تاسیسات نوین | دوره آموزش و طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان شامل نرم افزار تاسیسات، کتابهای تاسیسات و مقالات آموزشی تاسیسات مکانیکی در دیتاسنترها (مراکز داده) با سیستم‌های معمولی تهویه‌مطبوع متفاوت هستند، زیرا به جای خنک کردن افراد، تجهیزات فناوری اطلاعات (ITE) را خنک می‌کنند. این تجهیزات به‌مراتب بیشتر از یک اتاق پر از افراد به سرمایش نیاز دارند. به طور میانگین، یک نفر در حالت نشسته ۴۰۰ تا ۴۵۰ BTU در ساعت گرما تولید می‌کند، در حالی که یک رک (rack) تجهیزات فناوری اطلاعات می‌تواند بین ۱۷۰۶۰ BTU در ساعت (۵ کیلووات) تا ۱۰۲۳۶۰ BTU در ساعت (۳۰ کیلووات) گرما تولید کند. دیتاسنترها انرژی‌بر هستند و این نیاز روزبه‌روز در حال افزایش است.
تاسیسات مکانیکی در دیتاسنترها خنک‌کننده هوا و مایع
ما به بررسی تاسیسات مکانیکی در دیتاسنترها از جمله تجهیزات خنک‌شونده با هوا و مایع می‌پردازیم. همچنین سه استراتژی رایج سیستم‌های دیتاسنترها، شامل خنک‌سازی اتاق، راهرو یا درون ردیف، و مدیریت مناسب هوا در سیستم‌های خنک‌شده با هوا را توضیح می‌دهیم. با رشد انفجاری وب، شبکه‌های اجتماعی، استخراج ارز دیجیتال و تجارت آنلاین، تقاضا برای دیتاسنترها برای ذخیره اطلاعاتی که این فعالیت‌ها را پشتیبانی می‌کنند، افزایش یافته است.
دیتاسنترها هرگز خاموش نمی‌شوند، و این مصرف انرژی بالایی را به دنبال دارد زیرا این تأسیسات به صورت ۲۴ ساعت شبانه‌روز، ۷ روز هفته و ۳۶۵ روز سال بدون وقفه فعالیت می‌کنند. همه این سرورها و تجهیزات با پشتیبانی دائمی، حجم زیادی از گرما تولید می‌کنند که باید برای عملکرد بهینه تجهیزات فناوری اطلاعات حذف شود.
رک ها در دیتاسنترها
تمام تجهیزات فناوری اطلاعات بر روی رک های که به صورت عمودی مرتب شده‌اند قرار می‌گیرند. ارتفاع استاندارد یک رک، ۷ فوت (۲.۱ متر) است. این رک ها به صورت منظم در ردیف‌هایی در دیتاسنترها چیده می‌شوند. رک ها تجهیزاتی مانند سرورها، روترها، سوئیچ‌ها، هاب‌ها و قطعات صوتی/تصویری را در خود جای داده و محافظت می‌کنند. تجهیزات فناوری اطلاعات در دیتاسنترها می‌توانند بسیار گرم شوند، بنابراین خنک‌سازی برای جلوگیری از گرمای بیش از حد و عملکرد صحیح ضروری است. رک های دیتاسنتر با هوا یا مایع خنک می‌شوند.
رک های خنک‌شونده با هوا
هوای سرد از جلوی رک وارد می‌شود، از میان تجهیزات عبور کرده و گرما جذب می‌کند، سپس هوای گرم از پشت رک خارج می‌شود. برای افزایش کارایی، صفحات جداکننده اضافه می‌شوند تا هوای سرد بهینه‌تر به میان تجهیزات هدایت شود و از مخلوط شدن هوای گرم با هوای سرد جلوگیری شود. پوشاندن فضاهای باز در داخل و بین رک ها برای جلوگیری از هدررفت انرژی و هدایت هوای سرد به نقاط مورد نیاز مهم است.
رک های خنک‌شونده با مایع
خنک‌سازی با مایع برای رک هایی با چگالی توان (میزان توان به‌ازای واحد حجم) بین ۵ کیلووات تا ۸۰ کیلووات بهتر عمل می‌کند، در حالی که چگالی توان قفسه‌های خنک‌شده با هوا معمولاً بین ۱ کیلووات تا ۵ کیلووات است. انواع مختلفی از طراحی‌ها برای رک های خنک‌شده با مایع وجود دارد که در زیر چهار نوع آن آورده شده است:
- رک هایی با کویل‌های یکپارچه
- مبدل حرارتی درب پشتی (RDHx)
- خنک‌سازی مستقیم با مایع
- خنک‌سازی با غوطه‌وری در مایع
در شکل بالا، رک ِخنک‌شده با مایع با کویل یکپارچه یا مبدل حرارتی را مشاهده می‌کنید. مایع سرد از طریق یک مبدل حرارتی که در رک قرار دارد، به گردش در می‌آید. فن‌های کوچک، هوا را از روی تجهیزات عبور می‌دهند تا گرما را جذب کرده و به مبدل حرارتی منتقل کنند. این فرایند باعث جذب گرما توسط مایع و ارسال هوای سرد بین تجهیزات می‌شود. این تنها یکی از انواع سیستم‌های خنک‌شده با مایع است، اما مدل‌های مختلفی از آن وجود دارد که هر تولیدکننده سعی دارد با طراحی‌های خود بازده بیشتری ایجاد کند.
