Влажность в Центрах Обработки Данных (ЦОД) является одним из важнейших параметров микроклимата наравне с температурой. В любом техническом материале по климатике ЦОД указывается, что пониженная влажность способствует появлению статического заряда на металлических поверхностях, что ведет к опасности повреждения дорогостоящего вычислительного оборудования. В то же время повышенная влажность грозит выпадением конденсата на более холодных поверхностях, что также недопустимо для машинных залов.
Как следствие, практически все кондиционеры, предназначенные для охлаждения дата-центров, могут опционально оборудоваться пароувлажнителями. Данная статья посвящена тому, как осуществляется регулирование и поддержание влажности в помещении.

Управление влажностью

Процесс регулирования влажности рассмотрим на примере контроллера hP3 от компании Uniflair, обеспечивающего пропорциональное регулирование производительностью увлажнителя. Как правило, прецизионные кондиционеры комплектуются пароувлажнителями электродного типа. Принцип их работы упрощенно можно описать следующим образом: в бак с водой опускают два электрода, на один из которых подается напряжение. Вода, будучи электропроводной, пропускает электрический ток на второй электрод, при этом исполняя роль сопротивления, отчего нагревается и испаряется.

Контроллер отображает следующие параметры:

• относительная влажность воздуха,


• сила тока в увлажнителе,


• электропроводимость воды,


• паропроизводительность,


• настройки контроллера и индикация ошибок.

Контроллер позволяет задать различные уставки, среди которых:

• заданное значение поддерживаемой относительной влажности воздуха,


• дифференциал регулирования,


• максимальная паропроизводительность.

Принцип работы контроллера пароувлажнителя

Так как величина потребляемого тока прямопропорциональна паропроизводительности, то контроль последней осуществляется через измерение величины потребляемого тока амперометрическим трансформатором. Также контроллер следит за уровнем воды в баке и открывает входной соленоидный клапан в случае его падения ниже допустимого. Уровень в баке поддерживается посредством открытия и закрытия двух соленоидных вентилей – запитывающего (входного) и сливного (выходного).

В случае понижения влажности в помещении датчик это фиксирует, передает контроллеру, который в свою очередь отдает сигнал на увлажнение, замыкая силовой контактор и обеспечивая подачу напряжения на электроды, циркуляцию тока между ними и достижение заданной паропроизводительности.
В процессе испарения воды паропроизводительность увлажнителя падает и отдается сигнал на открытие запитывающего клапана – бак заполняется водой.

Выход увлажнителя на рабочий режим длится до 2 часов и зависит от электропроводимости воды. Так, при высокой электропроводимости (т.е., при высокой концентрации минеральных солей в воде) электрический ток быстро достигает величины, необходимой для обеспечения заданной паропроизводительности. В случае низкой концентрации минеральных солей увлажнитель медленно достигает рабочих характеристик, т.к. сначала необходимо затратить время на испарение некоторого количества воды с целью достижения её нужной минерализации.

Кстати, концентрация солей в воде влияет и на процесс парогенерации. Так, например, частота открытия сливного клапана зависит в том числе и от химического состава поступающей воды и определяется необходимостью поддержания оптимальной концентрации минеральных солей в воде в баке.

Алгоритм управления mP3

• когда относительная влажность воздуха уменьшается до значения ниже уставки на величину, составляющую -30% от половины дифференциала регулирования (на графике – слева от уставки), увлажнитель включается и доводит выход пара до 30 % от номинальной производительности;


• если же относительная влажность воздуха становится ниже уставки на величину, составляющую от -30 % до – 100 % от половины дифференциала регулирования, выход пара будет изменяться в линейной зависимости от влажности, варьируя в пределах между 30 % от номинальной производительности до заданного максимального значения.


• при увеличении влажности до значения ниже уставки на величину, составляющую -20 % от половины дифференциала, увлажнитель отключается.
  Правая часть графика показывает алгоритм управления функцией осушения, предусмотренной в контроллере mP3.

Противодействие: конденсат на испарителе и увлажнение парогенераторами

Применение подобных контроллеров для управления влажностью является одним из путей снижения энергопотребления системы кондиционирования в целом. Как правило, увлажнители потребляют от 5 до 9 кВт и очевидно, что несколько работающих увлажнителей вносят заметный вклад в потребляемую системой мощность.

Одной из казусных ситуаций в процессе функционирования дата-центров является одновременное осушение воздуха кондиционерами посредством выпадения конденсата на испарителе и, в то же время, увлажнения воздуха ими же через парогенератор. Очевидно, что такой режим работы является категорически неэффективным, затратным и бесполезным. Это можно сравнить с работой в помещении системы отопления и кондиционирования одновременно.

Одна из функций контроллеров пароувлажнителей – следить за подобными ситуациями и не допускать их появления.

Так, на одном из ЦОД вклад системы увлажнения в энергопотребление кондиционеров иногда достигал 45%. На объекте была выявлена главная причина происходящего: абсолютно неэффективная совместная работа кондиционеров и пароувлажнителей. Влажность, столь активно поднимаемая увлажнителями, сливалась в дренаж из-за низкого коэффициента теплообмена SHR.

Внедрение контроллера для управления влажностью и настройка системы на оптимальный режим функционирования позволило заметно улучшить ситуацию сразу с нескольких сторон: возросла явная холодопроизводительность, снизилась нагрузка на пароувлажнители, отношение их энергопотребления к энергопотреблению всей системы кондиционирования снизилось до 10% в пиковом режиме.

Автор: Хомутский Юрий