اهمیت استفاده از دستگاه تصفیه هوا در اتاق‌های سرور و دیتاسنترها

 مطالعاتی که در سال‌های اخیر در خصوص خرابی تجهیزات کامپیوتری و الکترونیکی انجام شده است، نشان دهنده افزایش چشمگیر موارد این خرابی‌ها در شهرهای صنعتی و بزرگ است. در این تحقیقات آلودگی هوای محیط‌های یاد شده، یکی از مهم ترین عوامل موثر در از کار افتادگی سخت افزارها و دستگاه‌های الکترونیکی عنوان شده است.

از سال 2006 و به واسطه وضع قوانین سخت گیرانه زیست محیطی، استفاده از فلزات سنگین به ویژه سرب در تولید بوردهای الکترونیکی محدود گردید که این موضوع باعث کاهش استحکام این قطعات شده است. از سوی دیگر، افزایش گازهای خورنده و اسیدی نظیر اکسید گوگرد و اکسیدهای نیتروژن در محیط‌های شهری و صنعتی، بوردهای الکترونیکی را بیش از پیش در معرض فرسایش قرار داده است.

 

گرچه اتاق‌های سرور و مراکز داده از لحاظ تردد معمولا محیط‌هایی کنترل شده است، اما با این حال ذرات معلق و گازهای شیمیایی از طریق منافذ به سهولت وارد فضاها می‌شود. هم چنین گازهایی که از باتری‌های UPS متصاعد می‌شود و هم چنین ذرات اکسید روی برخواسته از اتصالات کف کاذب، از سایر عوامل تشدید آلودگی هوای اتاق‌های سرور و دیتاسنترهاست. از این رو  به منطور جلوگیری از آسیب دیدگی سرورها و سایر تجهیزات الکترونیکی موجود در این محیط‌ها، استفاده از انواع روش‌های تصفیه هوا بسیار رایج شده است و اهمیت این موضوع به حدی است که استانداردهای خاصی نیز برای آن تدوین شده است:

 

 

بر اساس موارد عنوان شده در استاندارد TIA943، ساختار فیزیکی دیتاسنتر باید دارای شرایط مناسب تهویه هوا باشد که این مورد در اغلب دیتاسنترهای مهم جهان در زمان طراحی ساختمان لحاظ می گردد. با توجه به جدید بودن این مباحث در کشورما و بعضا در نظر نگرفتن چنین ملاحظاتی در زمان طراحی ساختار دیتاسنتر، نیاز بسیاری به بازبینی و یافتن راه حل‌های جایگزین جهت تصفیه هوای دیتا سنتر است.

طبق راهنمای کمیته فنی ASHRAE (انجمن مهندسان گرمایش، سرمایش و تهویه آمریکا) برای دیتاسنترها (Gaseous and Particulate Contamination Guidelines for Data Centers)، حد قابل قبول برای تعداد ذرات معلق در هوا معادل حداکثر 10000 ذره در لیتر است. این وضعیت منطبق بر شرایط یک اتاق تمیز کلاس 8 بر مبنای استاندارد ISO 14644-1 می‌باشد. علاوه بر ذرات معلق، در این راهنما بر اهمیت آلاینده‌های شیمیایی بخصوص ترکیبات گوگرد و لزوم کنترل و کاهش این گازها تأکید شده است. بر اساس این راهنما، یک دستگاه یا سیستم تصفیه هوای مناسب برای اتاق سرور، به ترتیب شامل یک پیش فیلتر برای جذب ذرات معلق درشت، یک فیلتر کربن اکتیو یا کربن فعال برای جذب گازها و آلودگی شیمیایی و یک فیلتر هپا برای جذب ذرات معلق ریز و فوق ریز است:

لازم به توضیح است که دستگاه‌های تصفیه هوای رایج در بازار تصفیه هوا، که از مکانیزم یونیزاسیون و پلاسما بهره می‌گیرند، از استاندارد فوق تبعیت نمی‌کنند و در واقع انتخاب‌های مضری برای دیتاسنتر و اتاق سرور هستند. این گونه دستگاه‌های تصفیه هوا علاوه بر ایجاد الکتریسیته ساکن، یون منفی و یا یون مثبت، که خود پارامتری منفی در اتاق‌های سرور و دیتاسنتر به حساب می‌آید، با باردار کردن ذرات معلق موجود در هوا باعث چسبیدن آن‌ها به سطح مدارها و چیپ‌های الکترونیکی می‌شوند.

