چیلر دیتا سنتر و تهویه اتاق سرور

چیلر دیتا سنتر دستگاهی است که برای سرمایش و تهویه اتاق سرور کاربرد دارد. چیلر دیتا سنتر و سایر سیستم های تهویه مطبوع برای مراکز داده، جهت سرمایش در تمام طول سال با شدت سرمایش بسیار بالا در هر فوت مربع از سطح زمین طراحی شده اند.

حساسیت بالای قطعات الکترونیکی در چیلر دیتا سنتر و سایر تجهیزات تأسیساتی مربوط به تهویه اتاق سرور، مستلزم آن است که دما، رطوبت، حرکت هوا و پاکیزگی هوا، در محدوده‌هایی تثبیت شوند تا از خرابی زودهنگام تجهیزات و توقف پرهزینۀ آنها جلوگیری شود.

انواع یونیت های خنک کاریِ موجود در بازار را می توان به طور کلی به یونیت های آسایش و دقیق تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر (Computer Room Air Conditioning) که متفاوت از سیستم های تهویه مطبوع آسایش طراحی شده اند، تقسیم  کرد.

منظور از یونیت های تهویه مطبوع آسایش (Comfort)، یونیت هایی است که برای راحتی و آسایش انسان طراحی شده اند. در حالی که یونیت های CRAC برای خنک کردن تجهیزات طراحی شده اند.

 از آنجایی که افراد در مقایسه با تجهیزات الکترونیکی نسبت به نوسانات دما و رطوبت به مراتب تحمل بیشتری دارند، یونیت های تهویه مطبوع آسایش برای این کار توانایی و یا حساسیت لازم را ندارند و به سادگی نمی توانند محیط مناسبِ مورد نیاز برای تجهیزات مراکز داده با کارکرد بالا را فراهم کنند.

شرط اول در انتخاب تجهیزات مناسبِ HVAC برای مراکز داده، انجام دقیق محاسبات بار سرمایشی و شناخت درست الزامات محیطیِ این مراکز می باشد که در مقالۀ طراحی سیستم تهویه مطبوعِ مراکز داده به این موضوع پرداختیم. اما، اینک در این مقاله قصد داریم با تجهیزات HVAC در مراکز داده، بیشتر آشنا شویم.

انواع سیستم کولینگ یا سرمایش برای سرورها

دو رویکرد را می توان برای خنک کردن سرورها اتخاذ نمود که عبارتند از:

1) خنک کاری هوا

2) خنک کاری مایع (معمولاً آب، محلول آب و گلیکول یا نوعی مبرد)

1- خنک کاری هوا:

خنک کاری هوا به معنای دفع حرارت از طریق هوای خنک می باشد. برخی از مزایای آشکار این روش عبارتند از:

– به تجهیزات IT آسیبی نمی رساند.

– به راحتی از میان رَک های سرور عبور می کند.

– به گردش در آوردن آن نسبتا آسان است.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی فنی و طرز کار انواع چیلر هوا خنک

با این وجود، در صورتی که سیستم خنک کاری به درستی طراحی نشده باشد یا تجهیزات/سرورهای IT به صورت خوشه ای چیده شوند، گرادیان های دمایی (نقاط داغ/نقاط سرد) در فضا شکل می گیرد.

2- خنک کاری مستقیم مایع:

خنک کاری مستقیم مایع به خنک سازی هدفمند در نزدیکی نقطه ای که گرما تولید می شود، به جای انتقال آن به هوای اتاق و سپس تهویه هوای اتاق اشاره دارد. به عنوان مثال آب دارای گرما و چگالی ویژۀ بسیار زیادی نسبت به هوا است، بنابراین به حجم بسیار کمتری نسبت به هوا در واحد گرمای منتقل شده نیاز دارد. با قرار دادن یک کویل سرمایشی در مجاورت تجهیزات داغ، آب می تواند مستقیما بار حرارتی را از بین ببرد.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی و طرز کار انواع چیلر آب خنک

با این وجود، یکی از هشدارها در مورد تبادل حرارت آب این است که نیاز به ساخت و ساز دقیقی دارد تا در صورت خرابی یا نشتی به سیستم های IT آسیبی وارد نشود.

اکثر مراکز داده از هوا به عنوان عامل خنک کننده استفاده می کنند و لذا در این بخش به خنک کاری هوا به عنوان یکی از روش های خنک کاری سرورها می پردازیم.

