محاسبه میزان جریان هوای مورد نیازبرای تجهیزات IT اتاق سرور

02_DATACENTE_20180702-085529_1
می‌توان میزان جریان هوای را که برای سرمایش سرورها نیاز است مانند برق آن‌ها، محاسبه کرد. هزینه‌ی مصرف برق فن‌های سیستم تهویه مطبوع در مراکزداده تقریبا برابر است با 40% از هزینه‌ی سیستم سرمایش و 10% از هزینه‌ی کل مرکزداده. می‌توان با متناسب کردن اندازه‌ی فن‌ها با فضای سالن IT (یعنی استفاده نکردن از فن‌های بزرگ‌تر از اندازه‌ی ضروری) این هزینه را به‌مقدار زیادی کاهش داد. البته بزرگ بودن اندازه‌ی فن‌ها در برخی از موارد به‌دلیل پیش‌بینی افزونگی مرکزداده است ولی بیشتر ناشی از بی‌اطلاع طراحان از مقدار ضروری جریان هوا در مرکزداده و شیوه‌ی محاسبه‌ی آن است.
 
فرمول زیر فرمولی کلی است برای محاسبه‌ی گرمایی که سرورها تولید می‌کنند یا گرمایی که از سیستم سرمایش خارج می‌شود و ارتباط آن را با جریان هوا و اختلاف‌دمای هوای ورودی و خروج بیان می‌کند:
 
 
Q = Airflow × ΔT × cp × ρ
 
Q به‌واحد کیلووات (kW) است و بیان‌کننده‌ی میزان گرمایی است که سرورها تولید می‌کنند یا گرمایی که از سیستم سرمایش خارج می‌شود. Airflow یا جریان هوا به‌واحد فوت مکعب در دقیقه (CFM) است. این عدد بیانگر مقدار حجم هوایی است که درون سرورها یا واحد سرمایش حرکت می‌کند. میزان جریان هوا در واحدهای سرمایشی مرکزداده معمولا ثابت است. (برخی از آن‌ها بر روی 100% توان جریان هوا تنظیم می‌شوند و برخی دیگر روی درصدی از بیشینه‌ی جریان هوای دستگاه.) TΔ به‌واحد فارنهایت است. این عدد بیانگر تفاوت دما میان هوایی است که به سرورها وارد می‌شود و هوایی که از آن‌ها خارج می‌شود؛ به‌عبارت دیگر تفاوت دمای بین هوای سرد رفت و هوای گرم برگشت است. طراحان مرکزداده مقدار TΔ را با توجه به مشخصات سرورها و رک‌ها و دیگر پارمترهای تاثیرگذار تعیین می‌کنند. اعداد ظرفیت گرمایی هوا (cp) و چگالی هوا (ρ) ثابت در نظر گرفته می‌شوند. با وارد کردن این اعداد ثابت به فرمول بالا و همچنین ضرایب مورد نیاز برای تبدیل واحدها رابطه‌ی زیر به‌دست می‌آید:
 
 
Q = (Airflow × ΔT × 1.08) / 3412
 
با توجه به فرمول بالا برای این‌که وقتی جریان هوا در واحد سرمایش افزایش می‌یابد از سرورها به‌میزان برابر آن گرما خارج بشود، عدد ΔT یعنی تفاوت دما میان هوای رفت و هوای برگشت کم خواهد شد. همین‌طور برعکس اگر ΔT افزایش یابد، برای خروج گرمای برابر با حالت قبل میزان جریان هوا کاهش می‌یابد. معنی آن این است که وقتی طراحان اندازه‌ی فن‌های واحد سرمایش را برای به‌دست آوردن میزان مشخص Q محاسبه می‌کنند، باید در محاسبات خود به پارامتر ΔT نیز توجه کنند تا با در نظر گرفتن آن بتوانند اندازه‌ی واحد سرمایش را دقیق به‌دست آورند.
 
در اینجا بهتر است برای روشن کردن پیامدهای انتخاب نادرست مقدار جریان هوا و اختلاف‌دمای هوای رفت و برگشت نمونه‌ای بیاوریم. مرکزداده‌ای را فرض می‌کنیم با بار 1٬000 کیلووات و برای طراحی جریان هوای آن سناریوهای مختلف را می‌سنجیم. در این مثال دو نکته‌ی پیش‌فرض وجود دارد. یکی این که میزان جریان هوای درست برای این مرکزداده درحقیقت 130٬000 فوت مکعب در دقیقه (CFM) است که البته طراحان ما این را نمی‌دانند و از روی تجربه ارقامی را برای آن در نظر می‌گیرند. دیگر این که هیچ‌گونه افزونگی و یا اطمینان‌پذیری وجود ندارد. اکنون سناریوها را بررسی می‌کنیم.
 
