تهویه دیتاسنتر و مراکز مخابراتی همراه با فری کولینگ آبی

در سیستم های خنک کننده دیتاسنتر و کولینگ مراکز داده که مجموع ظرفیت سرمایش مورد نیاز شامل ظرفیت برودتی اتاق سرور، اینترفیس، اتاق برق، اتاق باطری و UPS بیش از 100 کیلو وات می باشد، یک گزینه قابل انتخاب جهت سیستم تهویه Precision که دارای ویژگی های بسیار مثبتی از نظر اقتصادی در اکثریت مناطق آب و هوایی کشور ایران است و صرفه جوئی قابل ملاحظه ای در مصارف انرژی الکتریکی سیستم سرمایش دارد، استفاده از روش تهویه فری کولینگ، سرمایش رایگان یا Free Cooling است. این سیستم سرمایش ترکیبی از خنک کننده های In Row چیلد واتر، پکیج InRoom آبی و چیلر دائم کار صنعتی مجهز به کوئل های فری کولینگ به عنوان تولید کننده آب چیلد جهت خنک کاری تجهیزات شبکه و مخابراتی می باشد.

چیلر فری کولینگ، به معنای چیلری دائم کار است که به مبدل های حرارتی فری کولینگ مجهز شده است و در زمان هایی از سال می تواند کمپرسور های خود را خاموش نموده و با استفاده از هوای خنک بیرون، آب چیلد در گردش در اواپراتور چیلر را سرد نماید. این قابلیت تنها برای چیلرهایی امکان فعال سازی دارند که در تمام طول سال، می بایست تولید آب سرد نمایند. در این نوع از چیلرهای صنعتی تراکمی، اگر هوای بیرون به اندازه کافی سرد باشد( دمای هوای بیرون کمتر از دمای آب ورودی به چیلر باشد)، می توان تمام یا بخشی از ظرفیت کمپرسور را آزاد نمود و با استفاده از هوای بیرون، آب چیلد در گردش را سرد نمود. در این شرایط، آب چیلد ورودی به چیلر فری کولینگ توسط پمپ های فری کولینگ به مبدل های حرارتی Free Cooling فرستاده می شود و آب چیلد خنک می شود. هر چقدر دمای هوای بیرون از دمای آب چیلد ورودی به چیلر تراکمی فری کولینگ سردتر باشد، میزان مصرف انرژی الکتریکی به ازای یک تن نبرید برودتی تولیدی کمتر می شود.

با توجه به نوع کارکرد خاص سیستم سرمایش  فری کولینگ و الگوریتم کنترلی آن، طراحی سیستم سرمایشی که از چیلرهای فری کولینگ استفاده می نماید، می بایست توسط شرکت تولید کننده چیلر فری کولینگ صورت پذیرد. چراکه بایستی کلیه الزامات مورد نیاز جهت کارکرد دائم و بی وقفه مجموعه سیستم خنک کننده دیتاسنتر را با توجه به الگوریتم کنترل چیلرهای فری کولینگ پیش بینی و در نظر بگیرد. در شهر تهران، چیلرهای فری کولینگ قابلیت کارکرد در مدت زمانی بین 100 الی 120 روز را دارا هستند که می تواند صرفه جویی مناسبی در مصارف انرژی الکتریکال مرکز داده ایجاد نمایند. ضمن اینکه میزان استهلاک کمپرسورها نیز کاهش می یابد و عمر چیلر فری کولینگ افزایش قابل ملاحظه ای پیدا می کند.

در این روش خنک کاری مرکز داده، هیچگونه محدودیتی از نظر ارتفاع بین چیلرهای فری کولینگ و خنک کننده های داخلی بین ردیفی آبی و پکیج دیجیتال مخابراتی چیلد واتر وجود ندارد. ضمنا با در نظر گرفتن تجهیز سیستم کولینگ چیلد واتر به مخزن آب بافر، آب چیلد ذخیره جهت مواقع اضطراری و قطع برق نیز در این روش وجود دارد. حجم مخزن بافر براساس پارامترهای مدت زمان ذخیره و میزان Off-Time بودن چیلرهای فری کولینگ تعیین می شود که محاسبات آن در این مقال نمی گنجد.

در داخل مراکز دیتا سنتر که توسط سیستم خنک کننده فری کولینگ خنک می شوند، برای قسمت اتاق سرور از سیستم خنک کننده InRow و یا پکیج مخابراتی آبی استفاده می شود. در مراکز داده ای که دارای حفاظت شیلد الکترومغناطیس می باشند، تنها گزینه موجود جهت سرمایش سرورهای شبکه، استفاده از پکیج مخابراتی آبی در خارج از اتاق سرور می باشد که فن دمنده آن نیز باید براساس مشخصات کانال انتقال هوای سرد راهرو سرد بسته انتخاب شود. در سایر فضاهای مراکز داده مانند اتاق برق، اتاق باطری، اتاق اینترفیس و اتاق UPS نیز استفاده از پکیج مخابراتی چیلد واتر، انتخابی صحیح و مهندسی می باشد. سیستم لوله کشی نیز شامل مدار مخزن-مرکز داده و مخزن-چیلر می باشد که برحسب طراحی سیستم سرمایش، می توان از پمپ های دور ثابت و یا پمپ های دور متغیر استفاده نمود که این امر بستگی به سناریوی کنترل ظرفیت، کنترل دما و سیستم فری کولینگ در مرکز داده دارد. لوله کشی در بخش چیلرهای فری کولینگ از نوع کربن استیل و در بخش داخل مرکز داده، عموما از نوع PEX-AL-PEX می باشد. مانند سایر روش های سرمایش چیلد واتر، همراه با نصب چیلرهای فری کولینگ، پمپ های سیرکولاسیون، مخزن بافر تانک و دستگاه آب سازی نیز نصب می شود.

بسیار مهم است که UPS سیستم سرمایش فری کولینگ تنها جهت کارکرد خنک کننده های مرکز داده و دسته پمپ های مخزن-مرکز داده طراحی و انتخاب شود و به هیچ عنوان نیازی به استفاده از  UPS جهت راه اندازی چیلرهای تراکمی فری کولینگ در زمان قطع برق نمی باشد. فلذا سیستم توزیع و کنترل توالی عملیات الکتریکال سیستم خنک کننده دیتاسنتر بایستی به گونه ای طراحی و انتخاب شود که تامین برق واحد های InDoor سیستم کولینگ دیتاسنتر با استفاده از UPS امکانپذیر باشد. همچنین قابلیت Change Over یا چنج آور همراه با قابلیت کنترل آمپر راه اندازی تجهیزات خنک کننده مجموعه سیستم سرمایش فری کولینگ، از سایر الزامات و بایدهای بخش الکتریکال سیستم خنک کننده دیتاسنتر می باشد.