در ادامه جزئیات روند تخریب تجهیزات الکترونیکی بر اساس آلودگی هوا توضیح داده شده است.

ذرات گرد و غبار معلق در هوا از مجاری مختلف مانند درز درب‌ها، منافذ عبور کابل و لوله‌ها و ... به اتاق وارد می‌شوند. جالب آنکه حتی در مواردی که منافذ ورودی به خوبی بسته شده باشند، باز هم ذرات معلقی در هوا مشاهده می‌شوند. علاوه بر ذرات معلق، بخش دیگری از آلاینده‌های هوا شامل گازهایی مانند اکسیدهای گوگرد و ازت می‌باشند. مجموع ذرات معلق و آلاینده‌های شیمیایی هوا به دلایل مختلف باعث اختلال در عملکرد تجهیزات کامپیوتری می‌شوند:

 

تجمع تدریجی گرد و غبار بر روی مدارات الکترونیکی بدلیل وجود ذرات رسانا، باعث هدایت الکتریکی و اتصال کوتاه بین قسمت‌های نزدیک به هم بر روی بردهای مدار چاپی می‌شود. نزدیک شدن عناصر الکترونیکی در طراحی مدارها که مشخصاً به منظور کم کردن حجم انجام می‌گیرد، عاملی است که احتمال بروز این پدیده را افزایش می‌دهد.

 

شکل گیری لایه گرد و غبار روی اجزاء و عناصر الکترونیکی مانند یک لایه عایق حرارتی عمل می‌کند که مانع از خنک شدن این اجزاء و در نتیجه  افزایش دمای آن‌ها می‌شود. این پدیده باعث کاهش سرعت پردازش و طول عمر این قطعات می‌شود.

ذرات گرد و غبار همچنین با مسدود کردن مجاری عبور هوا، مانع از جریان هوای خنک، و در نتیجه مانع تهویه مناسب تجهیزات الکترونیکی می‌شوند.









نشست گرد و خاک بر روی پره فن‌های خنک کننده پردازنده یا منبع تغذیه، منجر به سنگین شدن تدریجی و عدم تعادل آنها می‌شود که این امر علاوه بر ایجاد سر و صدا باعث خرابی زودهنگام فن‌ها و اختلال در تهویه مناسب تجهیزات الکترونیکی می‌شود.






گازهای شیمیایی موجود در هوای اتاق بخصوص ترکیبات گوگرد در مجاورت رطوبت هوا، منجر به خوردگی در اتصالات مسی و نقره‌ای موجود در مدارات چاپی می‌شود. حاصل این فرایند تولید سولفید مس و گسترش آن در سطوح این گونه بردها است که عاملی برای اتصال کوتاه المان های نزدیک به هم می باشد.

دستگاه‌های تصفیه هوا بدلیل دارا بودن ویژگی‌هایی همچون:

• طول عمر زیاد فیلترها

• عدم نیاز به نظافت و نگهداری

• عدم انتشار ذرات باردار و یونیزه که باعث اختلال در عملکرد سیستم‌های الکترونیکی و مخابراتی می‌شود

• عدم انتشار گاز اوزن که باعث خوردگی و فرسودگی تجهیزات می‌شود.

• راندمان منحصربفرد فیلترها (میزان ذرات معلق در خروجی دستگاه صفر می‌باشد.)

• اعلام زمان تعویض فیلتر توسط سیستم کنترل هوشمند

مناسب‌ترین انتخاب برای کاهش سطح گرد و غبار در اتاق‌های سرور، دیتاسنتر و یا هر فضای دیگری که آلودگی هوا در آن موجب آسیب به تجهیزات می‌شود، خواهد بود.