سرمایش رایگان چیست؟
در یک بیان کلی، سرمایش رایگان یا فری کولینگ به معنای استفاده از انرژی سرمایشی محیط بیرون جهت خنک کردن فضای مورد نیاز تهویه دقیق Precision Air Conditioning است. سرمایش رایگان یک روش اقتصادی برای استفاده از هوای تازه و خنک بیرون جهت تامین برودت یک فضا یا پروسه کولینگ صنعتی است. مهمترین نتیجه استفاده از سرمایش رایگان یا فری کولینگ، کاهش قابل توجه انرژی مصرفی جهت تولید برودت می باشد که این امر توسط خاموش نمودن سیستم های تهویه دقیق در سیستم سرمایش دیتاسنتر در زمان استفاده از سرمایش رایگان می باشد. فری کولینگ الیما جهت کولینگ اتاق سرور در دو روش کلی آبی و هوایی قابل اجرا و سازماندهی می باشد.
چگونگی عملکرد سیستم Free Cooling
وقتی که دمای هوای محیط بیرون تا حد مورد نظر که در الگوریتم عملکرد دستگاه چیلر فری کولینگ تعریف شده است، کاهش می یابد، یک شیر موتوری تدریجی سه راهه (Valve) تمام یا بخشی از آب سرد+ضدیخ مدار چیلر را بای پس یا کنار گذر (by-pass به معنی میانبر زدن یا از مدار خارج کردن) می نماید و به سمت تجهیزات سیستم فری کولینگ آبی هدایت می کند که در آنجا یک مبدل حرارتی هوا خنک مشابه با کویل کندانسور چیلر، هوای سرد محیط بیرون را با آب درون لوله های مبدل حرارتی یا کویل آبی عبور می دهد و منجر به کاهش دمای آب چیلد+ضدیخ می شود. سپس این آب خنک شده وارد مدار چیلر فری کولینگ می شود و اگر دمای آب برگشتی به سمت چیلر از سمت مبدل فری کولینگ هنوز به اندازه کافی کاهش پیدا نکرده باشد ، یک یا تعدادی از کمپرسورهای چیلر برحسب میزان برودت مورد نیاز فعال شده و دمای آب چیلد مورد نیاز دیتاسنتر را به دمای مورد نظر می رساند.
در روش آبی فری کولینگ اتاق سرور ( چیلر تراکمی + خنک کننده InRow و یا پکیج مخابراتی )، در صورتی که دمای محیط بیرون، به طور نسبی، کمتر از دمای آب سرد برگشتی باشد، می توان با استفاده از هوای محیط بیرون و مبدل های حرارتی هوائی، آب چیلد را تولید و ذخیره نمود یا به صورت آنی مورد استفاده قرار داد. در روش هوائی، در زمانی که دمای هوای بیرون، از دمای هوای مورد نیاز در فضا، کمتر باشد، می توان با استفاده از مبدل های حرارتی هوا به هوا و یا انتقال مستقیم هوای بیرون پس از پردازش و غبارزدایی، سرمای محیط بیرون را به داخل فضا منتقل نمود.
بایستی توجه داشت که استفاده از فری کولینگ دیتاسنتر علاوه بر مزایای سرشار خود، ریسک های خود را دارد.
6 قدم در زمان طراحی و انتخاب سیستم سرمایش رایگان الیما
- دمای مطلوب کارکرد اتاق سرور
- شرایط دمائی محیط بیرون در فصول گوناگون
- میزان غبار هوای بیرون
- استراتژی راهرو بسته
- الگوریتم کنترل همزمان سرمایش رایگان و سیستم تهویه دقیق
- نگهداری و تعمیرات سیستم سرمایش رایگان
دمای مطلوب کارکرد اتاق سرور
اولین سوال در زمان انتخاب سیستم سرمایش رایگان اینست که محدوده دمایی قابل قبول در اتاق سرور در زمان طراحی، به چه میزان در نظر گرفته میشود. انتخاب محدوده دمایی مطلوب، اولین و مهمترین قدم در انتخاب سیستم سرمایش رایگان است. به عنوان مثال، در مراکز داده شرکت گوگل، دمای مطلوب بر روی 27 درجه سانتیگراد در نظرگرفته میشود. این امر منجر به افزایش قابلیت دسترسی به سیستم سرمایش رایگان فری کولینگ الیما در اکثر نقاط کشور می شود. همچنین تعداد روزهای قابل استفاده از فری کولینگ در سال نیز افزایش می یابد. همچنین، به صورت معکوس، در صورتی که دمای مرکز داده، بر روی 18 درجه سانتیگراد در زمان طراحی در نظر گرفته شود، قابلیت انتخاب سیستم سرمایش رایگان به صورت عمده از بین می رود.
