فهرست عناوین :
الزامات شرایط محیطی دیتاسنتر
در مراکز داده پردازی دیجیتال که انواع گوناگونی از تجهیزات مخابراتی و کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرند، تامین الزامات محیطی جهت حصول دمای مناسب مرکز داده، رطوبت استاندارد دیتاسنتر و کیفیت هوای اتاق سرور از مهمترین موارد در زمان طراحی سیستم کولینگ مرکز داده، تهویه دقیق و سرمایش دیتاسنتر می باشد. فضاهای گوناگونی با میزان دما و رطوبت متفاوت در یک مرکز داده و دیتاسنتر طراحی و ایجاد می شود که از مهمترین این فضاها اتاق سرور،NOC یا مانیتورینگ، باتری خانه، UPS روم، دیزل ژنراتور، اینترفیس و موتورخانه سیستم کولینگ اتاق سرور می باشد. به طور معمول، می بایست 4 پارامتر در زمان طراحی سیستم سرمایش دیتاسنتر، کولینگ اتاق سرور و تهویه دقیق مرکز داده مورد نظر قرار گیرد:
- دمای هوای ورودی به سرورها و تجهیزات
- میزان رطوبت نسبی ورودی به سرورها و تجهیزات
- میزان آلودگی قابل رسوب ناشی از ذرات و غبارات هوا
- میزان آلودگی ناشی از گازهای موجود در هوا
آلودگی های گازی در فضای داخل مراکز داده ای که در محیطهای صنعتی و شیمیایی ساخته می شوند، بیشتر دیده می شود و به همین دلیل نیاز به استفاده از فیلترهای ویژه گازی دارند. این آلودگی های گازی در صورت ورود به داخل مرکز داده و اتاق سرور، می توانند فیلم بسیار نازک مس یا نقره PCB های بردهای الکترونیکی سرورها را از بین ببرند و مقاومت در مسیر جریال الکتریکی عبوری را افزایش داده و عملکرد تجهیزات مخابراتی، شبکه و داده پردازی مختل شود.
تعیین فیلتراسیون دیتاسنتر
عمده آلودگی ها در دیتاسنترها و اتاق های سرور ناشی از ذرات غبار می باشد و انجمن ASHRAE آمریکا، پیشنهاد می کند که مراکز داده پردازی دیجیتال و دیتاسنترها به عنوان محیط کلین روم رده ISO8 در نظر گرفته شود و بر این اساس سیستم فیلتراسیون اتاق سرور و مرکز داده (نصب شده در تجهیزات کولینگ مرکز داده و تهویه دقیق اتاق سرور) به شرح ذیل اجرا گردد:
- هوای داخل اتاق به طور مداوم توسط یک فیلتر MERV 8 با راندمان 25 الی 30 درصد می بایست تصفیه گردد.
- هوای بیرون که وارد فضای مرکز داده می شود، بایستی توسط یک فیلتر MERV11 با راندمان 60 الی 65 درصد و یا MERV 13 با راندمان 80 الی 90 درصد تصفیه شود و سپس وارد فضا شود.
امروزه تجهیزات مخابراتی مدرن به گونه ای طراحی و ساخته می شوند که مصرف انرژی الکتریکی کمتری در مقایسه با نسل های قبلی خود داشته باشند، این امر منجر به کاهش میزان ظرفیت سرمایش و کولینگ سرورها و حجم هوای مورد نیاز برای تامین سرمایش تجهیزات شبکه و کولینگ سرورهای داده پردازی دیجیتال خواهد شد.
میزان رطوبت بالای مراکز داده باعث خوردگی بردها و مدارات تجهیزات الکترونیکی شبکه در دراز مدت خواهد شد و در صورتیکه میزان رطوبت خیلی بالاتر از حد رطوبت استاندارد باشد، منجر به تقطیر رطوبت بر روی سطوح رک ها، تجهیزات مخابراتی و دیوارهای مرکز داده و دیتاسنتر می گردد. از طرف دیگر، خشک شدن بیش از حد هوای اتاق سرور منجر به ایجاد خطرات تخلیه الکترواستاتیکی بر روی سرورها و تجهیزات شبکه می گردد که صدمات جدی به تجهیزات الکترونیکی اتاق سرور وارد می کند و احتمال ایجاد حریق را افزایش می دهد. غبارات نیز می توانند بر روی PCB ها و دیسک درایوها رسوب نمایند و همزمان با ایجاد الکتریسیته ساکن، جلوی عبور جریان الکتریسیته در کاربردهای ولتاژ پایین را بگیرد. لذا با این توصیف، سیستم کنترل و مانیتورینگ دما و رطوبت اتاق سرور و مرکز داده، میتواند نقشی بسیار اساسی در کنترل نرخ خوردگی تجهیزات مخابراتی دیتاسنتر و اتاق سرور داشته باشد.
