این مراکز دارای تجهیزات کامپیوتری و وابسته مورد نیاز برای پردازش داده ها هستند. کامپیوترها تولید حرارت می کنند و اجزائی دارند که در مقابل درجه حرارت ، رطوبت و وجود گرد و غبار حساس هستند. چنانچه این تجهیزات در معرض شرایط محیطی نامساعد قرار بگیرند ، عملکرد آنها صحیح نخواهد بود و یا کاملا از کار خواهد افتاد. فضاهای جانبی اینگونه مراکز و انبار قطعات و اجزا کامپیوتری نیز نیازمند شرایط محیطی چون اتاق کامپیوتر هستند ولی حساسیت آنها کمتر است. اگر قطعات یا اجزا کامپیوتر در معرض درجه حرارت و رطوبتی بیشتر از حدود مشخص شده قرار می گیرند ، شرایط محیطی آنها را باید طبق پیشنهاد کارخانه سازنده کنترل کرد. سایر قسمت های موجود در مراکز پردازش داده ها عبارتند از : محل نصب تجهیزات کمکی از قبیل مولدهای برق ، ترانسفورماتور و منابع تغذیه بدون قطع. اگرچه سطح تهویه مطبوع و کیفیت هوای تازه مورد نیاز این تجهیزات به اندازه تجهیزات کامپیوتری نیست ولی کار رضایت بخش و مداوم آنها برای عملکرد صحیح سیستم های کامپیوتری حیاتی است. در ادامه به اصول اساسی طراحی سیستم تهویه مراکز پردازش داده و انتخاب دستگاه مناسب برای کولینگ (سرمایش) آن می پردازیم.
اصول طراحی سیستم های تهویه مطبوع مراکز پردازش داده ها
سیستم های تهویه مطبوع مراکز پردازش داده ها که در آنها کامپیوتر ، تجهیزات وابسته به آن و کارکنان حضور دارند باید بتوانند شرایط محیطی مناسب برای تجهیزات و کارکنان را فراهم کنند. اگرچه لازم نیست پاسخگویی سیستم تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر به تغییرات شرایط محیطی سریع باشد ولی این سیستم باید شرایط محیطی را در محدوده تعیین شده نگه دارد. شرایط محیطی لازم برای تجهیزات کامپیوتری بسیار متنوع هستند و بستگی به کارخانه سازنده آنها دارد. بسیاری از سازندگان توصیه می کنند که تجهیزات کامپیوتری هوای تهویه شده را از اتاق دریافت کنند. در عین حال برخی از سازندگان ، سرمایش مستقیم توسط تغذیه هوا را مجاز دانسته و آن را پیشنهاد می کنند. معیارهای هوایی که مستقیما به کامپیوتر تغذیه می شود با هوای یک اتاق معمولی تفاوت دارد. این هوا باید گرمای تجهیزات کامپیوتری را دفع و از احتمال تقطیر رطوبت در داخل تجهیزات جلوگیری کند. چون برای تامین محیط مناسب در قسمت پردازش داده ها مقدار زیادی انرژی مصرف می شود ، باید سیستم تهویه مطبوع را چنان طراحی کرد که مقدار خالص انرژی مصرفی کمترین مقدار باشد. در بسیاری موارد استفاده از سیستم های بازیافت حرارت کاملا امکان پذیر است.
اصول اساسی طراحی سیستم تهویه مطبوع یک مرکز پردازش داده عبارتند از :
1 . شرایط محیطی (دمایی) اتاق کامپیوتر
اتاق های کامپیوتر باید به دو دلیل در انتهای پایین درجه حرارت 22 درجه سانتی گراد (دمای کمتر از 22 درجه سلسیوس) نگه داشته شوند. اولا توزیع هوا و پاسخگویی سیستم های کنترل به گونه ای است که گرمای حاصل از تجهیزات به طور یکنواخت توزیع نخواهد شد. هنگامی که کنترل ها برای درجه حرارت کمتر از 22 تنظیم می شوند می توان مطمئن بود که تمام تجهیزات در محدوده درجه حرارت مناسب قرار دارند. دوما انتخاب درجه حرارت کمتر ، این امکان را به وجود می آورد که افزایش دمای حاصل در قله بار اثر نامطلوبی بر عملکرد کامپیوتری نگذارد.
