سرمایش در دیتاسنترها – استراتژی مهار راهروی سرد یا Cold Aisle Containment 

با ایزوله کردن هوای سرد فقط در جلوی رک‌های سرور و جلوگیری از اختلاط با هوای بازگشتی، می‌توان راندمان را افزایش داد و هوای ورودی سرد را به طور مؤثر به جلوی رک‌های سرور رساند. با قرار دادن یک مانع مهار در راهروی سرد، هوای سرد ورودی به جایی هدایت می‌شود که بیشترین کارایی را دارد. 

در این روش، هوای سرد تنها می‌تواند از میان رک‌ها عبور کند و در آنجا گرمای تجهیزات IT را جذب کند، سپس وارد راهروی گرم شده و بالا رفته و به تجهیزات HVAC بازمی‌گردد. هوای گرم در فضا مهار نمی‌شود.

با استفاده از روش مهار راهروی سرد، هوای سرد در داخل راهروی سرد مهار شده و از اختلاط با هوای گرم جلوگیری می‌شود، در حالی که هوای گرم برگشتی اجازه دارد در سراسر دیتاسنتر گردش کند. این دو جریان هوا به‌وسیله نوعی محفظه یا پوشش مهارکننده در سمت ورودی هوا از یکدیگر جدا می‌شوند.

سرمایش در دیتاسنترها – استراتژی مهار راهروی گرم یا Hot Aisle Containment 

در این استراتژی، هوای گرم خروجی از رک‌ها تنها در راهروی گرم مهار شده و مستقیماً به کانال‌کشی یا پلنوم هدایت می‌شود و به تجهیزات HVAC بازگردانده می‌شود، بدون اینکه با هوای سرد ورودی مخلوط شود. این روش با یا بدون کف کاذب قابل اجرا است، زیرا هوای ورودی در داخل اتاق مهار نمی‌شود.

در این روش، راهروی گرم محصور می‌شود و هوای گرم تجهیزات IT در آنجا باقی می‌ماند، در حالی که هوای سرد در سراسر دیتاسنتر گردش می‌کند که برعکس سیستم مهار راهروی سرد است.

سرمایش در دیتاسنترها – واحدهای خنک‌کننده اتاق کامپیوتر

انواع مختلفی از تجهیزات HVAC برای اتاق کامپیوتر وجود دارد که به سبک‌ها و پیکربندی‌های متفاوتی طراحی شده‌اند. برخی از این تجهیزات روی سقف نصب می‌شوند، برخی دیگر روی کف کاذب قرار می‌گیرند و برخی می‌توانند پشت‌سرهم بین رک‌ها نصب شوند و نیازی به کف کاذب ندارند. دو سیستم HVAC سنتی و رایج برای دیتاسنترهای متوسط تا بزرگ عبارت‌اند از واحد  CRAC (تهویه‌مطبوع اتاق کامپیوتر) و CRAH (واحد هواساز اتاق کامپیوتر). این دو شامل فن‌، کویل‌های خنک‌کننده، فیلترها و گزینه‌هایی مانند رطوبت‌زن‌ هستند. هر دو واحد ظاهری مشابه دارند اما تفاوت اصلی در روش خنک‌سازی هوا است.

معمولاً در دیتاسنترها از سیستم کف کاذب استفاده می‌شود که هوای سرد را به یک پلنوم در زیر تجهیزات IT  می‌رساند. واحدهای HVAC به‌صورت استراتژیک در سراسر فضای کف دیتاسنتر قرار داده شده و هوای سرد را به صورت جریان روبه‌پایین به فضای باز پلنوم زیر کف انتقال می‌دهند. تفاوت بین دو نوع واحد این است که واحدهای CRAC با سیستم خنک‌کننده DX (انبساط مستقیم) کار می‌کنند و دارای یک کندانسور DX در فضای بیرونی برای پشتیبانی از واحد داخلی هستند. در مقابل، واحدهای CRAH از آب سرد استفاده می‌کنند و منبع خنک‌کننده آن‌ها یک چیلر است.

