سیستم سرمایش اتاق سرور و دیتاسنتر (کولینگ)، جهت خنک کردن اتاق سرور و همینطور دیتاسنتر اجرا می‌شود. سیستم‌های لازم در اتاق سرور مانند سرورها و دیگر وسایل، به دماهای مختلف بسیار حساس هستند. این وسایل به طور معمول در حالت عادی گرما تولید می‌کنند. افزایش دما بیشتر از مقدار مشخص شده موجب خرابی و ایجاد خلل در عملکرد سیستم می‌شود، در برخی موارد امکان آتش سوزی نیز وجود دارد. به همین دلیل است که خنک کننده اتاق سرور مورد استفاده قرار می‌گیرد.
محاسبه سرمایش اتاق سرور اولین مرحله در طراحی تجهیزات خنک کننده اتاق سرور است، تهیه و پیاده سازی سیستم بعد از انجام طراحی جهت تهیه تجهیزات استاندارد با اتاق سرور صورت می‌گیرد.
تهویه اتاق سرور
در اتاق‌های سرور به غیر از سیستم خنک کننده مباحث دیگری از جمله رطوبت مکان و فیلتر نمودن هوا نیز مورد توجه است، امکان آسیب دیدن به سیستم‌های اتاق سرور در شرایط پایین آمدن رطوبت به کم ترین حد ممکن یعنی ۲۰ درصد به خاطر ایجاد الکتریسیته وجود دارد. بالا رفتن رطوبت نیز به بیشتر از ۸۰ درصد سبب آسیب رساندن به تجهیزات می گردد. رطوبت استاندارد موجود در اتاق سرور باید بین ۴۰ الی ۵۵ درجه باشد.
سیستم خنک کننده اتاق سرور
جهت پیاده سازی تجهیزات خنک کننده مرکز داده یا اتاق سرور در قدم اول نیاز به مشخص نمودن بخش‌هایی‌ست که باید خنک نگه داشته شود. سیستم‌های موجود در اتاق سرور همچون سرورها خود دارای تجهیزات تهویه داخلی توسط فن هستند. طراحی این سیستم‌های تهویه به این صورت است که هوا را به درون می‌کشد و از قسمت بیرونی سیستم که در خارج از محیط قرار گرفته می‌شود به بیرون هدایت می‌شود. به این صورت که هوای سرد را از بخش جلویی به درون اتاق می‌کشد و هوای داغ را به بیرون هدایت می‌کند.
راهرو سرد و گرم اتاق سرور چیست؟
در اتاق‌های سرور نحوه چیدن رک‌ها به صورت به هم چسبیده است. بعد از انجام چیدمان رک‌ها در قسمت جلویی و همینطور پشت رک‌ها راهروهایی باید ایجاد گردد، که با توجه به توضیحات گفته شده، راهرو قسمت جلوی رک‌ها جهت کشیدن هوای سرد به درون سیستم است، که آن بخش را راهروی سرد می‌نامند و بخش راهرو پشتی رک‌ها که گرمای به وجود آمده از سیستم‌ها به آن قسمت انتقال می‌یابد را راهروی گرم می‌نامند.
سیستم خنک کننده اتاق سرور
سیستم خنک کننده اتاق سرور دارای مدل‌های گوناگونی جهت پیاده سازی می باشد، که با توجه به موارد مختلف مناسب ترین روش را به اجرا در می‌آوریم.
کولر گازی
این روش به دلیل کم هزینه بودن آن در خنک ساختن، در اتاق‌های سرور با ابعاد کوچک مانند سیستم خنک کننده بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. کولر گازی دارای دو بخش پنل و کندانسور است. کندانسور در محیط بیرونی کولر نصب می گیردد و پنل‌ها در مقابل رک‌ها نصب می‌گردد. در این روش جهت خنک سازی بهتر توصیه می‌گردد از دو عدد کولز گازی استفاده نمایید. البته کولرهای گازی مختص به استفاده اتاق سرور نیستند.
با در نظر گرفتن اینکه اتاق سرور به شکل ۲۴ ساعته در حال کار کردن است، امکان ایجاد مشکل و خرابی در سیستم بالاست. دلیل استفاده از کولر گازی دوم به خاطر خراب شدن احتمالی کولر اول و وارد شدن کولر گازی دوم جهت خنک کردن اتاق سرور است. جهت بالا بردن طول عمر کولرهای گازی توصیه می‌گردد که تایم مشخصی برای کار کردن آن ها به صورت چرخشی تعیین شود.
معایب استفاده از کولر گازی در اتاق سرور:
- پایین آوردن رطوبت: رطوبت موجود در اتاق سرور را می‌گیرد.