2 . کنترل رطوبت
زیاد بودن رطوبت نسبی موجب تقطیر رطوبت بر روی سطح دستگاه خواهد شد. کم بودن رطوبت نسبی نیز می تواند باعث تخلیه الکتریسیته ساکن شود که اثر نامطلوبی بر پردازش داده ها و تجهیزات الکترونیکی دارد. برای کنترل صحیح رطوبت نسبی در اتاق کامپیوتر باید از عایق های رطوبتی استفاده کرد. این عایق ها از نفوذ رطوبت جلوگیری می کند. محل ورود لوله ها و کابل های برق به اتاق کامپیوتر باید با مواد ضد رطوبت کاملا آب بندی و پر شوند. درب چهارچوب آن باید کاملا هوابند باشند. در مناطق سردسیر باید از پنجره های دو یا سه جداره استفاده گردد. بر اساس اعلام ASHRAE (انجمن مهندسان آمریکایی تهویه و تبرید) مقدار رطوبت نسبی در یک اتاق پردازش داده باید بین %45 تا %55 نگه داشته شود و اگر این مقدار به کمتر از %20 یا بیشتر از %80 درصد تجاوز کند شرایط محیطی خطرناکی ایجاد می شود.
3 . مدیریت آلاینده ها
در مناطقی که مقدار گرد و غبار ، نمک و گازهای خورنده موجود در هوای خارج زیاد است می توان هوا را قبل از تغذیه به اتاق کامپیوتر از درون فیلترهای با بازده زیاد یا مواد شیمیایی مناسب عبور داد. وجود گرد و غبار بر عملکرد تجهیزات پردازش داده ها موثر است. بنابرین تصفیه خوب و نگهداری صحیح از فیلترها بسیار مهم است. کثیف بودن فیلترها موجب کاهش مقدار هوا و بنابرین کم شدن نسبت حرارت محسوس تجهیزات تهویه مطبوع خواهد شد. این موضوع نیز به نوبه خود بار رطوبت زنی را افزایش خواهد داد و موجب زیادتر شدن هزینه های بهره برداری می شود.
4 . کنترل مقدار هوای تازه
مقدار هوای تازه مورد نیاز اتاق کامپیوتر فقط بر مبنای احتیاج کارکنان و این که اتاق نسبت به فضاهای مجاور دارای فشار مثبت باشد تعیین می گردد. چون غالبا افراد اندکی در اتاق کامپیوتر هستند و مقدار هوای در گردش بیشتر از نیازهای تامین آسایش است ، معمولا مقدار هوای تازه بر مبنای تامین فشار مثبت انتخاب می شود. آسایش کارکنان اتاق کامپیوتر نیز اهمیت دارد. درجه حرارت ، رطوبت و تصفیه هوای مورد نیاز برای تجهیزات معمولا در محدوده آسایش افراد قرار دارد.
5 . شرایط محیطی فضاهای جانبی در تهویه مطبوع مراکز پردازش داده ها
شرایط محیطی فضای نگهداری محصولاتی چون کاغذ ، کارت و نوارها معمولا اتاق کامپیوتر است. مقدار تغییرات مجاز درجه حرارت و رطوبت برای تجهیزات تامین و تغذیه انرژی الکتریکی ، بیشتر از تجهیزات کامپیوتری است. این تجهیزات عبارتند از : باتری ها ، مولد برق ، منابع تغذیه بدون قطع ، ترانسفورماتورها و تنظیم کننده های ولتاژ. برای دفع حرارت این تجهیزات معمولا تغذیه هوای تازه کافی است.