سیستم‌های خنک‌کننده سنتی مبتنی بر اتاق در برخی دیتاسنترها به محدودیت‌های عملکردی خود رسیده‌اند. سرورهای تیغه‌ای با تراکم بیشتر توان زیادی را در فضای کوچک ایجاد می‌کنند که این به معنای تولید گرمای بیشتر است. سیستم‌های مبتنی بر اتاق برای رک‌های کم‌تراکم طراحی شده‌اند و قادر به مقابله با بار حرارتی بالا نیستند که این موضوع می‌تواند باعث ایجاد نقاط داغ شود. برای حل این مشکل، می‌توان راهکارهای خنک‌کننده را به منبع تولید گرما نزدیک‌تر کرد که همان رک‌ها هستند. این سیستم‌ها اغلب به عنوان سیستم‌های خنک‌کننده کاملاً تزویج‌شده شناخته می‌شوند و می‌توانند به جای سیستم‌های مبتنی بر اتاق یا به همراه آن‌ها استفاده شوند. این راهکارها شامل سیستم‌های در ردیف و در رک می‌شوند.

سرمایش در دیتاسنترها – واحدهای خنک‌کننده در ردیف (In-row)

واحدهای خنک‌کننده در ردیف بین رک‌های تجهیزات IT  قرار می‌گیرند و هوای گرم را از راهروی گرم دریافت کرده و پس از خنک کردن آن، هوا را به سمت راهروی سرد می‌دمند. هوای سرد وارد رک‌های تجهیزات IT شده و باعث خنک شدن تجهیزات می‌شود. هر یک از این واحدهای خنک‌کننده CRAC در ردیف به یک ردیف رک اختصاص داده شده‌اند و با وجود نامشان می‌توان آن‌ها را علاوه بر نصب در ردیف، به‌صورت سقفی یا زیر کف نیز نصب کرد.

نزدیکی این واحدها به رک‌ها موجب کاهش مصرف انرژی فن‌ها و افزایش صرفه‌جویی در مصرف انرژی می‌شود. همچنین واحدهای خنک‌کننده در ردیف امکان ارائه ظرفیت‌های خنک‌کنندگی متفاوت برای هر ردیف را فراهم می‌کنند تا بارهای متفاوت رک‌های سرور را مدیریت کنند. ممکن است یک ردیف از رک‌ها به دلیل نوع تجهیزات IT، گرمای بیشتری نسبت به ردیف دیگر تولید کند. این طراحی نیازی به کف کاذب ندارد که موجب صرفه‌جویی در هزینه‌ها و افزایش ظرفیت تحمل بار کف می‌شود.

راهروی گرم باید با سقف و درهایی در طرفین طراحی شود تا دسترسی به آنها فراهم شود. سقف و دیواره‌ها هوای گرم را محصور می‌کنند تا با هوای سرد ترکیب نشود. با استفاده از واحدهای خنک‌کننده در ردیف، منبع خنک‌کننده به بار گرمایی نزدیک‌تر است که ترکیب جریان‌های هوای گرم و سرد را به حداقل می‌رساند.

واحدهای خنک‌کننده در ردیف می‌توانند با آب سرد تغذیه شوند یا می‌توانند خود دارای مینی کولرهای مستقل باشند که تنها نیاز به اتصال به پریز 208/240 ولت دارند. برای دیتاسنترهای با تراکم بالاتر که از واحدهای در ردیف استفاده می‌کنند، آب سرد یک راه‌حل بهتر است.

سرمایش در دیتاسنترها – خنک‌سازی در رک (In-rack)

طراحی‌های مختلفی برای خنک‌سازی در رک وجود دارد که شامل نصب مستقیم روی رک یا قرار گرفتن درون خود رک است. این سیستم‌ها تنها به یک رک سرور اختصاص داده می‌شوند.

یکی از گزینه‌ها استفاده از رک‌های مستقل است که دارای کولر داخلی خود هستند، اما این نوع سیستم‌ها از نظر اندازه محدود هستند. برای تراکم‌های بالاتر، آب سرد به این سیستم‌های خنک‌سازی رک تزریق می‌شود. رک می‌تواند یک مبدل حرارتی نصب‌شده داشته باشد که گرمای خارج‌شده از تجهیزات IT را جذب می‌کند. با استفاده از این روش، تا 60 کیلووات گرما به ازای هر رک قابل حذف است.