تجهیزات سرمایشیِ مورد استفاده در رویکرد خنک کاری هوا

دو نوع تجهیزات مورد استفاده برای سرمایش در روش خنک کاری هوا، عبارتند از:

1) سیستم های انبساط مستقیم (DX)

2) سیستم های آب سرد.

1- سیستم های انبساط مستقیم (DX):

سیستم DX یک یونیت تهویه مطبوعِ مستقل است که مستقیماً از مبرد برای خنک کردن هوا استفاده می کند. یک سیستم DX  مبرد را درون کویل اواپراتور که هوا از روی آن دمیده می شود، پمپ می کند. هوا سرد شده و گرما به مبرد منتقل  می گردد و به جو محیط دفع می شود.

با توجه به نوع کندانسور استفاده شده، سیستم DX دارای گزینه های دفع حرارت هوا خنک و آب خنک است. این یونیت ها معمولاً در مقایسه با سیستم های آب سرد مرکزی ارزان تر هستند.

2- سرمایش مبتنی بر چیلر

یک سیستم آب سرد از یک محیط خنک کنندۀ ثانویه استفاده می کند. یعنی سیکل تبرید ابتدا آب سرد تولید می کند که به نوبه خود برای خنک کردن هوا استفاده می شود. آب به دلیل قابلیت کنترل آسان و اینکه محدودیت فاصله ندارد، در درجۀ اول به عنوان یک عامل خنک کنندۀ برتر محسوب می شود. در صنعت تهویه مطبوع، چیلر تراکمی یا مینی چیلر تراکمی وظیفه تولید آب سرد را بر عهده دارند.

هر دوسیستم DX و چیلرهایی که از سیکل های تبرید تراکمی بخار بهره می برند، از مبردهای مصنوعی استفاده می کنند. سه مبرد رایج که امروزه بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند، R407C،R410A  و R134a می باشند.

انواع تجهیزات سرمایشی بر اساس الگوی توزیع جریان هوا

یونیت های خنک کننده با هر دو الگوی تخلیه از بالا (جریان هوا از بالا) و تخلیه از پایین (چریان هوا از پایین) در دسترس هستند.

– در یونیت های دمش از بالا (up-flow)، هوای خنک از بالا یا مستقیماً به اتاق کامپیوتر یا به فضای سقفی که از آن از طریق دیفیوزرهای سقفی وارد اتاق می شود، تخلیه می گردد.– در یونیت های دمش از پایین (down-flow)،  ورودی هوا از بالا و تخلیه از پایین است. این الگو بیشتر در مراکز داده ای که بر اساس طرح کف برآمده طراحی شده اند، استفاده می گردد.

هوای خنک شده به فضای زیر کفِ برآمده تخلیه می شود که در ادامه از طریق توری های سوراخ دار یا دیفیوزرها وارد اتاق می گردد. هوا به قسمت جلوی رَک های IT هدایت می شود و گرما از پشت رَک ها خارج می شود. هوای گرم به سقف کشیده شده و دوباره به یونیت خنک کننده بازمی گردد.

یونیت های تهویه مطبوع DX

تهویه مطبوع DX رایج ترین نوع خنک کاری برای مراکز دادۀ کوچک و متوسط است. این سیستم ها به عنوان یونیت های پکیج کامل شامل یونیت های کندانسور و خنک کننده در یک محفظه یا با پیکربندی دو پارچه موجود هستند. در یک سیستم دو پارچه دو بخش وجود دارد: یک یونیت خارجی و یک یونیت داخلی. یونیت خارجی شامل کندانسور و کمپرسور است و معمولاً در فضای باز قرار می گیرد. پیکربندی دو پارچه رایج تر است و با سه گزینۀ زیر در دسترس است:

1- سیستم تهویه مطبوعِ دو پارچۀ DX – دفع حرارت در کندانسور از طریق هوا

2- سیستم تهویه مطبوعِ دو پارچۀ DX – دفع حرارت در کندانسور از طریق آبِ برج خنک کننده

3- سیستم تهویه مطبوعِ دو پارچۀ DX – دفع حرارت در کندانسور از طریق محلول آب و گلیکولِ درای کولر

1- سیستم تهویه مطبوعِ دو پارچۀ DX – دفع حرارت در کندانسور از طریق هوا: به سیستمی گفته می شود که در آن یونیت خنک کننده (CRAC) در یا نزدیک به زون تهویه شده قرار می گیرد و کندانسور هوا خنک برای دفع گرما در جای دیگری خارج از ساختمان نصب می گردد. کندانسور هوا خنک توسط هوای محیط بیرون خنک می شود. مبرد بین یونیت داخلی و خارجی در لوله هایی به نام خطوط مبرد گردش می کند. در واقع، به این ترتیب گرما از محیط داخل با استفاده از گردش جریان مبرد به محیط بیرون پمپ می شود.