6 . محاسبه بارهای سرمایش برای طراحی سیستم کولینگ اتاق پردازش داده
منبع اصلی تولید حرارت در اتاق های کامپیوتر ، تجهیزات هستند. حرارت تولیدی توسط سیستم روشنایی معمولا مشابه فضاهای اداری است و مقدار بار حاصل از افراد و هوای تازه کم تا متوسط می باشد. مقدار حرارت ورودی از سازه ساختمان بستگی به محل و معماری اتاق دارد. معمولا متعلقات کامپیوتری که تولید حرارت می کنند ، یک فن داخلی دارند و گذرگاهی برای عبور هوای سرد در آنها تعبیه شده است. اگرچه این دستگاه ها معمولا هوا را از درون اتاق کامپیوتر می مکند ولی برخی از سازندگان پیشنهاد می کنند که بعضی از متعلقات این سیستم ها هوای سرمایش را مستقیما از کانال های هوای تهویه شده دریافت نمایند. تولید حرارت در اتاق کامپیوتر بسیار متمرکز و غیر یکنواخت است. برای اینکه در اتاق کمترین گرادیان درجه حرارت وجود داشته باشد ، توزیع هوای رفت باید متناسب با توزیع بارهای سرمایش باشد و ترموستات کنترل کننده در محلی قرار گیرد که متوسط شرایط موجود در فضای تحت پوشش را حس کند. برای تامین نیازهای اتاق کامپیوتر عموما به ازای هر تن سرمایش حدود 550 cfm هوا به درون اتاق تغذیه می گردد. محاسبه بار و ظرفیت سیستم تهویه مورد نیاز برای یک مرکز پردازش داده امری تخصصی است که باید توسط مهندسان متخصص و با کمک گرفتن از اطلاعاتی که شرکت سازنده تجهیزات IT در اختیار قرار می دهد انجام شود. البته برای محاسبات سرانگشتی و برآورد اولیه ظرفیت و هزینه مورد نیاز می توان از تجربه مهندسان مشاوره چیلر و سیستم های تهویه مطبوع نیز کمک گرفت.
منطقه بندی نمودن محل استقرار پردازنده ها
برای اینکه درجه حرارت های اتاق کامپیوتر در محدوده معیارهای طراحی باشد ، باید این اتاق ها را به طور صحیحی منطقه بندی کرد. چون تعداد اتاق ها اندک و معمولا به یک فضای بزرگ مشرف هستند ، منطقه بندی آنها هزینه چندانی نخواهد داشت. استفاده از سیستم های تهویه مطبوع یکپارچه مجهز به محفظه تغذیه هوا در کف در اتاق کامپیوتر بسیار مناسب است. این سیستم ها دارای کنترل خودکار درجه حرارت و رطوبت هوای برگشت هستند. ابعاد هر منطقه با توجه به موقعیت دریچه ها و پانل های سوراخ دار درون کف مشخص می گردد. انعطاف پذیری این سیستم ها زیاد است و می توانند نیازهای بوجود آمده در اثر جابجایی تجهیزات کامپیوتری و بارهای سرمایشی که در آینده اضافه خواهند شد را تامین کنند.
انواع روش های منطقه بندی محل استقرار پردازنده ها و به گردش در آوردن سیال خنک کننده عبارتند از :
1 . تغذیه هوا از محفظه زیر کف
برای سهولت اتصال کابل برق تجهیزات ، معمولا دستگاه های پردازش داده ها روی یک کف کاذب قرار می گیرند و کابل ها از درون فضای زیر کف عبور می کنند. مطابق شکل زیر از فضای زیر کف کاذب می توان به عنوان کانال یا محفظه توزیع هوا استفاده کرد. هوای تغذیه شده به درون فضای زیر کف کاذب از طریق صفحات سوراخ دار یا دریچه هایی که بر روی کف و اطراف اتاق نصب می شوند در درون اتاق توزیع خواهند شد.
