawet na krótki czas może spowodować awarię w pracy sprzętu serwerowego, a do usunięcia awarii będzie potrzebna wymiana drogich komponentów.

Tak rygorystyczne zakresy temperatur wynikają z cech eksploatacyjnych komputerów serwerowych. Miejscowe przegrzanie poszczególnych urządzeń wchodzących w skład serwera prowadzi do ich uszkodzenia. W rezultacie wszystko sprowadza się do utraty ważnych informacji, zakłóceń w procesach produkcyjnych, handlowych, logistycznych, a w konsekwencji do utraty reputacji i zysków.

Nowoczesny serwer wyposażony jest w wewnętrzny system odprowadzania ciepła. Chłodzone są wszystkie wewnętrzne komponenty, które wydzielają ciepło podczas swojej pracy. Jednak nie można całkowicie uniknąć wymiany ciepła z powodu nieszczelności obudowy. Pomimo radiatorów, a nawet chłodzenia cieczą, temperatura wewnątrz obudowy będzie zbliżona do temperatury otoczenia.

Najbardziej wrażliwe na warunki klimatyczne eksploatacji są następujące komponenty:

• centralny procesor;
• dysk twardy;
• pamięć operacyjna.

Wraz ze wzrostem temperatury następuje rozszerzanie się materiałów, z których wykonane są komponenty dysku twardego. Prowadzi to do uszkodzenia dysków magnetycznych, głowic, systemu pozycjonowania. Problemy z dyskiem twardym grożą utratą ważnych informacji.

Do miejscowego chłodzenia procesorów serwerowych i pamięci operacyjnej stosuje się metalowe radiatory, ale przy znacznym wzroście temperatury otaczającego powietrza nie są one w stanie zapewnić ochrony przed przegrzaniem.

W nowoczesnych serwerach instaluje się pamięci operacyjne wyposażone we własny pasywny system chłodzenia (radiatorami). Ale to nie zmienia sytuacji. Radiatory mogą uratować pamięć RAM tylko przy bardzo krótkotrwałym i nieznacznym wzroście temperatury. Jednak przy silniejszym nagrzaniu powietrza są nieskuteczne.

System ochrony procesora automatycznie reaguje na przegrzanie, co prowadzi do wyłączenia serwera i uniemożliwia jego normalną, nieprzerwaną eksploatację. Nie tolerują wysokiej temperatury również wiele mikroukładów, w szczególności na mostku południowym i północnym.

Nie należy zakładać, że jeśli temperatura zewnętrzna (uliczna) znajduje się w akceptowalnym zakresie, można zrezygnować z chłodzenia powietrza w pomieszczeniu serwerowym. Należy uwzględnić wszystkie wskaźniki wydzielania ciepła i dopływy ciepła. Tak więc moc cieplna serwerów stanowi 80-90% pobranej mocy elektrycznej i często przekracza 1 kW.

Zatem korzystanie z drogiego i ważnego dla realizacji zadań biznesowych sprzętu, wrażliwego na wzrost i wahania temperatury, wymaga prawidłowo zorganizowanej klimatyzacji, w której każdy system split musi działać bezawaryjnie.

Przeznaczenie i budowa bloku rotacji

Organizacja systemu chłodzenia poprzez zainstalowanie nie tylko głównych, ale także zapasowych, rezerwowych klimatyzatorów sama w sobie nie ratuje sytuacji.

Należy uzgodnić pracę wszystkich urządzeń w taki sposób, aby w każdych warunkach temperatura w pomieszczeniu pozostawała stabilna. W tym celu stosuje się specjalistyczne zespoły, które często nazywa się po prostu koordynatorami.

Organizacja systemu klimatyzacji, obejmującego główny i rezerwowy klimatyzator, jeden moduł sterujący, dwa moduły wykonawcze oraz trzy czujniki temperatury z podłączeniem magistrali do sygnalizacji pożaru i sytuacji awaryjnych.

Standardowy zespół obejmuje moduł sterujący i moduły wykonawcze. Wspólnie pełnią one następujące podstawowe funkcje:

• kontrola pracy systemu;
• przełączanie klimatyzatorów w przypadku awarii;
• zapewnienie naprzemiennego działania;
• równomierne rozłożenie godzin pracy.

