Blocco di rotazione dei condizionatori: dispositivo, regole di collegamento e impostazioni del modulo

Il guasto di un condizionatore in un ufficio non comporta l'interruzione del lavoro del personale, vero? Ben diversa è la situazione nelle sale server, dove è necessario un raffreddamento continuo dell'aria. Includendo nel sistema un blocco di rotazione dei condizionatori, si esclude anche un superamento temporaneo dei valori limite di temperatura.

Tale soluzione previene il guasto delle apparecchiature server e crea le condizioni per lo svolgimento stabile delle attività di servizio. Le spiegheremo come organizzare un blocco di rotazione. Le spiegheremo come ridondare i condizionatori, Le indicheremo come installare e configurare il dispositivo.

Indicatori della temperatura dell'aria nella sala server

I blocchi di rotazione sono stati introdotti nei sistemi di condizionamento di molti laboratori, data center, reparti produttivi in settori industriali ad alta intensità di conoscenza. Sono un elemento essenziale dell'attrezzatura delle sale server, che si trovano quasi in ogni organizzazione seria.

Nell'era dell'informatica, anche le nuove aziende in via di sviluppo cercano di utilizzare proprie apparecchiature server per elaborare, archiviare e scambiare dati con partner e clienti.

Al regime di temperatura nella sala server vengono imposti requisiti rigorosi, il cui rispetto è possibile solo con la presenza di due o più condizionatori

Per le apparecchiature server viene dedicato un locale tecnico separato, la cosiddetta sala server, dove è necessario mantenere le condizioni operative specificate dal produttore nella documentazione tecnica. In particolare, uno dei parametri più importanti è la temperatura dell'aria.

Secondo la raccomandazione dell'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE), la temperatura nelle sale server deve essere compresa tra 18 °C e 27 °C. La maggior parte delle aziende specializzate, ad esempio quelle che forniscono servizi di hosting, non consentono che la temperatura dell'aria superi i 24 °C.

Un aumento della temperatura anche per un breve periodo può causare un malfunzionamento delle apparecchiature server e, per risolvere l'emergenza, sarà necessaria la sostituzione di costosi componenti.

Limiti termici così severi sono dovuti alle caratteristiche operative dei computer server. Il surriscaldamento locale di alcuni dispositivi che compongono il server porta al loro guasto. Alla fine, tutto si riduce alla perdita di informazioni importanti, a interruzioni nei processi produttivi, commerciali e logistici e, di conseguenza, alla perdita di reputazione e profitti.

Un server moderno è dotato di un sistema interno di dissipazione del calore. Tutti i componenti interni che generano calore durante il funzionamento vengono raffreddati. Ma è impossibile evitare completamente lo scambio termico a causa della non ermeticità del telaio. Nonostante i dissipatori e persino il raffreddamento a liquido, la temperatura all'interno del telaio sarà vicina a quella dell'ambiente circostante.

I seguenti componenti sono i più sensibili alle condizioni climatiche operative:

• processore centrale;
• disco rigido;
• memoria RAM.

Con l'aumento della temperatura, i materiali con cui sono realizzati i componenti del disco rigido si espandono. Ciò porta al guasto dei dischi magnetici, delle testine e del sistema di posizionamento. I problemi al disco rigido comportano la perdita di informazioni importanti.

Per il raffreddamento locale dei processori server e della memoria RAM vengono utilizzati dissipatori metallici, ma in caso di aumento significativo della temperatura dell'aria circostante non sono in grado di garantire la protezione dal surriscaldamento.

Nei server moderni vengono installati dispositivi di memoria RAM dotati di un proprio sistema di raffreddamento passivo (dissipatori). Ma la situazione non cambia. I dissipatori possono salvare la RAM solo in caso di aumento di temperatura molto breve e lieve. Tuttavia, con un riscaldamento dell'aria più intenso, risultano inefficaci.

Il sistema di protezione del processore si attiva automaticamente in caso di surriscaldamento, portando allo spegnimento del server e all'impossibilità di un suo normale e ininterrotto funzionamento. Molti microchip, in particolare quelli sul ponte sud e nord, non tollerano le alte temperature.

