تجهیزات IT و سرورها موجود در مراکز داده، دیتاسنترها و اتاق های سرور برای انجام عمل پردازش اطلاعات و داده ها، انرژی الکتریکی مصرف می کنند که در حدود 99 درصد این انرژی در آخر به حرارت تبدیل می شود. اگر این حرارت تولید شده از طریق سیستم سرمایشی دیتاسنتر یا سیستم تهویه و کولینگ اتاق سرور در محیط داخلی اتاق سرور، مرکز داده و دیتاسنتر خارج نشود، ب دلیل افزایش بیش از حد دما در داخل اتاق سرور تمامی تجهیزات IT و داده پردازی از کار افتاده یا به اصطلاح Fail می گردند. معمولا برای خارج کردن حرارت تولید شده از فضا دیتاسنتر و اتاق سرور از سیستم سرمایشی دیتاسنتر، سیستم خنک کننده اتاق سرور و یا تجهیزات کولینگ مرکز داده بر پایه سیکل تبرید تراکمی بخار مثله سیکل تبرید چیلر تراکمی استفاده می شود.

می توان سیستم های سرمایشی مرکز داده و خنک کننده های اتاق سرور مبنی بر سیکل تبرید تراکمی را طبق پارامترهای مختلفی طبقه بندی کرد. یکی از این طبقه بندی ها، بر پایه سیال عامل انتقال برودت به اتاق سرور در چرخه سرمایش دیتا سنتر می باشد. بر این اساس،به طور عمده یکی از دو مورد زیر می تواند عامل سیستم سرمایشی دیتاسنتر و اتاق سرور باشد:

  1. چیلد واتر (آب+ضد یخ)
  2. گازی (فرئون)

نحوه عملکرد سرمایش دیتاسنتر گازی:

در اتاق های سرور و مرکز داده با ظرفیت حرارتی پایین ، سیستم سرمایشی دیتاسنتر DX و یا سرمایش مخابراتی گازی یا DX به کار می رود. سیستم سرمایشی گازی به این شکل عمل می کند که ابتدا به محیط داخلی سرورهای IT و تجهیزات پشتیبانی داده پردازی مبرد در فاز مایع مادون سرد یا همان سابکول منتقل می شود و هنگام عبور هوای گرم از روی لوله های مسی که حاوی مبرد مایع (اوپرتور یا تبخیر کننده)، دما هوا کاهش پیدا کرده و مبرد مایع داخل لوله های مسی اواپراتور به فاز سوپرهایت (یا مافوق گرم) تبدیل می شود. در آخر این مبرد مافوق گرم، به خارج از محیط اتاق سرور انتقال داده می شود و به وسیله کندانسور سیستم تهویه دیتاسنتر انرژی حرارتی خود را به هوای بیرون منتقل می کند و مجددا به فاز مایع تبدیل می شود و به داخل محیط اولیه خود برمیگردد تا در یک چرخه بسته برودت، وظیفه خود یعنی خنک کردن دیتاسنتر را انجام دهد.

معمولا از سیستم های سرمایشی مرکز گازی یا سرمایش DX در مراکز داده و دیتاسنترها با ظرفیت کم استفاده می شود. منظور از اصطلاح DX Expansion Direct یا انبساط مستقیم می باشد که از طریق انبساط مبرد گازی توسط سیستم سرمایشی دیتاسنتر که کویل اواپراتور آن در داخل مرکز داده می باشد، هوای سرد تولید می کند، که سیستم های سرمایش دیتاسنتر گازی در این دسته قرار می گیرند. بخشی از تجهیزات چرخه سرمایش دیتاسنتر در خنک کننده های In ROW گازی یا پکیج مخابراتی CRAC درون یونیت خک کننده داخلی قرار می گیرند و دیگر قطعات چرخه سرمایش دیتاسنتر به بخش بیرونی انتقال پیدا می کند.

نحوه جایگذاری قطعات چرخه سرمایش دیتاسنتر گازی در اتاق سرور و مرکز داده به این شکل است که ابتدا همه قطعات چرخه سرمایش دیتاسنتر در درون مرکز داده قرار دارند و فقط کندانسور(گاهی اوقات به کندانسور و سیکل سرمایش گازی مرکز داده رسیور نیز اضافه می شود )، در خارج از مرکز داده قرار می گیرد. دما مبرد موجود در کندانسور توسط هوای بیرون پایین می آیدو در فاز مایع از طریق لوله های مسی به داخل محیط مرکز داده منتقل می شود. این مبرد قبل از وارد شدن به اواپراتور یونیت خنک کننده In ROW و یا پکیج مخابراتی گازی از شیر انبساط عبور کرده و عمل شکست فشار انجام می گیرد.هوای گرم مرکز داده توسط فن های دستگاه خنک کننده گازی از روی کویل اواپراتور عبور می کند و هوای خنک شده را وارد بخش سرور و تجهیزات IT می کند. با جذب حرارت هوا توسط مبرد موجود در اواپراتور، از فاز مایع به فاز گاز تبدیل شده و بعد از افضایش فشار توسط کمپرسور چرخه سرمایش دیتاسنتر، توسط لوله های مسی برای خنک شدن به کندانسور فرستاده می شود و مجددا چرخه سرمایش دیتاسنتر از اول تکرار می شود.