- امکان خرابی: با در نظر گرفتن این موضوع که کولرهای گازی جهت کار طولانی مدت ساخته نشده اند. احتمال خراب شدن در آنها بالاست.
- فیلتر کردن هوا: کولرهای گازی دارای سیستم فیلتر هوا نیستند، اما در تجهیزات تهویه دیتاسنتر فیلتر هوا به دلیل وجود سیستم فیلتراسیون امکان پذیر است.
کولر گازی مناسب اتاق سرور
تهیه کولر گازی استاندارد جهت استفاده در اتاق سرور رعایت کردن چند مورد بسیار مهم است:
- برند کولر گازی: تهیه بهترین برند از کولر گازی برای استفاده در اتاق سرور از مهم‌ترین موارد در خصوص کار طولانی مدت کولر گازی‌ست.
- کولر گازی اینورتر دار: این مدل از کولر گازی‌های موجود به غیر از صرفه جویی در مصرف برق در فصل سرما نیز دارای بهترین کارکرد هستند.
- انتخاب ظرفیت مناسب: کولر گازی‌های با ظرفیت کم تر از مقدار مشخص شده به غیر از گرم کردن اتاق سرور سبب فشار آمدن به کولر نیز می‌شود.
سیستم سرمایش اتاق سرور از کف Down Flow
در این فرآیند هوای سرد به قسمت زیرین کف کاذب اتاق سرور هدایت می‌شود و یا توسط کانال‌هایی که در بخش جلویی رک ها وجود دارد به قسمت روبروی رک کشیده می شود. تایل های موجود در قسمت ابتدای رک‌ها که به شکل سوراخ دار و یا پنلی هستند سبب بیرون فرستادن هوای تولید شده به بیرون از اتاق سرور می‌شوند. جهت بیرون فرستادن هوای داغ در بخش پشتی و قسمت بالای راهروی گرم شده ، سیستم فن جهت کشیدن هوا را پیاده سازی کرد.
سیستم سرمایش اتاق سرور از پنل بین رک In Row
در این مرحله پنل‌های موجود جهت تهویه به صورت ایستاده بین هر دو رک قرار داده می‌شود. این پنل‌ها جهت ایجاد شکلی زیبا شبیه به رک‌ها ساخته شده اند.
سیستم سرمایش اتاق سرور از داخل رک
در این روش نیز در خنک سازی اتاق سرور از قسمت پایینی به بخش داخلی رک فرستاده می‌شود. تجهیزات جهت کشیدن هوا در قسمت بالایی رک پیاده سازی می‌شود و هوای داغ ایجاد شده را به بالا و سپس به بیرون می‌فرستد.
اتاق سرد سرور
ایجاد هوای خنک و تجهیزات خنک کننده هوا دارای مصرف انرژی بسیار بالای هستند، بخشی از هوای خنک ایجاد شده از طریق سیستم به درون رک ها هدایت می‌شود و بخشی دیگر از آن صرف خنک کردن اتاق می‌شود. چنانچه امکان کوچک کردن فضا جهت خنک کردن وجود داشته باشد، می توانیم مصرف انرژی را به صورت چشم گیری کاهش دهیم.
اتاق سرد سرور عموما به صورت اتاقی شیشه ای‌ست که در اطراف رک‌ها ایجاد می‌شود. بخش بالایی و کناری رک‌ها با استفاده از اتاق سرد کاملا پوشیده می‌شود.
اهمیت سیستم سرمایش اتاق سرور
سیستم سرمایش در اتاق سرور یکی از حیاتی‌ترین عناصر برای حفظ عملکرد پایدار و ایمن تجهیزات سروری است. اهمیت این سیستم به دلیل نقشی که در جلوگیری از گرمای بیش از حد و ایجاد شرایط مطلوب برای تجهیزات الکترونیکی حساس دارد، بسیار بالاست. در ادامه دلایل اهمیت سیستم سرمایش اتاق سرور توضیح داده شده است:
1. جلوگیری از گرمای بیش از حد (Overheating)
سرورها و تجهیزات شبکه گرمای زیادی تولید می‌کنند. اگر این گرما به‌درستی مدیریت نشود، می‌تواند منجر به افزایش دمای محیط اتاق سرور شود. این مسئله ممکن است موجب کاهش عمر مفید تجهیزات و حتی آسیب‌های جدی به قطعات الکترونیکی شود.
2. حفظ عملکرد بهینه تجهیزات
تجهیزات الکترونیکی مانند سرورها و سوییچ‌ها در دماهای بالا عملکرد خوبی ندارند. سیستم سرمایش مناسب می‌تواند دمای محیط را در محدوده مطلوب نگه دارد و بدین ترتیب عملکرد پایدار و بهینه سرورها تضمین شود.
3. افزایش طول عمر تجهیزات
دمای بالا به مرور زمان باعث فرسایش و کاهش عمر قطعات سخت‌افزاری می‌شود. سرمایش مناسب می‌تواند دمای اتاق سرور را در سطح مطلوب نگه داشته و از آسیب‌های ناشی از گرمای طولانی مدت جلوگیری کند. این امر به افزایش طول عمر مفید تجهیزات کمک می‌کند.
4. پایداری و کاهش احتمال خرابی
نوسانات دمایی می‌تواند باعث خرابی‌های ناگهانی یا مشکلات در عملکرد سرورها شود. سیستم‌های سرمایشی کارآمد باعث پایداری دمای محیط شده و ریسک خرابی‌های غیرمنتظره را کاهش می‌دهند، که این امر در حفظ دسترسی به داده‌ها و جلوگیری از قطعی خدمات بسیار مهم است.
5. بهبود بهره‌وری انرژی
سیستم‌های سرمایشی مدرن به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که نه تنها دمای اتاق سرور را کنترل می‌کنند، بلکه می‌توانند مصرف انرژی را بهینه کنند. بهبود بهره‌وری انرژی در سیستم سرمایش می‌تواند به کاهش هزینه‌های انرژی و عملکرد سبزتر و پایدارتر دیتاسنتر کمک کند.
6. حفاظت از داده‌ها و سرویس‌های حیاتی
تجهیزات سروری که در اتاق سرور نصب شده‌اند، مسئولیت نگهداری و پردازش داده‌های مهم و اجرای سرویس‌های حیاتی را دارند. در صورتی که این تجهیزات به دلیل گرما از کار بیفتند، ممکن است داده‌ها از دست بروند یا سرویس‌های حیاتی دچار اختلال شوند. یک سیستم سرمایشی مناسب، از این نوع مشکلات جلوگیری می‌کند.
فضای مورد نیاز برای سیستم‌های خنک کننده اتاق سرور و دیتاسنتر بر اساس استاندارد ANSI/BICSI 002-2019
فضای مورد نیاز برای سیستم‌های خنک کننده متناسب با ظرفیت و سطح مورد نیاز خواهد بود. فضای اتاق مورد نیاز به عنوان مثال برای سیستم خنک کننده برابر 1000 متر مربع (10000 فوت مربع) است.
با این حال، تغییرات بزرگ در چگالی توان رک فرضی احتمالاً منجر به انتخاب‌های طراحی متفاوتی خواهد شد.
سیستم خنک کننده نیز یک نکته کلیدی این است که باید در نطر گرفته شود، با افزایش چگالی توان رک، بار حرارتی آن و هوا نیز افزایش می‌یابد.
روش‌های تولید سرمایش
هوای سرد ایجاد شده از طریق سیستم‌ها به دو صورت تولید می‌شود: سرد کننده آبی و سرد کننده هوایی
- روش خنک سازی آبی
در این روش همانند موتور ماشین از آب جهت مبادله گرما استفاده می‌گردد. روش خنک سازی آبی در واحدهایی که دمای سرد زیادی احتیاج دارند و یا امکان دسترسی به آب بسیار راحت و مناسب است. آب سرد به درون لوله‌ها وارد می‌شود و پس از گرفتن گرما به درون رودخانه فرستاده می‌شود. در برخی موارد نیز به سیستم برگشته و بعد از سرد شدن، مجددا به درون لوله ها هدایت می‌شود.
- روش خنک سازی هوایی
در این روش، خنک سازی هوایی عملکردی همانند یخچال دارد، هوا به درون مسیری پیچ دار وارد می‌گردد و بعد از سرد شدن به پنل‌های سرد کننده درون اتاق سرور فرستاده می‌شود. عملکرد کولرهای گازی نیز این چنین است.
چگونه سیستم سرمایش اتاق سرور باعث صرفه جویی در تجارت شما می‌شود؟
اغلب ما معتقدیم که سیستم تهویه هوا اتاق سرور می‌تواند جریان ثابت هوای خنک را تحویل دهد. اما سرمایش اتاق سرور متفاوت است. برای کاهش دما و جلوگیری از گرمای بیش از حد سرورها، اتاق‌های سرور نیاز به خنک کننده بیشتری دارند.
یکی از بزرگ‌ترین نگرانی‌های هر شرکتی که به کامپیوتر وابسته است، باید سرمایش اتاق سرور و نحوه حفظ دمای مناسب در همه زمان ها باشد. همه ما میدانیم که گرمای زیاد باعث کاهش طول عمر تجهیزات اتاق سرور می‌شود. از دست دادن سرور به دلیل گرمای بیش از حد، یک مشکل بزرگ با هزینه زیاد را به وجود میآورد.
اگر سیستم تهویه هوا تأسیسات شما در نگهداری دمای متعادل در اتاق سرور کافی نباشد، واحدهای اضافی لازم است تا وظیفه خود را بدون نقص انجام دهند.
چند راهنمایی برای پیدا کردن سیستم سرمایش اتاق سرور وجود دارد:
یک واحد تهویه هوا قابل حمل خریداری یا اجاره کنید یا یک کولر نقطه ای را برای اتاق‌های سرور خود اجاره کنید.
یک سیستم کنترل و مانیتورینگ اتاق سرور برای سرور ها و محیط خریداری کنید.(شرکت فراز شبکه کارنو برای این مشکل راه حلی ارائه داده است. این شرکت با تولید و طراحی سیستم کنترل و مانیتورینگ اتاق سرور کارنولاجیک به کمک صاحبان اتاق سرور آمده است).
برای اتاق سرور خود جهیزات مناسب خریداری کنید و به این تجهیزات به چشم سرمایه گزاری نگاه کنید که قرار است کسب و کار شما را توسعه دهند.
یک دقیقه وقت بگذارید و با ما تماس بگیرید تا شما را راهنمایی کنیم که چه کاری انجام دهید تا بتوانید به اتاق سرور خود در هر لحظه و در هر مکان دسترسی داشته باشید و گزارش روند کار را در اتاق سرور داشته باشید و اینکه درصورت بروز هر گونه حادثه ای اولین کسی باشید که مطلع می‌شوید.
در ادامه نکاتی درباره خنک نگه داشتن و سیستم سرمایش اتاق سرور بیان می‌کنیم:
برای شروع کار، اطمینان حاصل کنید که اتاق سرور و رک‌ها جریان هوای کافی را از سیستم های AC و سیستم تهویه هوا دریافت می‌کند. باید اطمینان حاصل کنید که اتاق منفذ ورودی و بازگشت اختصاصی خود را دارد. در مرحله بعد لازم است که دمای اتاق سرور اندازه گیری شود و سپس با دمایی که به عنوان دمای استاندارد اتاق سرور تعیین شده است، مقایسه می‌شود.
اگر دمای اندازه گیری شده با دمای استاندارد اتاق سرور متفاوت باشد به معنی این است که سیستم تهویه هوا اتاق سرور به درستی کار نکرده و می تواند خساراتی به تجهیزات و سرور ها وارد کند. دمای اتاق سرور می تواند تنها یک درجه یا نهایت دو درجه با دمای استاندارد متفاوت باشد. برای کنترل و مانیتورینگ لحظه ای دما می توانید سیستم های کنترل و مانیتورینگ اتاق سرور تهیه و نصب کنید.
طراحی چیدمان اتاق سرور با راهروهای سرد و گرم را در نظر داشته باشید
تنظیم راهروهای گرم و سرد روشی برای قرار دادن رک های سرور است. به گونه ای که اگر چندین خط از رک و قفسه های سرور وجود داشته باشد، باید اطمینان داشته باشید که هوای گرم به خارج و هوای سرد به داخل هل داده می شود و تهویه هوا به درستی انجام می‌شود. این امر فقط در مورد اتاق سرورهایی‌ست که دارای چندین قفسه سرور هستند اعمال می‌شود، اما همین مفهوم را میتوان در مورد اتاق سرورهای کوچک‌تر نیز اعمال کرد.
تهویه اتاق را در نظر بگیرید و جهت جریان هوای ورودی و خروجی اتاق را مطابق با طرفین اتاق که دریچه‌های ورودی هوای سرد و ورودی‌های برگشت هوای گرم است، برنامه ریزی کنید. راه حل شما به اندازه اتاق شما و چه تعداد قفسه سروری اشغال می‌کند، بستگی دارد. اما مفهوم آن ساده است. هوای گرم نباید از یک سرور به داخل ورودی هوای سرد دیگر سرایت کند.
نحوه کار سیستم سرمایش اتاق سرور
یکی از پرهزینه ترین قسمت های اتاق سرور، راه اندازی سیستم سرمایش آن است و البته مهم ترین قسمت یک اتاق سرور!
حتی اگر مدت زمان کوتاهی سیستم سرمایش اتاق سرور از کار بیفتد، امکان دارد دمای سرورها به 50 الی 60 درجه برسد که می تواند خسارات زیادی وارد کند و حتی باعث ازکار افتادن سرورها شود.
همانطور که می‌دانید بهترین دما برای اتاق سرور و تجهیزات طبق استاندارد بین 20 الی 24 درجه است. اما شرکت گوگل نظر متفاوتی دارد. او دمای 25.6 درجه را برای سرور های خود در نظر گرفته است و در همه این سال‌ها همین دما را برای اتاق سرور خود در نظر داشته است. شرکت گوگل بزرگ‌ترین سرور ها را داراست.
سیستم سرمایش اتاق سرور دارای قسمت های مختلفی است. قسمت‌های مختلف سیستم سرمایش باید در کنار یکدیگر کار کنند تا نتیجه مطلوب که همان گرفتن گرما و تولید سرما است را ارائه دهند.
سیستم‌های سرمایش به 4 قسمت تقسیم می‌شوند
به طور کلی سیستم‌های سرمایش به 4 قسمت تقسیم می‌شوند: اواپراتور، کمپرسور، کندانسور و شیر برقی
همانطور که می دانید برای ایجاد سرما باید تبدیل حالت رخ دهد. یعنی یک ماده با گرفتن گرمای محیط به ماده ای با حالت دیگر تبدیل شود. به عنوان مثال آب گرمای محیط را می گیرد و به بخار تبدیل می‌شود و این در شرایط مطلوب باعث خنک شدن محیط می شود. در سیستم سرمایش اتاق سرور و یا حتی اسپیلت‌ها از گاز فرئون استفاده می‌شود. حال باید سیستمی وجود داشته باشد تا گاز را با فشار به مایع تبدیل کند.
در سیستم سرمایش اتاق سرور یک قسمت به نام کمپرسور وجود دارد. این کمپرسور با استفاده از کیستون گاز را از یک سمت وارد می کند و سپس با ایجاد فشار آن را به مایع تبدیل می کند. نکته ای که وجود دارد این است که هر چه دمای گاز بیشتر باشد، تبدیل کردن آن به مایع سخت‌تر می شود، بنابراین برای تبدیل گار فرئون به مایع نیاز است با استفاده از کمپرسور فشار را تا حدی بالا ببریم تا گاز در دمای محیط هم به مایع تبدیل شود.
مرحله بعدی
مرحله بعدی سیستم سرمایش اتاق سرور استفاده از اواپراتور است. . اواپراتور به صورت لوله‌های مارپیچی‌ست که با استفاده از این لوله‌ها انتقال حرارت صورت می‌گیرد. داخل لوله ها مایع مبرد یا گاز جریان دارد و همین امر باعث سرمازایی می‌شود. لوله‌ها گرما را از محیط می گیرند و گاز درون لوله‌ها به مایع تبدیل می‌شود. حال گاز گرم درون لوله ها قرار دارد که برای سرد شدن گاز به یک کندانسور در محیط بیرون نیاز است. این کمپرسورگاز را به دمای محیط می رساند و سپس گاز سرد شده به درون کمپرسور هدایت می‌شود. کمپرسور در هر قسمت از اتاق سرور می‌تواند قرار بگیرد
اپراتور در سیستم سرمایش اتاق سرور بهتر است در کدام قسمت قرار بگیرد؟
برای خنک کردن اتاق سرور یک روش این است که کلی محیط اتاق سرور را خنک کنید. روش دوم این است که تنها تجهیزاتی که نیاز است خنک شوند را خنک کنید. حا لا با توجه به انتخاب روش میتوان مکان اواپراتور را تعیین کرد. دستگاه خنک کننده باید در نزدیک‌ترین مکان نسبت به رک یا سرور قرار دهیم.
میتوان تاقکی درون اتاق سرور طراحی کنیم که سرورها و رک‌ها درون آن قرار بگیرد. داکت اسپیلت در سقف قرار بگیرد و سرمایش اتاق از سقف صورت بگیرد. اما این عمل امنیت اتاق را کاهش می‌دهد.
بهتر است اواپراتور بیرون اتاقک قرار بگیرد تا تداخل در امنیت اتاق ایجاد نشود. روش دیگری که برای سرمایش وجود دارد، سرمایش از کف است. در سرمایش از کف لوله‌ها زیر کف قرار می‌گیرند و سرما را از کف به محیط انتقال می‌دهند.
سرمایش از کف تقریبا روش مقرون به صرفه است و مصرف انرژی را تا حدودی کاهش می‌دهد. همچنین این نوع سرمایش عمر طولانی‌تری دارد و کاملا بی‌صدا و مناسب برای اتاق سرور است.