شرایط دمائی محیط بیرون در فصول گوناگون
از مهمترین الزامات مورد بررسی در زمان تصمیم گیری جهت انتخاب سیستم سرمایش رایگان، بررسی وضعیت آب و هوایی محیط بیرون مراکز داده می باشد. به طور معمول، سیستم سرمایش رایگان در مناطقی قابل بهره برداری است که دمای آنها در پاییز و زمستان، خنک و یا سرد باشد. در مناطق گرمسیر کشور مانند مناطق جنوبی، امکان استفاده از سیستم های فری کولینگ آبی و یا فری کولینگ هوائی وجود ندارد.
میزان غبار هوای بیرون
انتقال مستقیم هوای بیرون به داخل اتاق سرور میبایست با رعایت اصول فیلتراسیون صورت پذیرد. بایستی توجه داشت که در مناطقی که میزان غبار بالا می باشد، هزینه های ناشی از فیلتراسیون و همچنین ریسک های ناشی از انتقال غبار به داخل اتاق سرور در مان طراحی سیستم های سرمایش رایگان میبایست مورد توجه قرار گیرد.
استراتژی راهرو بسته
براساس تحقیقات صورت پذیرفته، استفاده از راهرو های بسته وعلی الخصوص راهرو گرم بسته، منجر به افزایش راندمان کولینگ در استفاده از فری کولینگ می شود.
الگوریتم کنترل همزمان سرمایش رایگان و سیستم تهویه دقیق
پیچیدگی و دقت سیستم کنترل بر راندمان سیستم سرمایش رایگان، اثر فوق العاده ای را دارا است. موقعیت سنسورها در داخل اتاق سرور جهت جلوگیری از ایجاد HotSpot، سرمایش بیش از حد یک نقطه در داخل اتاق سرور و از همه مهمتر، جابجایی از سیستم سرمایش تهویه دقیق ( چیلر تراکمی دائم کار ) به سیستم سرمایش در شرایط مناسب، می بایست در پروسه کنترل و طراحی سیستم کولینگ رایگان، به طور دقیق مورد توجه قرار گیرد.
نگهداری و تعمیرات سیستم سرمایش رایگان
سیستم سرمایش رایگان، نیازمند نگهداری و بازبینی در طول سال است. همانطور که منجر به کاهش مصرف انرژی و افزایش عمر تجهیزات کولینگ دیتاسنتر و کاهش استهلاک این تجهیزات می شود، از طرفی نیازمند نگهداری و بازبینی می باشد. چرا که در صورتی که به درستی عمل ننماید، خطرات ناشی از انتقال غبار به داخل فضای اتاق سرور، خطرات یخ زدگی در فصول سرد، سرمایش بیش از حد و از همه مهمتر، عدم سوئیچینگ مناسب بین سیستم سرمایش رایگان فری کولینگ و تهویه دقیق می تواند منجر به اختلال در سیستم سرمایش مرکز داده شود.
سیستم فری کولینگ الیما قابلیت یکپارچه سازی با خنک کننده InRow، پکیج مخابراتی آبی و گازی و چیلر تراکمی دائم کار را دارا است. در پکیج مخابراتی، می توان از فری کولینگ هوائی و آبی، به صورت کامل استفاده نمود. اما در دستگاه کولینگ InRow، تنها قابلیت استفاده از فری کولینگ آبی را دارا است و نمیتوان از سرمایش رایگان هوائی استفاده نمود.
تهیه و تنظیم: محمود حسین زارع
کارشناس ارشد تبدیل انرژی
