خنک سازی و کولینگ دیتاسنتر

خنک سازی و کولینگ دیتاسنتر دیتاسنترها و اتاق‌های سرور از حیاتی‌ترین جنبه‌های نگهداری و بهره‌برداری از تجهیزات فناوری اطلاعات است. افزایش دما می‌تواند منجر به خرابی تجهیزات، کاهش عملکرد و حتی از دست رفتن داده‌ها شود. این مطلب به بررسی کامل روش‌های خنک‌سازی، محاسبات گرمایش تولیدی و برآورد واحد سرمایش بر حسب BTU، استانداردهای مرتبط و انتخاب بهترین راهکار برای اتاق‌های سرور معمولی می‌پردازد.

محاسبه گرمایش تولیدی در اتاق سرور جهت خنک سازی و کولینگ دیتاسنتر

برآورد توان مصرفی تجهیزات

هر تجهیز الکتریکی، مانند سرورها، سوئیچ‌ها و UPS، گرما تولید می‌کند. مقدار گرمایش تولیدی (Heat Output) معمولاً برابر با توان مصرفی (Power Consumption) است که بر حسب وات (W) بیان می‌شود.

فرمول:

$$\text{Heat Output (BTU/h)}=\text{Power Consumption (W)}\times 3.412$$

مثال:
اگر یک رک سرور توان مصرفی 5 کیلووات داشته باشد:

$$5,000\text{W}\times 3.412=17,060\text{BTU/h}$$

محاسبه کل بار حرارتی 

1. مجموع گرمای تولیدی تجهیزات الکتریکی: تمام تجهیزات موجود را محاسبه کنید.
2. افزودن سایر منابع گرما:
   • گرمایش محیطی (Ambient Heat) شامل نور و افراد.
   • گرمایش ناشی از UPS یا سیستم‌های توزیع برق.

برآورد واحد سرمایش بر حسب BTU

برای انتخاب سیستم سرمایشی مناسب، بار سرمایشی موردنیاز باید بر اساس BTU (British Thermal Units) محاسبه شود.

نسبت تبدیل:
1 تن تبرید (1 Ton of Cooling) معادل 12,000 BTU/h است.

مثال:
اگر کل گرمایش تولیدی 34,000 BTU/h باشد:

12,00034,000​≈2.83Tons of Cooling

روش‌های خنک سازی و کولینگ دیتاسنتر

1. خنک‌سازی با جریان هوای مستقیم (Direct Air Cooling):

• توضیح: استفاده از کولرهای گازی یا پنجره‌ای برای تنظیم دما.
• مزایا:
  • نصب و نگهداری آسان.
  • هزینه کمتر.
• معایب:
  • کارایی کمتر در دیتاسنترهای بزرگ.

2. خنک‌سازی با جریان هوای غیرمستقیم (Indirect Air Cooling):

• توضیح: استفاده از سیستم‌های مرکزی یا چیلرهای مستقل.
• مزایا:
  • کارایی بالا برای دیتاسنترهای بزرگ.
  • قابلیت مدیریت دما در سطوح مختلف.
• معایب:
  • هزینه نصب و نگهداری بالا.

3. خنک‌سازی مبتنی بر مایع (Liquid Cooling):

• توضیح: استفاده از مایعات خنک‌کننده که مستقیماً با تجهیزات در تماس قرار می‌گیرند.
• مزایا:
  • انتقال حرارت بسیار کارآمد.
  • مناسب برای تجهیزات با تراکم حرارتی بالا.
• معایب:
  • پیچیدگی در طراحی و نگهداری.

4. خنک‌سازی مبتنی بر کف کاذب (Raised Floor Cooling):

• توضیح: توزیع هوا از طریق کانال‌هایی که زیر کف کاذب قرار دارند.
• مزایا:
  • کارایی بالا در توزیع یکنواخت جریان هوا.
• معایب:
  • نیاز به زیرساخت مناسب.

5. سیستم‌های کولینگ ماژولار (Modular Cooling Systems):

• توضیح: استفاده از واحدهای خنک‌سازی مستقل برای هر رک یا مجموعه‌ای از رک‌ها.
• مزایا:
  • انعطاف‌پذیری بالا.
  • صرفه‌جویی در مصرف انرژی.
• معایب:
  • هزینه بیشتر در مقایسه با کولرهای معمولی.

6. چیدمان رک‌ها و طراحی راهروهای هوای سرد و گرم (Cold Aisle & Hot Aisle Design):

• توضیح: طراحی صحیح چیدمان رک‌ها و ایجاد راهروهای هوای سرد و گرم باعث بهینه‌سازی جریان هوا می‌شود.
• مزایا:
  • افزایش کارایی سیستم‌های خنک‌سازی.
  • کاهش مصرف انرژی.
• جزئیات:
  در این روش، راهروهای هوای سرد مستقیماً به تجهیزات دمیده می‌شوند و هوای گرم تولیدی تجهیزات به‌صورت مجزا از طریق راهروهای دیگر تخلیه می‌شود.

استانداردهای خنک سازی و کولینگ دیتاسنتر

1. استاندارد ASHRAE:
   • دمای توصیه‌شده: 18-27°C.
   • رطوبت نسبی: 20-80%.
2. استاندارد TIA-942:
   • الزامات طراحی و پیاده‌سازی زیرساخت‌های دیتاسنتر، شامل سیستم‌های خنک‌سازی.
3. استاندارد EN 50600:
   • استاندارد اروپایی برای طراحی کارآمد و مدیریت انرژی در دیتاسنترها.

استفاده از کولرگازی برای اتاق‌های سرور معمولی 

برای اتاق‌های سرور کوچک و متوسط که گرمایش تولیدی آن‌ها در محدوده معقولی قرار دارد، استفاده از کولرهای گازی به عنوان راهکاری مقرون‌به‌صرفه و کارآمد توصیه می‌شود.

مزایا:

• هزینه پایین: نصب و نگهداری کولرهای گازی نسبت به سیستم‌های پیشرفته‌تر مقرون‌به‌صرفه است.
• نصب آسان: نیاز به تغییرات اساسی در زیرساخت وجود ندارد.
• عملکرد مناسب: برای اتاق‌هایی با بار حرارتی پایین تا متوسط کارایی کافی دارد.

نکته: برای عملکرد بهینه، استفاده از کولرهای گازی با ظرفیت مناسب و فناوری اینورتر (Inverter Technology) برای صرفه‌جویی در مصرف انرژی توصیه می‌شود.

نتیجه‌گیری

انتخاب سیستم خنک سازی و کولینگ دیتاسنتر  بستگی به مقیاس، بار حرارتی و بودجه دارد. روش‌های پیشرفته‌تر مانند سیستم‌های مایع یا ماژولار برای دیتاسنترهای بزرگ مناسب هستند، در حالی که کولرهای گازی گزینه‌ای اقتصادی و کارآمد برای اتاق‌های کوچک‌تر به شمار می‌روند.