Niezawodny system klimatyzacji serwerowni składa się z co najmniej dwóch klimatyzatorów: głównego i rezerwowego. Każdy z nich, ze względu na swoje parametry techniczne, musi być w stanie utrzymać wymagane warunki temperaturowe w pomieszczeniu serwerowni.

W przypadku awarii jednego klimatyzatora moduł rotacji niezwłocznie włącza drugi, sprawny urządzenie. Podczas realizacji tej funkcji wykorzystywane są czujniki temperatury, mierzące temperaturę i reagujące na jej najmniejszy wzrost. Funkcja rezerwacji pomaga nie tylko w sytuacjach awaryjnych, ale także, na przykład, podczas planowej konserwacji i naprawy klimatyzatorów.

Jeden z wariantów organizacji systemu chłodzenia w pomieszczeniu serwerowni z modułem rezerwacji i zasilaniem klimatyzatorów z oddzielnego wyłącznika.

Realizacja takiego rozwiązania pozwala na wymianę filtrów, uzupełnienie klimatyzatorów czynnikiem chłodniczym, wykonanie bardziej skomplikowanych czynności w dowolnym dogodnym momencie, kontynuując jednocześnie utrzymanie optymalnego mikroklimatu w pomieszczeniu serwerowni.

Moduł rotacji zapewnia również naprzemienne działanie klimatyzatorów i systemów split i w rezultacie łączny czas ich pracy jest w przybliżeniu jednakowy. W efekcie wydłuża się okres międzyremontowy i żywotność urządzeń chłodzących.

Schematy rezerwowania klimatyzatorów

Możliwa jest realizacja różnych schematów rezerwacji, oznaczanych umownie jako N+1 i 2N, gdzie N oznacza liczbę klimatyzatorów pełniących analogiczną funkcję w systemie (od angielskiego „Need” – „Potrzeba”).

Najprostszy schemat, zakładający użycie tylko jednego rezerwowego klimatyzatora, to N+1. Jeśli nie skonfigurowano systemu rotacji, rezerwowy klimatyzator włącza się tylko w przypadkach awaryjnych i przejmuje całe obciążenie.

W systemie może być kilka głównych pracujących klimatyzatorów, a każdy z nich ma swój rezerwowy klimatyzator, co oznacza się jako 2N i oznacza 100% rezerwację. Oczywiste jest, że im więcej rezerwowych klimatyzatorów, tym wyższa odporność systemu na awarie.

Cechy montażu na przykładzie BURR-1

Montaż przedstawimy na konkretnym przykładzie. W Rosji szeroko rozpowszechnione są bloki sterowania rotacją i rezerwowaniem BURR-1, współpracujące ze specjalizowanymi blokami wykonawczymi BIS-1. Liczba bloków wykonawczych może się różnić w zależności od całkowitej liczby klimatyzatorów w systemie.

Schemat podłączenia BURR-1 i BIS-1 z przesyłaniem sygnałów kanałem podczerwieni, z możliwością koordynacji pracy 15 klimatyzatorów.

W skład zestawu BURR-1 oprócz samego urządzenia wchodzi czujnik temperatury. Bloki wykonawcze nabywane są dla każdego klimatyzatora. Są one wyposażone w czujnik podczerwieni oraz dwustronną taśmę samoprzylepną do jego zamocowania. Osobno nabywany jest czujnik temperatury.

Należy zaznaczyć, że wyposażenie koordynatorów zależy od producenta i często obejmuje cały niezbędny zestaw czujników temperatury oraz akcesoriów pomocniczych.

Przed rozpoczęciem prac montażowych urządzenie należy odłączyć od zasilania oraz przestrzegać innych wymogów bezpieczeństwa pracy.

BURR-1 ma plastikową obudowę, wygodną do montażu na specjalnym metalowym profilu – szynie DIN, którą umieszcza się w rozdzielnicy elektrycznej, obok wyłączników nadprądowych. Do tego celu nadaje się szyna DIN o długości 3,5 cm.