Non conviene pensare che se la temperatura esterna (stradale) si trova in un intervallo accettabile, si possa rinunciare al raffreddamento dell'aria nel locale server. È necessario considerare tutti gli indicatori di produzione di calore e gli apporti termici. Ad esempio, la potenza termica dei server è pari all'80-90% della potenza elettrica consumata e spesso supera 1 kW.

Pertanto, l'uso di apparecchiature costose e importanti per la risoluzione di problemi aziendali, sensibili all'aumento e alle fluttuazioni di temperatura, richiede una climatizzazione correttamente organizzata, in cui ogni sistema split deve funzionare senza interruzioni.

Scopo e struttura del blocco di rotazione

L'organizzazione del sistema di raffreddamento installando non solo condizionatori principali ma anche di riserva e di backup di per sé non risolve la situazione.

È necessario coordinare il funzionamento di tutti gli apparecchi in modo che, in qualsiasi condizione, la temperatura nell'ambiente rimanga stabile. A questo scopo si utilizzano complessi specializzati, che spesso vengono chiamati semplicemente coordinatori.

Organizzazione del sistema di condizionamento, comprendente il condizionatore principale e quello di riserva, un'unità di controllo, due unità esecutive e tre sensori termici, con collegamento del bus per la segnalazione di incendi e situazioni di emergenza.

Il complesso standard comprende un'unità di controllo e unità esecutive. Insieme svolgono le seguenti funzioni di base:

• controllo del funzionamento del sistema;
• commutazione dei condizionatori in caso di guasti;
• garanzia del funzionamento alternato;
• distribuzione uniforme delle ore di lavoro.

Un sistema di condizionamento affidabile per il server room è costituito da almeno due condizionatori: principale e di riserva. Ciascuno di essi, in base alle proprie caratteristiche tecniche, deve essere in grado di mantenere le condizioni termiche necessarie nell'ambiente del server.

In caso di guasto di un condizionatore, l'unità di rotazione attiva tempestivamente il secondo apparecchio funzionante. Nell'esecuzione di questa funzione vengono utilizzati sensori termici che misurano la temperatura e reagiscono al minimo aumento. La funzione di backup aiuta non solo in situazioni di emergenza, ma anche, ad esempio, durante la manutenzione programmata e la riparazione dei condizionatori.

Una delle opzioni per organizzare il sistema di raffreddamento in una server room con unità di backup e alimentazione dei condizionatori da un interruttore automatico separato.

L'implementazione di tale soluzione consente di sostituire i filtri, ricaricare i condizionatori con refrigerante, eseguire operazioni più complesse in qualsiasi momento opportuno, continuando comunque a mantenere un microclima ottimale nell'ambiente del server.

Il blocco di rotazione garantisce anche il funzionamento alternato di condizionatori e sistemi split e di conseguenza il tempo totale di funzionamento è circa lo stesso. Di conseguenza, si prolunga il periodo tra le manutenzioni e la vita utile dell'apparecchiatura di raffreddamento.

Schemi di ridondanza dei condizionatori

È possibile realizzare vari schemi di backup, convenzionalmente indicati come N+1 e 2N, dove N è il numero di condizionatori che svolgono una funzione analoga nel sistema (dall'inglese "Need" – "Necessità").

Lo schema più semplice, che prevede l'utilizzo di un solo condizionatore di riserva, è N+1. Se il sistema di rotazione non è configurato, il condizionatore di riserva si accende solo in casi di emergenza e si assume l'intero carico.

Nel sistema possono esserci diversi condizionatori principali funzionanti e ciascuno di essi ha un condizionatore di riserva, il che viene indicato come 2N e significa backup al 100%. È chiaro che più condizionatori di riserva ci sono, maggiore è la tolleranza ai guasti del sistema.

Caratteristiche di installazione sull'esempio del BURR-1

Mostreremo come viene eseguito il montaggio su un esempio concreto. In Russia sono molto diffusi i moduli di controllo della rotazione e della riserva BURR-1, che funzionano insieme ai moduli esecutivi specializzati BIS-1. Il numero di moduli esecutivi può variare a seconda del numero totale di condizionatori d'aria nell'impianto.