برخی دیتاسنترها به دلیل بارهای متغیر، از ترکیب سه سیستم استفاده می‌کنند. سیستم‌های مبتنی بر رک به‌خصوص با کاهش یافتن چگالی توان، هزینه خرید بالاتری دارند. اما صرفه‌جویی انرژی این سیستم‌ها باعث کاهش هزینه برق سالانه خواهد شد.

سرمایش در دیتاسنترها – واحدهای توزیع خنک‌کنندگی (CDU)

این واحدها جداسازی بین تجهیزات IT در رک‌ها و تجهیزات دفع حرارت خارجی مانند برج خنک‌کننده یا خنک‌کننده‌ی خشک را فراهم می‌کنند. مبدل حرارتی در CDU سیستم‌های آبی داخل رک را از سیستم‌های آبی خارجی جدا نگه می‌دارد تا از مخلوط شدن جلوگیری شود. آب برج در بخش اولیه مبدل حرارتی در CDU گردش داده می‌شود و گرمای آب ثانویه که میان رک‌ها می‌چرخد را جذب می‌کند. داخل CDU پمپ‌های اضافی وجود دارد که آب ثانویه را به رک‌های مختلف می‌رسانند.

 CDU آبی را برای رک تجهیزات IT  فراهم می‌کند که دمای آن بالاتر از نقطه شبنم است تا از مشکلات کندانس جلوگیری شود. CDU  می‌تواند از نظر مصرف انرژی بسیار بهینه‌شده باشد زیرا نیاز به استفاده از تجهیزات تبریدی مانند چیلرها و کویل‌های DX با کمپرسور را حذف می‌کند.

این واحدها از خنک‌کننده‌ی خشک یا برج خنک‌کننده برای دفع حرارت استفاده می‌کنند. برخی تولیدکنندگان امکان حذف 5 کیلووات (17,060 BTU/h) تا 30 کیلووات (102,360 BTU/h) گرما به‌ازای هر رک را فراهم می‌کنند. این سیستم‌ها معمولاً نسبت به اکثر سایر سیستم‌ها مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند. در صورت نشتی، حجم آب در حلقه‌های ثانویه در مقایسه با سیستم آب سرد مورد استفاده در استراتژی‌های دیگر خنک‌کننده‌ی رک بسیار کم است.

دسترسی به آموزش کامل ویدیویی

The post تاسیسات مکانیکی در دیتاسنترها-2 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.

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:

1. رک هایی با کویل‌های یکپارچه
2. مبدل حرارتی درب پشتی (RDHx)
3. خنک‌سازی مستقیم با مایع
4. 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.

از آنجا که اتاق کاملاً باز است و هیچ مانع فیزیکی بین راهروی هوای ورودی/سرد و راهروهای هوای بازگشت/گرم وجود ندارد، به دلیل اختلاط هوای ورودی و برگشت، مقداری اتلاف رخ می‌دهد. هوای گرم به سمت بالای رک حرکت کرده و به جلوی رک بازمی‌گردد که منجر به اختلال عملکرد و کاهش راندمان می‌شود. این عدم کارایی را می‌توان با استفاده از استراتژی “مهار راهروی سرد یا گرم” برطرف کرد. هر یک از این روش‌ها راندمان ورود هوای سرد به رک را افزایش داده و از اختلاط جلوگیری می‌کند. مهار راهرو باعث بهبود بهره‌وری انرژی می‌شود و در عین حال دمای یکنواخت ورودی برای تجهیزات IT را فراهم می‌کند و از ایجاد نقاط داغ جلوگیری می‌کند.

دمای ورودی به تجهیزات IT باید به‌درستی تنظیم شود؛ زیرا اگر دمای هوای ورودی خیلی پایین باشد، انرژی هدر می‌رود و اگر خیلی بالا باشد، دمای رک بیش از حد گرم می‌شود. در طراحی دیتاسنترهای با تراکم بالا، بهتر است از استراتژی مهار راهروی گرم استفاده شود، زیرا در روش مهار راهروی سرد، هوای سرد کافی به رک‌ها نمی‌رسد.

دسترسی به آموزش کامل ویدیویی

The post تاسیسات مکانیکی در دیتاسنترها-1 appeared first on تاسیسات نوین | آموزش طراحی تاسیسات مکانیکی ساختمان.