مایعات، ظرفیت انتقال حرارتی تا ۴ برابر بیشتر از هوا با همان جرم را دارند. این ویژگی، سیستم‌های خنک‌شده با مایع را به گزینه‌ای ایده‌آل برای گرمای فزاینده تجهیزات رک ای تبدیل می‌کند. ما انواع مختلف چینش رکها را بررسی کردیم. حالا به نحوه سازماندهی آن‌ها در چیدمان کلی دیتاسنترها می‌پردازیم.
چیدمان‌های دیتاسنتر
در یک دیتاسنتر معمولی، راهروهایی بین رکها قرار دارند که در دو طرف به صورت ردیفی مرتب شده‌اند. این راهروها یا هوای سرد دریافت می‌کنند یا هوای گرم را از تجهیزات IT خارج می‌کنند. بنابراین، شما در حال عبور از یک راهروی گرم یا سرد هستید.
روش سنتی شامل عدم محدودیت در جریان هوای گرم یا سرد در این راهروها بود. ایده این بود که هوای سرد ورودی از طریق کف کاذب به بالا هدایت شود و بیشتر آن از رکها عبور کند قبل از اینکه با هوای گرم مخلوط شود. با افزایش تعداد قفسه‌ها و افزایش گرمای تولید شده، این استراتژی بدون محدودسازی هوا ناکارآمد می‌شود. راه‌حل‌های بهتری وجود دارد، اما ابتدا بیایید کمی درباره کف‌های کاذب توضیح دهیم.
کف‌های کاذب با پلنوم هوا
کف‌های کاذب در دیتاسنترهای بزرگ‌تر، که از سیستم‌های خنک‌کننده با هوا استفاده می‌شود، رایج هستند. یک کف کاذب می‌تواند 6 تا 30 اینچ از کف اصلی بالاتر قرار گیرد تا فضایی برای پلنوم هوای تأمین فراهم کند. هوای سردی که به پلنوم زیر کف انتقال داده می‌شود، از طریق سوراخ‌های کوچک موجود در تایل‌های کف به تجهیزات IT منتقل می‌شود. همه تایل‌های کف، این سوراخ‌ها را ندارند، بلکه فقط جایی که برای تأمین هوای سرد نیاز باشد.
هوای سرد از طریق این تایل‌های سوراخ‌دار وارد سرورها می‌شود و گرمای آن‌ها را جذب می‌کند که در نتیجه هوای گرم‌شده به بالای سرورها رفته و واحدهای HVAC این هوای بازگشت را مکیده و به واحد خنک‌کننده بازمی‌گردانند. تمام رکهای سرورها در یک جهت قرار گرفته‌اند تا جریان هوا در یک مسیر کنترل شود. گزینه‌های مختلفی برای توزیع هوای سرد یا مایع برای گردش بین رکها وجود دارد که در زیر به بعضی از آن‌ها اشاره می‌شود.
انواع تجهیزات HVAC در دیتاسنترها
کارآمدترین استراتژی در سیستم‌های خنک‌کننده با هوا، مهار گرما قبل از مخلوط‌شدن آن با هوای سرد است. این کار از مخلوط شدن دو جریان هوای گرم و سرد جلوگیری می‌کند. سه روش رایج برای توزیع هوا در رکها عبارت‌اند از اتاق، ردیف یا رک محور.
طراحی اتاق محور
کارآمدترین راه‌حل، پیاده‌سازی یک استراتژی مدیریت هوا است.
مدیریت هوا در تاسیسات مکانیکی در دیتاسنترها
مدیریت صحیح هوا در دیتاسنتر به این معنی است که باید از مخلوط شدن هوای سرد و گرم جلوگیری شود. بسیار مهم است که هوای سرد ورودی بدون مخلوط شدن با هوای گرم خروجی، وارد تجهیزات IT که در حال تولید حرارت هستند شود. گرما نیز باید بدون مخلوط شدن با هوای سرد به سیستم خنک‌کننده بازگردانده شود. با جداسازی هوای ورودی از هوای برگشتی در فضا، یک سیستم کارآمدتر ایجاد می‌شود. این استراتژی مهار بهتر از روش‌های سنتی بدون مهار است.
این روش، هوای سرد را در یک راهرو تأمین کرده و هوای گرم را در راهروی دیگر جمع‌آوری می‌کند. رک های سرور به‌گونه‌ای مرتب شده‌اند که هوای سرد از سمت سرد به تجهیزات IT و راهروی گرم جریان یابد پیش از آن‌که به بالای واحد تهویه‌مطبوع اتاق کامپیوتر (CRAC) که بازشوی هوای خروجی در آنجا قرار دارد بازگردد.
هوای سرد در پلنومِ زیرِ کف، تحت فشار است و از طریق تایل‌های سوراخ‌دار راهروی سرد جریان می‌یابد. این هوای سرد وارد رک های تجهیزات IT شده و پس از جذب گرما به راهروی گرم تخلیه می‌شود. سپس هوای گرم از راهروی گرم به واحد CRAC یا CRAH (واحد هواساز اتاق کامپیوتر) بازگردانده می‌شود. به این صورت گرمای تجهیزات IT به کویل آب سرد یا سیستم انبساط مستقیم (DX) منتقل و در نهایت به خارج دفع می‌شود.
درود بر شما آقای مهندس
خدا قوت
مطالب بسیار سودمندی در این آموزش نهفته است. پایدار باشید و تندرست 🌸
تشکر مهندس خالدی عزیز