Schema di collegamento di BURR-1 e BIS-1 con trasmissione dei segnali tramite canale a infrarossi, con possibilità di coordinare il funzionamento di 15 condizionatori d'aria.

Il kit BURR-1 comprende, oltre al dispositivo stesso, un sensore di temperatura. I moduli esecutivi vengono acquistati per ogni condizionatore. Sono dotati di sonda IR e di un supporto adesivo bifacciale per il suo fissaggio. Si acquista separatamente un termo-sensore.

Si noti che la dotazione dei coordinatori dipende dal produttore e spesso include l'intero set necessario di termo-sensori e accessori ausiliari.

Prima di iniziare i lavori di montaggio, l'apparecchiatura viene scollegata dall'alimentazione e si osservano gli altri requisiti di sicurezza.

Il BURR-1 ha un involucro in plastica, comodo per il montaggio su un apposito profilo metallico – guida DIN, che viene posizionata sul quadro elettrico, vicino agli interruttori di protezione. A tale scopo è adatta una guida DIN lunga 3,5 cm.

Il BIS-1 viene installato sopra il condizionatore o direttamente sul corpo del condizionatore, fissato con un supporto adesivo bifacciale. Nell'area di ingresso delle lamelle di guida viene fissato un sensore di temperatura. Proprio qui sarà in grado di rilevare il flusso di aria fredda e determinare che il condizionatore è in funzione.

Nel sistema è inoltre necessario un termo-sensore esterno comune, che viene installato in un supporto a muro nella sala server a uguale distanza dai condizionatori. Su questo sensore non deve essere esercitata alcuna influenza termica esterna, ad esempio proveniente da radiatori di riscaldamento.

Se è possibile organizzare il cablaggio elettrico, il modulo di controllo BURR-1 può essere installato al di fuori del quadro, ad esempio su una parete o addirittura in un locale adiacente.

Al BURR-1 sono allegati un certificato e un manuale dettagliato, che forniscono raccomandazioni per il montaggio e schemi; uno dei vantaggi del modello è il collegamento del termo-sensore e dell'alimentazione senza rispettare la polarità.

La sonda dell'emettitore viene installata in modo che sia «rivolta» verso il fotoricettore del condizionatore, a una distanza non superiore a 10 cm, con un angolo di deviazione ammissibile di 45-60 gradi.

La portata di trasmissione stabile del segnale radio è di 50 metri. Questa è la distanza massima tra il modulo principale e quello esecutivo. È consigliabile ridurla per diminuire il livello di interferenze provenienti da apparecchiature esterne.

Vanno evidenziate le seguenti caratteristiche di montaggio:

• assenza di linee via cavo;
• possibilità di espansione del sistema;
• realizzazione di diversi schemi di riserva.

Quando si collega il blocco di rotazione dei condizionatori, non sarà necessario tirare un cavo per la trasmissione dei segnali di controllo, il che, tra l'altro, risparmia spazio nella sala server. La composizione del sistema di condizionamento è variabile.

In essa è possibile includere un numero diverso di condizionatori, che differiscono per potenza. Sviluppando e ampliando l'equipaggiamento della sala server, l'azienda può includere nel sistema nuovi condizionatori secondo necessità (fino a 15 apparecchi in totale).

Principio di funzionamento del blocco di rotazione

Durante il funzionamento con BURR-1, tramite segnali radio a 433 MHz, vengono trasmessi comandi ai blocchi esecutivi, che accendono e spengono i condizionatori utilizzando emettitori infrarossi, secondo le impostazioni stabilite. I condizionatori devono essere dotati di fotoricettori. La maggior parte dei modelli moderni, compresi quelli per uso domestico, soddisfa questo requisito.

Il blocco esecutivo BIS-1M viene solitamente installato sulla parete direttamente sopra il condizionatore; durante il funzionamento riceve segnali radio dal blocco di controllo e trasmette comandi di accensione e spegnimento del condizionatore tramite canale IR.