تامین هوای تازه دیتاسنتر و اتاق سرور
با در نظر گرفتن اینکه به طور معمول مراکز داده و اتاق های سرور در مکان هایی ساخته می شوند که کیفیت هوای محیط خارج آنها مناسب است، باز هم لازم است که هر گونه هوایی که از خارج از مرکز داده و دیتاسنتر وارد فضا می شود، از آلودگی ها تصفیه شده و پس از تنظیم دما و رطوبت آن، وارد دیتاسنتر و اتاق سرور شود تا اطمینان حاصل شود که تمامی هوای داخل مرکز داده منطبق بر استاندارد های رطوبت، دما و کیفیت هوای متناظر با تجهیزات شبکه و مخابراتی می باشد. هوای خارج به دو دلیل می بایست تامین گردد:
- رقیق سازی آلودگی های تولید شده در داخل اتاق سرور
- ایجاد فشار مثبت در مرکز داده جهت جلوگیری از ورود آلودگی های خارجی به داخل مرکز داده
در سال 1991 در تحقیقی که توسط Weschler and Shields صورت پذیرفت و مورد استناد ASHRAE قرار گرفت، نشان داده شد که نرخ تعویض هوای 6 الی 8 بار در روز در دیتاسنترها و اتاق های سرور، الزامات رقیق سازی آلودگی های داخلی اتاق های کامپیوتری و اتاق های سرور را تامین می نماید. در دیتاسنترها و مراکز داده، این عدد برابر با 0.5 تا 1.5 بار تعویض هوا در ساعت می باشد. جهت محاسبه مهندسی و دقیق میزان هوای تازه 4 برای یک فضا روش وجود دارد:
- محاسبه دبی هوای تازه برحسب تعداد دفعات تعویض هوا در ساعت
- محاسبه دبی هوای تازه براساس سطح اشغال فضا
- محاسبه دبی هوای تازه بر حسب نفرات
- محاسبه دبی هوای تازه با در نظر گرفتن کمینه سرعت هوا
در اتاق سرور، معمولا از روش اول و دوم برای تعیین میزان هوای تازه استفاده می شود و در اتاق NOC، از روش اول و سوم برای تعیین میزان هوای تازه استفاده می گردد.
دما و رطوبت استاندارد اتاق سرور
در زمان طراحی و اجرای سیستم تهویه دقیق و کولینگ الیماکول، مهمترین اولویت می بایست تامین الزامات دمای مناسب و رطوبت استاندارد در ورودی هوای رک های شبکه، سرورهای داده پردازی و عدم وجود یا ایجاد هات اسپات یا نقطه داغ در مرکز داده باشد. میزان عددی دمای خروجی از پشت رک ها به هیچ عنوان اهمیتی در طراحی سامانه های کولینگ، تهویه دقیق و سرمایش دیتاسنتر ندارد، تنها می بایست از لحاظ ایمنی و عدم تداخل با هوای ورودی به سرورها، مورد توجه قرار گیرد.