BIS-1 montuje się nad klimatyzatorem lub bezpośrednio na jego obudowie, mocując za pomocą dwustronnej taśmy samoprzylepnej. W obszarze wlotu żaluzji kierujących montuje się czujnik temperatury. To właśnie w tym miejscu będzie on w stanie wychwycić strumień zimnego powietrza i określić, że klimatyzator znajduje się w stanie pracy.

W systemie potrzebny jest również jeden wspólny zewnętrzny czujnik temperatury, który montuje się w uchwycie na ścianie w serwerowni, w równej odległości od klimatyzatorów. Na ten czujnik nie powinno oddziaływać zewnętrzne ciepło, na przykład pochodzące z grzejników.

Jeśli istnieje możliwość poprowadzenia instalacji elektrycznej, jednostkę sterującą BURR-1 można zamontować poza rozdzielnią, na przykład na ścianie lub nawet w sąsiednim pomieszczeniu.

Do BURR-1 dołączona jest karta gwarancyjna i szczegółowa instrukcja, w której podano zalecenia dotyczące montażu oraz schematy. Jedną z zalet modelu jest możliwość podłączenia czujnika temperatury i zasilania bez zachowania biegunowości.

Sondę nadajnika montuje się w taki sposób, aby „patrzyła” na odbiornik podczerwieni klimatyzatora z odległości nie większej niż 10 cm, przy dopuszczalnym kącie odchylenia 45–60 stopni.

Zasięg transmisji stabilnego sygnału radiowego wynosi 50 metrów. Jest to maksymalna odległość między blokiem głównym a wykonawczym. Zaleca się jej zmniejszenie, aby obniżyć poziom zakłóceń pochodzących od urządzeń zewnętrznych.

Należy wyróżnić następujące cechy montażu:

• brak linii kablowych;
• możliwość rozbudowy systemu;
• realizacja różnych schematów rezerwowania.

Przy podłączeniu bloku rotacji klimatyzatorów nie trzeba będzie przeciągać kabla do przesyłania sygnałów sterujących, co poza tym oszczędza miejsce w serwerowni. Skład systemu klimatyzacji jest zmienny.

Można do niego włączyć różną liczbę klimatyzatorów różniących się mocą. Rozwijając i zwiększając wyposażenie serwerowni, firma w miarę potrzeb może włączać do systemu nowe klimatyzatory (łącznie do 15 urządzeń).

Zasada działania bloku rotacji

W trakcie pracy z BURR-1 za pomocą sygnałów radiowych na częstotliwości 433 MHz przesyłane są komendy do bloków wykonawczych, które włączają i wyłączają klimatyzatory za pomocą emiterów podczerwieni, zgodnie z ustawionymi parametrami. Klimatyzatory muszą być wyposażone w fotodetektory. Większość nowoczesnych modeli, w tym domowych, spełnia to wymaganie.

Blok wykonawczy BIS-1M montowany jest zazwyczaj na ścianie bezpośrednio nad klimatyzatorem. W trakcie eksploatacji odbiera sygnały radiowe z bloku sterującego i przekazuje komendy włączania i wyłączania klimatyzatora kanałem podczerwieni.

Prowadzony jest ciągły monitoring czujników temperatury. Poprzez porównanie uzyskanych danych określany jest stan każdego klimatyzatora. Jeśli klimatyzator jest włączony, a czujnik zamontowany na jego żaluzjach wskazuje, że na wyjściu zmiana temperatury jest mniejsza niż 2°C, włączane są moce rezerwowe i podawany jest sygnał alarmowy.

Jak przeprowadzana jest konfiguracja

Na podstawie ustawień modułu sterującego rotacją dokonanych przez użytkownika, klimatyzatory są włączane i wyłączane. Przy tym przestrzegana jest określona kolejność i zadane interwały czasowe.

Aby wejść do menu ustawień bloku sterującego, naciska się «Enter». Jeśli ustawienia są zmieniane w trakcie eksploatacji, w momencie naciśnięcia tego przycisku blok może przesyłać komendy według wcześniej zadanego protokołu. W takim przypadku trzeba będzie trochę poczekać, kontynuując naciskanie «Enter».