2 . محفظه سقفی هوای رفت
استفاده از صفحات سوراخ دار بر روی سقف کاذب نیز همانند دریچه های سقفی در اتاق کامپیوتر متداول است. با بکاربردن سیستم هایی که هوا به درون محفظ سقف کاذب تغذیه می شود ، می توان نیازهای آسایشی کارکنان و تجهیزات را برآورده کرد ولی انعطاف پذیری این سیستم ها کمتر از سیستم هایی است که در آنها هوا به درون محفظه زیر کف کاذب تغذیه می گردد.
3 . تجهیزات کامپیوتری خنک شونده با آب
برخی از تجهیزات کامپیوتری را باید با آب سرد کرد تا شرایط کاری تجهیزات در محدوده تعیین شده توسط سازنده قرار بگیرد. برای این منظور ، مقداری آب مقطر از درون مجراهای در نظر گرفته شده در کامپیوتر عبور می کند. این سیستم سرمایش به عنوان بخشی از تجهیزات کامپیوتری محسوب می شود و سازندگان کامپیوتر آن را تامین می کنند. برای تهیه آب مقطر سرد از یک مبدل حرارتی آب به آب که با آب سرد سیستم تهویه مطبوع (آب سرد چیلر) سرد می شود ، استفاده می گردد. در سیستم هایی که دارای تجهیزات خنک شونده با آب هستند نیز بخش اعظم سرمایش توسط هوا انجام می شود. مقدار حرارت کل آزاد شده از کامپیوترهای خنک شونده با آب معمولا برابر یا بیشتر از حرارتی است که سیستم های کامپیوتری خنک شونده با هوا به درون اتاق کامپیوتر تخلیه می کنند. آب سرد مورد نیاز را می توان از یک چیلر کوچک مجزا و یا از سیستم آب سرد که هواسازها را تغذیه می کند تامین کرد. نحوه اجرا و عایق کاری لوله های آب سرد و انتخاب درجه حرارت های کار باید چنان باشد که در عین پاسخگویی به نیازهای سیستم ، احتمال نشت آب و تقطیر رطوبت را به حداقل برساند.
انتخاب دستگاه های مناسب برای تهویه مراکز پردازش داده
در اتاق های کامپیوتر می توان از انواع سیستم های تهویه مطبوع استفاده کرد. این سیستم ها عبارتند از :
1 . واحدهای یکپارچه شامل تجهیزات سرمایشی و هواساز در داخل یک قاب که درون اتاق کامپیوتر نصب می شوند.
2 . واحدهای یکپارچه با کویل آب سرد کننده.
3 . واحدهای هواساز مرکزی که در آنها دستگاه هواساز و تجهیزات برودتی در خارج اتاق کامپیوتر نصب می گردند.
انواع دستگاه های خنک کننده مرکز پردازش داده عبارتند از :
1 . چیلر آب خنک (آبی) یا هوا خنک (هوایی) یا مینی چیلر هوا خنک به همراه دستگاه هواساز
همانطور که در شکل زیر مشخص شده است یک دستگاه چیلر از نوع تراکمی هوا خنک بر روی بام فضای تهویه شونده قرار گرفته که پس از کاهش دمای آب ، آب سرد شده را به هواساز می فرستد. بنابرین چیلر در اینجا فقط یک نقش دارد و آن هم کاهش دمای آب تا نزدیک صفر درجه سانتی گراد است که این آب سرد با یک پمپ به سمت کویل مسی درون هواساز پمپاژ می شود. هواساز نیز به نوبه خود وظیفه دارد تا هوا را خنک و رطوبت آن را نیز تنظیم کند (پس از جاری شدن آب سرد در کویل هواساز ، دمای کویل کاهش یافته و بر اثر برخورد هوا با کویل ، هوا خنک می شود) و همچنین از ورود گرد و غبار و ذرات ریزتر آلاینده به فضای تهویه شونده جلوگیری کند. این مکانیزم کامل ترین مکانیزمی است که در تهویه مراکز پردازش استفاده می شود. چنانچه تعداد و ظرفیت دستگاه های تولید کننده حرارت در مرکز پردازش داده کم باشد دیگر نیازی نیست که از چیلر استفاده شود و به جای آن از یک مینی چیلر و یک هواساز کوچک استفاده می شود که برای آشنایی بیشتر با اجزا و خصوصیات مینی چیلرها این مقاله ⇐ مینی چیلر هوا خنک را مطالعه کنید. چیلرهای تراکمی آب خنک یک ویژگی برجسته دارند و آن هم این است که مصرف انرژی آنها نسبت به نوع هوا خنک کمتر است که برای آشنایی با ساختار و طرز کار آن پیشنهاد می کنیم که این مقاله ⇐ چیلر آب خنک را مطالعه بفرمایید.