اگر میزان جریان هوا مورد نیاز برای سرمایش را 130٬000 فوت مکعب در دقیقه در نظر بگیریم، می‌بایست ΔT برابر 24 درجه فارنهایت باشد تا گرمای سرورها خارج شود و دمای سالن مناسب بماند. همان‌طور که گفتیم حالت بهینه همین است که نزدیک به سناریوی D می‌باشد.
اگر طراح به‌اشتباه سناریو A را انتخاب کند، در آن ظرفیت جریان هوا 99٬000 فوت مکعب در دقیقه و ΔT برابر با 34 درجه فارنهایت خواهد بود. بالا بودن ΔT و جریان هوای ناکافی نقاط داغ زیادی در سالن ایجاد خواهد کرد. با وجود این نقاط داغ امکان خرابی سرورها بالا می‌رود. از سویی فشار بر واحد سرمایش زیاد می‌شود و درنتیجه امکان خرابی سیستم سرمایش نیز بیشتر خواهد بود.
 
اکنون اگر سناریوی G را انتخاب کنند چه خواهد شد. در این حالت تجهیزات IT بیش از اندازه‌ای که ضروری است سرما دریافت می‌کنند، درنتیجه هوایی که هنوز خنک است بدون استفاده دوباره به سیستم سرمایش برمی‌گردد. در این سناریو به‌احتمال زیاد نقطه داغ وجود نخواهد داشت ولی نسبت به سناریوی D نزدیک به 70% انرژی بیشتری مصرف می‌شود.
جدول سناریوهای مختلف برای تعیین میزان جریان هوا برای مرکز داده با ظرفیت 1000 کیلو وات
 


سناریو        شرایط هوای بازگشتی واحد سرمایش ظرفیت هر واحد (KW)                    جریان هوا در هر واحد (CFM)                      ΔT
محاسبه شده
          CFM / kW                     تعداد واحدهای سرمایش         جریان هوای مجموع (CFM) انرژی مصرفی مجموع فن ها (kW)
A

 95 F (DB)

  59 F (WB)

       117.4 11.000 33.7 94 9 99.000 76
B

90 F (DB)

  59 F (WB)

105.2      11.000 30.3 104 10 110.000 84
C

85 F (DB)

  59 F (WB)

92.2 11.000     26.5  119 11 121.000 92
D          

80 F (DB)

  67 F (WB)

                         
88                              11.000 25.3 125        12 132.000 101
E

75 F (DB)

  63 F (WB)

69.8 11.000 20.0 158 15      165.000 126
F

72 F (DB)

  59 F (WB)

58.4 11.000 16.8 188 18           198.000 151
G

70 F (DB)

  57 F (WB)

52.4 11.000 15 210 20 220.000 168                      


بی‌اطلاعی و ناآگاهی از میزان ضروری جریان هوا (Airflow) و ΔT در محیط فاوا هزینه یا خرابی‌هایی برای مرکزداده درپی خواهد داشت. آنچه مشخص است این است که سازندگان تجهیزات IT و تجهیزات سرمایش باید مشخصات محصولات را (جریان هوا و ΔT، در حالت معمولی و در بدترین حالت) به‌شکل جدول به طراحان و مصرف‌کنندگان ارائه دهند. این کار کمک می‌کند که طراحان و مدیران مراکزداده بدانند که شدت جریان هوایی را که فن‌ها تولید می‌کنند در شرایط مختلف به چه‌میزان کم و زیاد کنند تا از صرف هزینه‌ی بیشتر یا خرابی تجهیزات جلوگیری شود.

بهینه سازی اتاق های سرور مراکز درمانی و بیمه ای
۵ اتفاق شایع در اتاق سرور و روش های جلوگیری از آن

مطالب مرتبط

 

نظرات

بدون نظر
عضو سایت هستید ؟ وارد شوید
مهمان
یکشنبه, 31 تیر 1397
اگر تمایل دارید بعد از ثبت نظر به صورت خودکار عضو شوید فرم را پر کنید