Pozycje menu ustawień są pogrupowane w kilka kategorii, obejmujących rejestrację bloków wykonawczych, parametry czasowe i temperaturowe. Informacje o pracy systemu są wyświetlane na ekranie bloku sterującego. Prezentowane są w formie jasno sformułowanych komunikatów i symboli. Na wyświetlaczu można zobaczyć typ przesyłanej komendy oraz jej bieżący status, co ułatwia konfigurację i późniejszą eksploatację BURR-1.

Za pomocą panelu sterowania każdemu klimatyzatorowi nadawany jest numer, określane jest jego przeznaczenie. Klimatyzatory są grupowane w zależności od przeznaczenia: rezerwa, uczestnicy rotacji itp.

Przedni panel BURR-1 z wyświetlaczem LCD i przyciskami sterowania, dzięki kompaktowym rozmiarom zajmuje mało miejsca w szafie rozdzielczej, a dzięki przemyślanej ergonomii jest wygodny do ustawiania konfiguracji.

Korzystając z panelu wprowadzania danych, ustawia się dopuszczalne wartości temperatury w serwerowni, temperaturę załączania, wyłączania, zadziałania alarmu, a także parametry czasu dotyczące współpracy i rotacji.

Tryb pracy bloku wykonawczego określa się na podstawie zmiany koloru i częstotliwości migania diody umieszczonej na dole obudowy. Na przykład, gdy blok wykonawczy znajduje się w trybie normalnym i oczekuje na polecenie z bloku sterującego, jego dioda LED miga powoli zielonym światłem.

Po otrzymaniu takiego polecenia na 1-2 sekundy zapala się żółte światło. Wykonanie polecenia włączenia wiąże się z częstym miganiem zielonego światła. Natomiast w przypadku wyłączania dioda LED zapala się na czerwono i również często miga.

Po ustawieniu parametrów i chcąc wyjść z menu, naciska się przycisk «ESC». Jeżeli przez 4 minuty nie naciśnie się żadnego przycisku, czyli pozostanie się w całkowitej bezczynności, wyjście zostanie wykonane automatycznie.

Jeżeli nie ma wciskania przycisków, ponieważ trwa nagrywanie polecenia i oczekiwanie na sygnał IR, automatyczne wyjście nie nastąpi. Należy pamiętać, że podczas wykonywania niektórych operacji naciśnięcie «ESC» spowoduje wyjście z menu, w wyniku którego wprowadzone zmiany nie zostaną zapisane.

Niezależnie od modelu proces konfiguracji jest intuicyjny, co widać na zdjęciu koordynatora pracy klimatyzatorów SRK-M3 z oznaczeniem przycisków sterowania, czujników oraz diod serwisowych i informacyjnych.

Gdy blok znajduje się w trybie ustawień, sterowanie rotacją jest wstrzymane, chociaż wszystkie timery działają, odliczając czas pracy każdej grupy klimatyzatorów i czas rotacji.

Proces konfiguracji modułu sterującego rotacją jest szczegółowo opisany w dołączonej do niego instrukcji.

Zasady konserwacji urządzenia

Aby zapewnić prawidłową pracę i długą żywotność, regularnie wykonuje się przeglądy techniczne bloków sterujących i wykonawczych. Co 3-4 miesiące sprawdza się niezawodność mocowania, jakość połączeń oraz sprawność złączy. Listwy zaciskowe i zewnętrzne powierzchnie obudów należy w miarę zabrudzenia oczyszczać z kurzu, nie dopuszczając do gromadzenia się na nich śmieci i obcych przedmiotów.

Czynniki wyboru i dodatkowe funkcje

Na rynku dostępne są różne modele i modyfikacje bloków rotacji i rezerwacji klimatyzatorów, które różnią się między sobą:

• parametrami;
• zestawem funkcji;
• sposobem montażu;
• rodzajem sterowania.