Viene effettuato un monitoraggio continuo dei termistori. Confrontando i dati ottenuti, si determina lo stato di ciascun condizionatore. Se il condizionatore è acceso e il sensore installato sulle sue lamelle mostra che all'uscita la variazione di temperatura è inferiore a 2°C, vengono attivate le capacità di riserva e viene inviato un segnale di allarme.

Come viene eseguita la configurazione

In base alle impostazioni utente del modulo di controllo della rotazione, i condizionatori vengono accesi e spenti. Vengono rispettati un determinato ordine e intervalli di tempo prestabiliti.

Per accedere al menu delle impostazioni del blocco di controllo, premere «Enter». Se le impostazioni vengono modificate durante il funzionamento, al momento della pressione di questo tasto, il blocco potrebbe trasmettere comandi secondo il protocollo precedentemente impostato. In questo caso, bisognerà attendere un po', continuando a premere «Enter».

Le voci del menu di configurazione sono raggruppate in diverse categorie, tra cui la registrazione dei blocchi esecutivi, i parametri temporali e di temperatura. Le informazioni sul funzionamento del sistema vengono visualizzate sul display del blocco di controllo. Vengono presentate sotto forma di frasi chiare e simboli convenzionali. Sul display è possibile vedere il tipo di comando trasmesso e il suo stato corrente, il che facilita la configurazione e il successivo funzionamento di BURR-1.

Tramite il pannello di controllo, a ciascun condizionatore viene assegnato un numero e viene determinato il suo scopo. I condizionatori vengono raggruppati in base allo scopo: riserva, partecipanti alla rotazione, ecc.

Il pannello frontale di BURR-1 con display LCD e pulsanti di controllo, grazie alle dimensioni compatte, occupa poco spazio nel quadro elettrico; grazie all'ergonomia ben studiata, è comodo per l'impostazione delle configurazioni.

Utilizzando il pannello di inserimento dati, si impostano i valori limite di temperatura nella sala server, la temperatura di connessione, di disconnessione, di attivazione dell'allarme, nonché i parametri temporali riguardanti il funzionamento congiunto e la rotazione.

La modalità di funzionamento del blocco esecutivo viene determinata dal cambiamento di colore e frequenza di lampeggio del diodo situato nella parte inferiore del telaio. Ad esempio, quando il blocco esecutivo si trova in modalità normale e attende un comando dal blocco di controllo, il suo LED lampeggia lentamente di colore verde.

All'arrivo di tale comando, per 1-2 secondi si accende una luce gialla. L'esecuzione del comando di accensione è accompagnata da un lampeggio frequente di colore verde. Se invece avviene lo spegnimento, il LED si accende di rosso e lampeggia anch'esso frequentemente.

Dopo aver impostato le configurazioni, per uscire dal menu si preme il tasto «ESC». Se per 4 minuti non si preme alcun tasto, ovvero se si rimane completamente inattivi, l'uscita avverrà in modalità automatica.

Se non si premono tasti perché si sta registrando un comando e si attende un segnale IR, non si verificherà un'uscita automatica. Si noti che durante l'esecuzione di alcune operazioni, premere «ESC» comporterà l'uscita dal menu senza salvare le modifiche apportate alle impostazioni.

Indipendentemente dal modello, il processo di configurazione è intuitivo, come si vede dalla foto del coordinatore di funzionamento dei condizionatori SRK-M3 con indicazione dei pulsanti di comando, dei sensori, dei LED di servizio e informativi.

Quando il blocco si trova in modalità impostazioni, il controllo della rotazione viene sospeso, sebbene tutti i timer funzionino, conteggiando il tempo di funzionamento di ciascun gruppo di condizionatori e il tempo di rotazione.

Il processo di configurazione del modulo di controllo della rotazione è descritto dettagliatamente nel manuale allegato.

Regole di manutenzione dell'apparecchiatura

Per garantire un funzionamento normale e una lunga durata, si esegue regolarmente la manutenzione tecnica dei blocchi di controllo e di esecuzione. Ogni 3-4 mesi viene verificata l'affidabilità del fissaggio, la qualità dei collegamenti, l'integrità dei connettori. I morsetti e le superfici esterne dei telai devono essere puliti dalla polvere quando si sporcano, evitando che vi cadano detriti e oggetti estranei.