مطالعه بیشتر درباره دستگاه هواساز در متن ⇐ دستگاه هواساز
مطالعه بیشتر درباره چیلرهای تراکمی هوا خنک در متن ⇐ چیلر هوایی
نکته اینکه اگرچه دستگاه هواساز (هوارسان) اتاق کامپیوتر باید مستقل از سایر هواسازهای موجود در ساختمان باشد ولی از نظر پشتیبانی و رفع نیاز در مواقع ضروری ، اتصال مستقیم آن با سایر هواسازها مفید خواهد بود. سیستم سرمایشی اتاق کامپیوتر نیز باید از سیستم های سرمایشی سایر قسمت ها مجزا باشد و بتواند در تمام طول سال کار کند. پیشنهاد می شود از نظر پشتیبانی و رفع نیاز در مواقع اضطراری دستگاه های چیلر نیز همانند دستگاه های هواساز اتاق کامپیوتر به سایر چیلرها ارتباط داده شوند. در نظر گرفتن ظرفیت ذخیره برای سیستم های تهویه مطبوع در اکثر موارد توجیه پذیر است.
2 . درای کولر
در برخی مواقع که ظرفیت دستگاه های ایجاد کننده گرما بسیار پایین است به جای سیستم چیلر و هواساز می توان از درای کولر (خنک کاری آب با هوا مثل یک رادیاتور) بهره برد. یعنی آب در گردشی که حرارت مازاد دستگاه های پردازش داده را می گیرد به بیرون منتقل و در آنجا با گردش درون مجموعه ای از کویل ها که با فن خنک می شوند ، می تواند این حرارت اضافی را به هوای اتمسفر منتقل کند. برای آشنایی بیشتر با ساختار و اجزای این مکانیزم می توانید این صفحه ⇐ درای کولر را مطالعه بفرمایید. البته اگر حرارت تولیدی تجهیزات پردازنده زیاد باشد و از روش خنک کاری با آب برای خنک نمودن تجهیزات استفاده شود به جای استفاده از درای کولر می توان آبی (آب مقطر) را که حرارت را از تجهیزات می گیرد به بیرون منتقل و سپس در یک مبدل حرارتی آب به آب (مثل مبدل های پوسته و لوله) حرارت مازاد آب مقطر را به آب سرد چیلر داد.
تهویه مطبوع ماخ طراح و تولید کننده انواع دستگاه های تهویه مطبوع سرمایشی و گرمایشی از جمله انواع چیلر ، هواساز ، مبدل حرارتی آب خنک و هوا خنک ، درای کولر و … برای کاربرد در انواع کاربری های تجاری و صنعتی است. محصولات ما متناسب با نیازهای هر پروژه طراحی و تولید شده و به صورت مستقیم از کارخانه و با قیمت مناسب به فروش می رسند. جهت کسب اطلاعات بیشتر درباره انواع دستگاه ها ، طراحی و انتخاب سیستم تهویه مطبوع مناسب برای مرکز پردازش داده و اتاق های کامپیوتر و نیز استعلام قیمت دستگاه ها با مهندسان ما تماس بگیرید.
مهندس احمدی (تهویه مطبوع ماخ) : 09127675117 – 09194427470
مهندس خورانی (تهویه مطبوع ماخ) : 09191639363
مطالعه بیشتر ⇓
اجزا و انواع سیستم تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر