خوردگی و زنگ زدگی در مرکز داده می‌تواند در اجزای سیستم خنک‌کننده، مانند مبدل‌های حرارتی رخ دهد و منجر به مشکلات عمده در کارایی و عملکرد مراکز داده شود.
خوردگی به دلیل استفاده از خنک کننده هوای آزاد
خنک سازی رایگان (استفاده از سرمای محیط طبیعی پیرامون مرکز داده برای خنک کردن) در حال حاضر، به طور گسترده به عنوان یکی از بهترین استراتژی‌ها برای کاهش مصرف انرژی چیلرها استفاده می‌شود. این روش باعث صرفه‌جویی زیادی در هزینه و انرژی اپراتورهای مرکز داده می‌شود. مشکلی که در این زمینه وجود دارد این است که مبدل‌های حرارتی در یک سیستم خنک کننده، مستعد خوردگی هستند.
علل و پیامدهای زنگ زدگی در مرکز داده
زنگ زدن، واکنش فلزات به محیط اطراف تعریف می‌شود و یک فرآیند پیشرونده است که می‌تواند در طول زمان به عملکرد یک جزء یا حتی کل سیستم آسیب برساند. خوردگی در همه جا اتفاق می‌افتد، شرایط محیطی خاص ممکن است روند زنگ زدگی در مرکز داده را به طور قابل توجهی تسریع کند.
خوردگی در اثر آلاینده‌های شیمیایی یا الکتروشیمیایی موجود در هوا و همچنین تماس بین دو فلز ایجاد می‌شود. مبدل‌های حرارتی می‌توانند دچار اعوجاج و انحنا شوند و در نهایت انسداد مجرای هوا، کارایی کلی سیستم را کاهش دهد. هر گونه آسیب مصالح ساختمانی اغلب غیرقابل جبران است و نیاز به تعمیر یا تعویض پرهزینه دارد.
انواع خوردگی و زنگ زدگی
خوردگی اکسیژنی یا اسیدی در سیستم‌های تهویه مطبوع که در فضای باز قرار می‌گیرند، زیاد اتفاق می‌افتد. هنگامی که یک فلز با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد، «اکسیده» می‌شود. لایه اکسید طبیعی متعاقب از مس و آلومینیوم در لایه زیرش محافظت می‌کند، بنابراین اکسیداسیون حتی در برخی موارد مفید واقع می‌شود؛ اما این یک استثنا است تا یک قاعده. از طرف دیگر، خوردگی اسیدی به طور قابل توجهی تهاجمی‌تر از فرآیندهای اکسیده شدن است.
انتشار گازهای گلخانه‌ای مانند اکسیدهای نیتروژن و گوگرد و همچنین آمونیاک، کلریدها و مونوکسید کربن، همراه با مس و آلومینیوم برای تولید اسیدهایی که می‌توانند فرورفتگی‌های میکروسکوپی در فلزات ایجاد کنند، در مناطق با آلودگی صنعتی اتفاق می‌افتد. یک سوراخ کوچک در عرض چند ماه آسیب جدی وارد می‌کند. مکان‌های صنعتی، تراکم ترافیک شهری بالا یا مکان‌هایی که مستقیماً در مجاورت زمین‌های کشاورزی قرار دارند، بالاترین خطر فرسایش و زنگ زدگی را ایجاد می‌کنند.
ارتباط نزدیک
زمانی که بیش از یک فلز در یک قطعه تهویه مطبوع به کار رفته شود، خوردگی گالوانیکی ممکن است رخ دهد. وقتی دو فلز غیر مشابه در زیر آب در تماس الکتریکی قرار می‌گیرند، چه اتفاقی می‌افتد؟ یون‌های یک فلز کمتر نجیب در حضور الکترولیت‌هایی مانند آب شور شروع به جریان به سمت فلز نجیب‌تر می‌کنند. با متلاشی شدن آهسته ماده، فلز نجیب کمتر الکترون‌ها را رها می‌کند و اکسید می‌شود. مس و آلومینیوم و همچنین ترکیبات فلزی در محیط‌های آلوده به آب شور، آسیب پذیر هستند.
مبدل‌های حرارتی میکروکانالی آلومینیومی، همراه با لوله‌های مسی می‌توانند به شدت توسط خوردگی گالوانیکی بیافزایند. افت فشار جزئی یا حتی نشت مبرد ممکن است به دلیل شکستگی و مسدود شدن میکروکانال‌ها باشد. عوامل دیگر، مانند استفاده از فلزات کم عیار، خطر خوردگی را افزایش می‌دهند، در حالی که شکستگی‌های سطحی در لوله‌های آب می‌توانند تجزیه را تسریع کنند. به طور کلی، آب و هوای گرم و مرطوب با نوسانات مکرر دما، خطر خوردگی را افزایش می‌دهد.
خوردگی یا زنگ زدگی در مرکز داده توسط مایعات
زنگ زدگی همچنین یکی از نگرانی‌ها در سیستم‌های خنک کننده آبی‌ست. سیستم‌های تهویه مطبوع دقیق با مدارهای تبرید و تبخیر مستقیم (DX) یا واحدهای داخلی آب سرد (CW) متصل به چیلر مرکزی از طریق مبدل‌های حرارتی، دو نوع اصلی سیستم‌های خنک‌کننده با آب هستند که در مراکز داده استفاده می‌شوند.
هر دو این‌ها نیاز به یک مدار آب دارند که عاری از ذرات خارجی و مواد شیمیایی رسوب‌کننده باشد. آسیب خوردگی می‌تواند عرض چند سال در مدارهای بسته مانند مدارهای موجود در سیستم‌های آب سرد و خنک کننده اتفاق بیافتد. ذرات خوردگی پوسته پوسته شده پمپ‌ها، فیلترها و مجاری کوچک را مسدود می‌کنند، علاوه بر این باعث آسیب و نشتی لوله می‌شوند.
سختی آب
PH، سختی آب و رسانایی همه عناصری هستند که به خورده شدن فلزات کمک می‌کنند. میزان یون‌های فلز قلیایی در آب، سختی آن را تعیین می‌کند. سختی کربنات که به عنوان سختی گذرا نیز شناخته می‌شود، از یک سو و سختی دائمی از سوی دیگر وجود دارد. هنگامی که کربنات هیدروژن در آب حل می‌شوند، هنگام پر شدن یک مدار، رسوبات و دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند و در نتیجه کربنات در نواحی گرم مدار ایجاد می‌شوند و کارایی آن کاهش می‌یابد.
کیفیت آب و اکسیژن حل شده داخل آن بر روند آسیب خوردگی تأثیر می‌گذارد
اگرچه اکسیژن در طول زمان در سیستم‌های بسته تجزیه می‌شود، گاهی مقداری اکسیژن باقی‌ماند. هنگامی که اکسیژن، آب و فلز با هم تماس پیدا می‌کنند، فلز اکسید شده یا خورده می‌شود. خوردگی اسیدی زمانی اتفاق می‌افتد که فلزات به دلیل pH پایین مورد حمله اسید قرار می‌گیرند و در نتیجه فرآیند تجزیه آغاز می‌شود. بدون اکسیژن هم فرآیند می‌تواند سریع‌تر و در یک محیط اسیدی‌تر ادامه یابد. پوسیدگی باکتریایی که در آن باکتری‌ها الکترون‌ها را از فلز می‌گیرند و آن را اکسید می‌کنند نیز نگران‌کننده است. محصول زائد این باکتری اکسید گوگرد است که بوی بدی را در محیط ایجاد می‌کند.
چگونه از خوردگی جلوگیری کنیم؟
جلوگیری از خوردگی از طریق طراحی صحیح مرکز داده
تعمیر و نگهداری، زیرساخت‌ها و ارتقاء تجهیزات به طور منظم انجام می‌شود. با این حال، اگر با دقت رفتار نشود، این اقدامات به ظاهر معمول می‌تواند منجر به معرفی آلاینده‌های موجود در هوا شود.
هوا باید قبل از وارد شدن به مرکز داده تصفیه شود. برای از بین بردن آلاینده‌های موجود در هوا و برآورده کردن ضمانت تجهیزات جدید فناوری اطلاعات، صاحبان و اپراتورهای دیتاسنتر باید اقدامات زیر را انجام دهند:
- میزان خوردگی را در داخل و خارج از مرکز داده اندازه گیری کنند،
- تمام درها، پنجره‌ها و نفوذ دیوارها را در مرکز داده مهر و موم کنند،
- اگر مرکز داده طوری ساخته شده است که دارای فشار مثبت باشد، مانیتورهای کنترل فشار را نصب کنند،
- جریان هوا را در راهروهای هوای ورودی و خروجی و در هر واحد تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر(CRAC)اندازه‌گیری کنند،
- یک پروفایل دما و رطوبت ایجاد کنند.
مدیران مراکز داده باید آلودگی گازی و ذرات را در تاسیسات خود تحت نظارت نگه دارند و کاهش دهند تا از قابلیت اطمینان سخت افزار اطمینان حاصل کنند. “ASHRAE” استانداردهایی را ایجاد کرده است که سطوح آلودگی مجاز را با همکاری بسیاری از فروشندگان پیشرو سیستم‌های کامپیوتری در جهان مشخص می‌کند.
ارزیابی‌های زیست محیطی
استاندارد ISA 71.04-2013، یک رویکرد کمی ساده برای تعیین خورندگی هوا در یک محیط مرکز داده ارائه می‌کند. این روش «پایش واکنش پذیری» نام دارد و مستلزم استفاده از حسگرهای مسی و نقره‌ای‌ست که برای مدت طولانی در معرض محیط قرار گرفته‌اند تا ضخامت لایه خوردگی و مواد شیمیایی را ارزیابی کنند. این ارزیابی شامل نظارت بر واکنش پذیری نقره است که حسابداری دقیقی از انواع گونه‌های شیمیایی خورنده موجود در مرکز داده ارائه می‌دهد.
برای سیستم‌های الکتریکی و الکترونیکی، ISA 71.04 چهار سطح از شدت خطرات محیطی در پتانسیل خوردگی را شناسایی می‌کند. هر چه نرخ کل واکنش مس و نقره بالاتر باشد، طبقه بندی کلی بالاتر است.
مانیتورینگ زنگ زدگی در مرکز داده
وقتی صحبت از پایش کیفیت هوا برای برنامه‌های مرکز داده می‌شود، راه‌حل‌های متعددی وجود دارد که باید در نظر گرفته شود. برای ارزیابی مناسب شرایط محیطی در مرکز داده، نظارت بر هوای داخل و خارج از مرکز داده ضروری‌ست. علاوه بر این، اندازه و چیدمان اتاق باید هنگام تعیین محل مناسب توجه کرد.
شرکت فنی و مهندسی فراز شبکه کارنو با تکیه بر دانش فنی متخصصان خود، اقدام به طراحی و تولید سیستم کنترل و مانیتورینگ اتاق سرور و انواع پاور ماژول نموده است. این سیستم‌ها مجهز به سخت افزار صنعتی بوده و به طور خاص برای کنترل عوامل محیطی همچون دما، رطوبت، نشتی، دود، وضعیت درب رک‌ها و درب اتاق سرور، ولتاژ و جریان رک‌ها و upsها، تشخیص حضور و … طراحی و ساخته شده است و با ارسال فرامین مربوط با توجه به عوامل ذکر شده، اقدام به رفع و اطلاع رسانی به مسوول مربوط خواهد نمود.