Fattori di scelta e funzionalità aggiuntive

Sul mercato sono disponibili diversi modelli e varianti dei blocchi di rotazione e ridondanza dei condizionatori, che si differenziano tra loro:

• per caratteristiche;
• per insieme di funzioni;
• per metodo di montaggio;
• per tipo di controllo.

Il segnale di controllo può essere trasmesso non solo tramite canale infrarosso, come nel BURR-1, ma anche tramite cavi. La dotazione differisce per numero di sensori termici. I sensori stessi possono funzionare con un certo margine di errore, da cui dipende in parte la velocità di intervento del blocco di rotazione. Si presta attenzione anche all'errore del timer. Questi e altri dati devono essere indicati nella documentazione di accompagnamento.

Quando si seleziona il coordinatore, si considerano i requisiti del sistema di condizionamento dell'aria, la sua composizione e configurazione. Ad esempio, per i condizionatori senza fotoricettori, si possono scegliere dispositivi con tipo di controllo cablato. Un criterio importante è la funzionalità del dispositivo.

Oggi è possibile acquistare unità di rotazione con un'ampia gamma di funzioni. Oltre a svolgere i loro compiti principali, questi dispositivi riavviano automaticamente i condizionatori il cui funzionamento è stato interrotto a causa di mancanza di alimentazione. Non consentono lo spegnimento dei condizionatori se una persona accidentalmente impartisce tale comando dal telecomando.

Una delle più semplici unità di ridondanza per due condizionatori, a sinistra pulsanti per registrazione e configurazione, a destra pulsanti per passaggio alle modalità operativa e di servizio.

Quando si collegano i circuiti di allarme, vengono trasmessi messaggi sulle situazioni di emergenza. Ad esempio, un messaggio di incendio viene inviato se la temperatura nella sala server supera un certo valore (di solito 69° C). Il segnale può essere inviato al pannello antincendio, ed è anche possibile avvisare il personale tramite SMS.

Gli eventi e i dati dei sensori di temperatura vengono registrati in log non volatili. È fornita la possibilità di controllo remoto tramite interfaccia RS485 ed Ethernet. Viene implementato il supporto per il protocollo di comunicazione industriale Modbus.

Dopo aver preso visione della descrizione e delle caratteristiche tecniche del dispositivo, è opportuno verificare l'importanza della sua funzionalità per effettuare una scelta economicamente giustificata.

Bisogna tenere presente che la continuità del raffreddamento dipende non solo dal blocco di ridondanza, ma anche dai condizionatori stessi. Nei server room vengono utilizzati sistemi split inverter di precisione, canalizzati e a parete. La variante più richiesta è l'ultima, poiché tali apparecchi sono molto più economici e occupano meno spazio.

I condizionatori a parete forniscono un adeguato raffreddamento delle sale server e, a differenza dei modelli di precisione, possono essere utilizzati in locali di piccole dimensioni.

Quando si sceglie un condizionatore a parete, si presta attenzione alla capacità di raffreddamento, che deve corrispondere ai carichi termici da neutralizzare.

Il sistema di condizionamento dell'aria deve funzionare nella sala server indipendentemente dalla stagione. Se il limite inferiore della temperatura di funzionamento dei condizionatori è limitato a -10° C, vengono acquistati ulteriormente kit per basse temperature.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Avvio in esercizio del sistema di condizionamento con coordinatore nella sala server:

Disimballaggio e panoramica dell'unità di rotazione per due condizionatori:

Per un raffreddamento ininterrotto 24 ore su 24 del locale server e per evitare guasti alle apparecchiature, vengono utilizzati blocchi di rotazione e riserva che accendono e spengono i condizionatori secondo un algoritmo predefinito. In caso di guasto o di potenza insufficiente di uno dei condizionatori, quello di riserva si attiva immediatamente. Grazie al funzionamento alternato, la vita utile dei condizionatori viene prolungata.

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