پیشنهاد مطالعه:

بررسی و طرز کار داکت اسپلیت

کمپرسور در یونیت CRAC قرار دارد، اما طرح هایی نیز وجود دارند که در آنها، کمپرسور در خارج از ساختمان همراه با کندانسور نصب می‌شود. هنگامی که کمپرسور در یونیت کندانسور قرار دارد، اصطلاح کلی برای کندانسور هوا خنک «کندانسینگ یونیت» است و سیستم کلی به عنوان یک سیستم دو پارچه شناخته می‌شود.

شکل دیگری از این سیستم ها وجود دارد که در آنها از کندانسور تبخیری به جای کندانسور هوا خنک استفاده می شود.

2- سیستم تهویه مطبوعِ دو پارچۀ DX – دفع حرارت در کندانسور از طریق آبِ برج خنک کننده: این سیستم ها مشابه سیستم های دستۀ اول هستند. به گونه ای که تمام اجزای سیکل تبرید در داخل CRAC قرار دارند. تفاوت این است که دفع گرما در کندانسور از طریق یک عامل متفاوت انجام می شود.

یک یونیت آب خنکِ CRAC شامل یک برج خنک کننده است که جداگانه در محیط بیرون از ساختمان قرار می گیرد. کمپرسور معمولاً در یونیتی که روی زمین قرار دارد به همراه مبدل حرارتی (کندانسور آب خنک)، فن اواپراتور و کویل خنک کننده تعبیه می شود. یک کندانسور آب خنک از طریق یک مدار لوله کشی آب به برج خنک کننده متصل می گردد. یک پکیج پمپ نیز شامل پمپ، موتور و محفظه محافظ، برای به گردش در آوردن آب بین کندانسور برج خنک کننده استفاده می شود. طراحی لوله کشی این جریان آب نسبت به لوله‌کشی مبرد ساده تر بوده و چالش های کمتری دارد.

3- سیستم تهویه مطبوعِ دو پارچۀ DX – دفع حرارت در کندانسور از طریق محلول آب و گلیکولِ درای کولر:  این سیستم ها بسیار شبیه به سیستم های خنک شونده با آبِ برج خنک کننده هستند با این تفاوت که دفع گرمای آبِ کندانسور در یک مبدل حرارتیِ هوا خنک و در یک فضای باز رخ می دهد که معمولاً “درای کولر” نامیده می شود. محلول آب و گلیکول (مخلوطی از آب و اتیلن گلیکول، شبیه به ضد یخ خودرو) به طور کلی جایگزین آب می شود.

هنگامی که انتظار می رود، دمای هوای بیرون در طول زمستان به زیر نقطه انجماد برسد. اساساٍ استفاده از درای کولر برای تأمین آب کندانسور، زمانی کاربرد دارد که دمای هوای بیرون به اندازۀ کافی خنک باشد (حداقل 5 درجۀ سانتی گراد کمتر از دمای آب مورد نیازِ کندانسور).

در سیستم های مبتنی بر آب سرد که در آنها آب سرد درون کویل سرمایشیِ یونیت های CRAC جریان می یابد، می توان در ایام سرد سال، از درای کولر به جای چیلر جهت تأمین آب سرد مورد نیاز برای کویل سرمایشی استفاده نمود.

طراحی و ساخت چیلر دیتا سنتر و سیستم تهویه اتاق سرور

شرکت مهندسی تهویه نگار با بیش از یک دهه فعالیت در صنعت برودت صنعتی و تهویه مطبوع، قادر است یک سیستم کارآمد بر اساس اصول مهندسی مکانیک برای مراکز داده و دیتاسنترها طراحی و تولید کند. تهویه نگار رزومه بسیار قوی در طراحی و تولید انواع چیلر تراکمی هوا خنک و آب خنک، چیلرهای جذبی، سیستم های سرمایشی آبی و هوایی دارد. برای مشاوره و استعلام قیمت، با کارشناسان فروش ما در ارتباط باشید.

کارشناس فروش 09904494274