تامین رطوبت توسط تجهیزات سرمایش دیتاسنتر:

در صورت کاهش رطوبت در اتاق سرور، تعدادی از دستگاه های خنک کنده اتاق سرور و سرمایش دیتاسنتر را به دستگاه رطوبت ساز مجهز می شوند تا کمبود رطوبت اتاق سرور را با این کار جبران کنند. در سیستم های سرمایش گازی و آبی مرکز داده از یک مدل رطوبت ساز استفاده می شود، اما بخاطر رفتار مبرد در چرخه سیکل سرمایشی دیتاسنتر در سیستم های سرمایشی دیتاسنتر، عملاً دما کوئل های اواپراتور دستگاه های کولینگ مرکز داده پایین تر می باشند و در آن ها تنظیم و کنترل رطوبت پیچیده تر می باشد که البته شرکت های سازنده و تامین کننده تجهیزات سرمایشی مرکز داده و کولینگ اتاق سرور وظیفه این امر را بر عهده دارند.

نحوه عملکرد سرمایش دیتاسنتر آبی یا چیلدواتر:

در مراکز داده و اتاق سرورهای با ظرفیت بالا از سیستم سرمایش دیتاسنتر آبی یا چیلدواتر استفاده می شود. سیستم سرمایش آبی دیتاسنتر به این شکل کار می کند که آب در چیلر دائم کار صنعتی سرد می شود (میزان دمای آب بعد از خروج از چیلر تراکمی دیتاسنتر در حدود 10 درجه سانتی گراد در نظر گرفته شده است)، برای گردش این آب سرد ( چیلد واتر نیز نامیده می شود) در کوئل های آبی تجهیزات خنک کننده In Row و یا پکیج مخابراتی آبی CRAC وارد فضای دیتاسنتر و اتاق سرور می شود. از روی این کوئل ها هوای گرم رد میشود و بعد از خنک شدن، به سمت سرور ها فرستاده میشود تا تجهیزات IT را خنک کند. از طریق پمپ های سیرکولاسیون چرخه آبی دیتاسنتر آب گرم شده به سمت چیلر های مرکز داده میرود و دوباره توسط چیلرهای تراکمی خنک می شوند و چرخه سرمایشی دیتاسنتر به همین روال تکرار می شود.

نسبت ظرفیت بر سطح اشغال سرمایش آبی و گازی:

یک از راه های مقایسه سیستم های سرمایشی دیتاسنتر و خنک کننده اتاق سرور و تهویه مراکز حساس مخابراتی را بر حسب آب و گاز براساس نسبت ظرفیت بر سطح اشغال است. به این علت که مقدار حرارتی که از طریق هوا می توان جا به جا کرد نسبت به مقدار حرارتی که از طریق آب جابجا میشود کم تر می باشد. بنابراین ضریب عملکرد (راندمان) حرارتی مبدل دمایی که با سیال هوا کار می کند نسبت به مبدل حرارتی آب کم تر می باشد که در نتیجه این ضریب عملکرد پایین تر، باعث پایین آمدن ضریب عملکرد تمامی چرخه تبرید گازی می شود. در صورت یکسان بودن در سطح اشغال (Same Foot Print) در دستگاه پکیج مخابراتی آبی CRAC و یا خنک کننده In Row آبی در مقایسه با دستگاه پکیج مخابراتی Down Flow گازی CRAC و یا خنک کننده In Row گازی، دارای ظرفیت سرمایشی و یا توان خنک کنندگی بالاتر می باشند.

اجزای سیکل سرمایش دیتاسنتر گازی و آبی:

المان های سیستم گازی سرمایش دیتاسنتر و خنک کننده مرکزهای دیجیتال
Down flow فقط از یونیت درونی دستگاه خنک کننده inrow یا پکیج مخابراتی گازی crac، کندانسور، دو لوله مسی و یک خط لوله آب برای رطوبت زن تشکیل شده است. یونیت دستگاه خنک کننده آبی inrow یا پکیج مخابراتی آبی، جعبه کلکتور آبی، پمپ سیرکولاتور،مخزن آب چیلد یا بافر تانک، چیلر تراکمی دائم کار صنعتی، تابلوی برق توزیع قدر و دستگاه آب سازی سیکل سرمایش دیتا سنتر از جمله المان های سیستم آبی سرمایش دیتاسنتر می باشند.