دما و رطوبت مناسب اتاق سرور
بررسی های انجمن ASHRAE آمریکا نشان داده است میزان دمای استاندارد و رطوبت مناسب اتاق های کامپیوتر از نظر عمده تولیدکنندگان این تجهیزات به شرح ذیل می باشد:
- دمای مناسب اتاق کامپیونر برابر با 22 درجه سانتیگراد با تلرانس یک درجه سانتیگراد
- رطوبت مناسب اتاق کامپیونر برابر با 50 درصد با تلرانس 5 درصد
دما، رطوبت و کیفیت هوای اتاق های کامپیوتر
دما استاندارد، رطوبت مناسب و کیفیت هوای استاندارد اتاق سرور و اتاق storage از دید انجمن ASHRAE به شرح ذیل می باشد:
- دمای مناسب اتاق سرور 18 الی 27 درجه سانتیگراد
- رطوبت مناسب اتاق سرور، 60 درصد در دمای خشک 18 درجه سانتیگراد و 47 درصد در دمای خشک 27 درجه سانتگراد
یکی از بزرگترین دارندگان دیتاسنتر در دنیا، شرکت گوگل می باشد که این شرکت به طور یکسان، تمامی مراکز داده خود را در دمای 80 فارنهایت یا 26.7 درجه سانتیگراد مورد بهره برداری قرار می دهد و معتقد است این دما، بهینه ترین دمای اتاق سرور از نظر فنی و اقتصادی برای یک اتاق سرور و دیتاسنتر می باشد.
اشری جهت تعیین دمای استاندارد و رطوبت مناسب کلیه مراکز شبکه و فناوری اطلاعات، چهار کلاس A1 تا A4 تعریف نموده است و محدوده مناسب دما و رطوبت برای هر کلاس را مشخص نموده است. باید توجه داشت که این دسته بندی مورد نظر ASHRAE متفاوت از دسته بندی TIER برای روش های طراحی تجهیزات مراکز داده می باشد.
کلاس بندی فضاهای مرکز داده
کلاس A1 : فضاهای مخابراتی که شرایط محیطی شامل دما، نقطه شبنم و رطوبت نسبی می بایست با دقت بسیار بالایی کنترل شود و حساسیت عملکرد دائم این بخش بسیار بالا باشد. به طور معمول این فضاها شامل سرورهای سازمان ها و تحهیزات ذخیره سازی می باشد.
کلاس A2 : فضاهای مخابراتی که شرایط محیطی شامل دما، نقطه شبنم و رطوبت نسبی می بایست با دقت متوسط کنترل شود و شامل اتاق های سرور کوچک، سایت های کامپیوتری، ایستگاه های مخابراتی و کارگاه های تولید و تعمیر تجهیزات مخابراتی می باشد.
کلاس A3 : فضاهای مخابراتی، شبکه و کامپیوتری که در داخل فضاهای اداری، تجاری و مشابه قرار دارد و شامل تجهیزات کامپیوترهای شخصی، لپ تاب، پرینتر، رک های تلفن و … می باشد.
کلاس A4 : فضاهای شامل تجهیزات کامپیوتری در محیط های صنعتی و کارخانجات که تنها می بایست از فضای بیرون محافظت شده، در زمستان و تابستان تهویه شود. به طور معمول تجهیزاتی که در این فضا استفاده می شود شامل کامپیوترهای صنعتی، کنترلرها و PDA می باشد.
محدوده دما استاندارد و رطوبت مناسب مورد تایید ASHRAE در کلیه کلاس بندی های فضایی مراکز داده در جدول ذیل نشان داده شده است. همانطور که مشخص است یک مقدار پیشنهادی و یک مقدار مجاز مشخص شده است که طراح سیستم سرمایش دیتاسنتر و کولینگ اتاق سرور می بایست براین اساس نسبت به تعیین محدوده مناسب و تعیین ظرفیت تجهیزات سرمایش دیتاسنتر اقدام نماید.
محدوده دما و رطوبت کلاس های A1 الی A4 مرکز داده
پس از مشخص نمودن کلاس فضا، می توان نسبت به انتخاب دمای استاندارد و رطوبت مناسب اقدام نمود. البته باید در نظر داشت که رنج انتخاب دمای مناسب و رطوبت استاندارد در اتاق سرور و مرکز داده کاملا در اختبار طراح سیستم تهویه دقیق و سرمایش مرکز داده و اتاق سرور می باشد و انتخاب میزان عددی دما و رطوبت مناسب مرکز داده، براساس تجربه و پارامترهای اقتصادی و فنی می بایست صورت گیرد. علاوه بر این، کنترل و مانیتورینگ بخش کولینگ مرکز داده به صورت جامع جهت اطمینان از حصول دائمی شرایط طراحی نیز بایستی در زمان ساخت مورد توجه قرار گیرد.
تهیه و تنظیم: محمود حسین زارع، کارشناس ارشد تبدیل انرژی