Sygnał sterujący może być przesyłany nie tylko za pomocą kanału podczerwieni, jak w przypadku BURR-1, ale również przewodowo. Wyposażenie różni się liczbą czujników temperatury. Same czujniki mogą działać z pewną dokładnością, od czego w pewnym stopniu zależy szybkość zadziałania bloku rotacji. Zwraca się również uwagę na dokładność timera. Te i inne dane powinny być podane w dokumentacji towarzyszącej.

Przy wyborze koordynatora brane są pod uwagę wymagania systemu klimatyzacji, jego skład i konfiguracja. Tak więc dla klimatyzatorów bez fotodetektorów można wybrać urządzenia z przewodowym typem sterowania. Ważnym kryterium jest funkcjonalność urządzenia.

Dziś można nabyć bloki rotacji z szerokim zestawem funkcji. Oprócz wykonywania swoich podstawowych zadań, urządzenia te automatycznie restartują klimatyzatory, których praca została przerwana z powodu braku zasilania elektrycznego. Nie dopuszczają do wyłączenia klimatyzatorów, jeśli osoba przypadkowo wyda takie polecenie z pilota zdalnego sterowania.

Jeden z najprostszych bloków rezerwacji dla dwóch klimatyzatorów, po lewej przyciski do rejestracji i konfiguracji, po prawej przyciski przełączania w tryb roboczy i serwisowy.

Przy podłączeniu pętli alarmowych przesyłane są komunikaty o sytuacjach awaryjnych. Na przykład komunikat o pożarze jest wysyłany, jeśli temperatura w serwerowni wzrośnie powyżej określonej wartości (zwykle przy 69°C). Sygnał może być podawany na pulpit straży pożarnej, możliwe jest również powiadamianie personelu za pomocą SMS.

Zdarzenia i dane z termoczuujników są zapisywane w nieulotnych dziennikach. Zapewniana jest możliwość zdalnego sterowania przez interfejs RS485 i Ethernet. Obsługiwany jest przemysłowy protokół komunikacyjny Modbus.

Po zapoznaniu się z opisem i parametrami technicznymi urządzenia, należy upewnić się co do znaczenia jego funkcjonalności, aby dokonać uzasadnionego, ekonomicznie opłacalnego wyboru.

Należy wziąć pod uwagę, że nieprzerwane chłodzenie zależy nie tylko od bloku rezerwacji, ale także od samych klimatyzatorów. W serwerowniach stosuje się precyzyjne, kanałowe oraz ścienne inwerterowe systemy split. Najbardziej popularna jest ostatnia opcja, ponieważ takie urządzenia są znacznie tańsze i zajmują mniej miejsca.

Klimatyzatory ścienne zapewniają odpowiednie chłodzenie serwerowni i, w przeciwieństwie do modeli precyzyjnych, mogą być stosowane w pomieszczeniach o małej powierzchni.

Przy wyborze klimatyzatora ściennego zwraca się uwagę na wydajność chłodniczą, która powinna odpowiadać nadmiarom ciepła, które mają być zneutralizowane.

System klimatyzacji powinien działać w serwerowni niezależnie od pory roku. Jeśli dolny limit temperatury roboczej klimatyzatorów wynosi -10°C, dodatkowo nabywane są zestawy niskotemperaturowe.

Podsumowanie i przydatny film na ten temat

Uruchomienie systemu klimatyzacji z koordynatorem w serwerowni:

Rozpakowanie i przegląd bloku rotacji dla dwóch klimatyzatorów:

Do nieprzerwanego, całodobowego chłodzenia pomieszczenia serwerowni i wykluczenia awarii sprzętu stosuje się bloki rotacji i rezerwacji, które włączają i wyłączają klimatyzatory według zadanego algorytmu. W przypadku awarii lub braku mocy jednego z klimatyzatorów, natychmiast włącza się rezerwowy. Dzięki zmiennej pracy wydłuża się okres eksploatacji klimatyzatorów.

Proszę zostawiać komentarze w bloku poniżej. Proszę opowiedzieć o własnym doświadczeniu w instalacji i konfiguracji bloku rotacji dla systemu klimatyzacji. Proszę dzielić się przydatnymi informacjami i zdjęciami na temat artykułu, zadawać pytania.