تولید گرما یک مسئله عادی در زمان کارکرد تجهیزات الکتریکی از جمله تجهیزات موجود در مرکز داده است. با این حال، در یک دیتاسنتر، گرمای بیش از حد می تواند به سرورها آسیب برساند. در صورت بالا رفتن بیش از حد دما، سرورها ممکن است خاموش شوند و عملکرد منظم در دمای بالاتر از حد قابل قبول می تواند عمر تجهیزات را کوتاه کند. بنابراین بار سرمایشی دیتاسنتر بایستی به صورت صحیح محاسبه شده و تجهیزات لازم جهت تولید این بار سرمایشی به کار گرفته شود. مسئله مهم دیگر در مراکز داده، رطوبت بالا است. اگر سطح رطوبت خیلی کم باشد، می تواند منجر به تخلیه الکترواستاتیک، جریان ناگهانی برق بین دو جسم شود که می تواند به تجهیزات آسیب برساند. اگر سطح رطوبت بیش از حد افزایش یابد، می تواند باعث تراکم و خوردگی تجهیزات شود. گرد و غبار نیز بیشتر روی تجهیزات در رطوبت بالا جمع می شوند و انتقال حرارت را کاهش می دهند. به منظور جلوگیری از این مشکلات، نگه داشتن مرکز داده در دمای مناسب با استفاده از یک سیستم خنک کننده مناسب پیشنهاد می شود.

استانداردهای خنک کننده مرکز داده

انجمن مهندسین گرمایش، تبرید و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) دستورالعمل هایی را برای دمایی که در آن می توانید به طور قابل اعتماد یک مرکز داده را راه اندازی کنید، منتشر می کند. جدیدترین توصیه برای اکثر کلاس های تجهیزات فناوری اطلاعات (IT) دمای بین 18 تا 27 درجه سانتیگراد (⁰C) یا 64 تا 81 درجه فارنهایت (⁰F) است، نقطه شبنم-9 درجه سانتیگراد DP تا 15 درجه سانتیگراد DP و رطوبت نسبی (RH) 60 درصد. این توصیه ها برای تجهیزات در دسته بندی های ASHRAE از A1 تا A4 اعمال می شود. ASHRAE همچنین توصیه های خاصی برای کلاس های مختلف تجهیزات خود ارائه می دهد. این توصیه‌ها زمانی اعمال می‌شوند که تجهیزات روشن بوده و به تجهیزات فناوری اطلاعات اعمال می‌شود. برای کلاس A1، دمای توصیه شده 15 تا 32 درجه سانتیگراد است. محدوده توصیه شده نقطه شبنم و رطوبت نسبی 12- درجه سانتی گراد DP و 8 درصد RH تا 17 درجه سانتی گراد DP و 80 درصد RH است. برای کلاس A2، دمای توصیه شده 10 تا 35 درجه سانتیگراد است. محدوده توصیه شده نقطه شبنم و رطوبت نسبی 12- درجه سانتی گراد DP و 8 درصد RH تا 21 درجه سانتی گراد DP و 80 درصد RH است. برای کلاس A3، دمای توصیه شده 5 تا 40 درجه سانتیگراد است. محدوده توصیه شده نقطه شبنم و رطوبت نسبی 12- درجه سانتی گراد DP و 8 درصد RH تا 24 درجه سانتی گراد DP و 85 درصد RH است. برای کلاس A4، دمای توصیه شده 5 تا 45 درجه سانتیگراد است. محدوده توصیه شده نقطه شبنم و رطوبت نسبی 12- درجه سانتی گراد DP و 8 درصد RH تا 24 درجه سانتی گراد DP و 90 درصد RH است. برای کلاس B، دمای توصیه شده 5 تا 35 درجه سانتیگراد است. محدوده توصیه شده نقطه شبنم و رطوبت نسبی 8 درصد RH تا 28 درجه سانتیگراد DP و 80 درصد RH است. برای کلاس C، دمای توصیه شده 5 تا 40 درجه سانتیگراد است. محدوده توصیه شده نقطه شبنم و رطوبت نسبی 8 درصد RH تا 28 درجه سانتیگراد DP و 80 درصد RH است. در نسخه های قبلی دستورالعمل های خود، ASHRAE محدوده دمایی کمتری را توصیه کرده بود. توصیه ها در درجه اول قابلیت اطمینان و زمان به کار را به جای هزینه های انرژی در نظر می گرفتند. به مرور زمان که مراکز داده شروع به تمرکز بیشتر بر روی تکنیک های صرفه جویی در انرژی کردند، ASHRAE کلاس هایی را منتشر کرد که محدوده دمایی وسیع تری را امکان پذیر می کرد. برخی از تجهیزات قدیمی ممکن است بر اساس نسخه های قدیمی استاندارد ASHRAE طراحی شوند. هنگامی که یک مرکز داده ترکیبی از تجهیزات قدیمی و جدیدتر دارد، تشخیص اینکه از کدام توصیه‌ها استفاده شود، می‌تواند چالش‌برانگیزتر باشد. اگر ترکیبی از تجهیزات دارید، باید محدوده دما و رطوبتی را تعیین کنید که برای همه تجهیزات موجود در تاسیسات شما مناسب باشد.

محاسبه بار سرمایشی دیتاسنتر

در این بخش می خواهیم محاسبه بار سرمایشی دیتاسنتر را شرح دهیم. پس از تصمیم گیری در مورد محدوده دمایی مورد نظر، می بایست توان حرارتی تولیدی سیستم مورد استفاده در مرکز داده را تعیین نمود تا بتوان میزان ظرفیت خنک کننده مورد نیاز را مشخص کرد. برای انجام این کار، می بایست گرمای خروجی از تمام تجهیزات IT و سایر منابع حرارتی موجود در مرکز داده را تخمین زد. جمع آوری این اطلاعات می تواند منجر به این شود که به چه مقدار قدرت خنک کننده نیاز هست. تعیین این امر کمک می کند تا بتوان سیستم خنک کننده ای را انتخاب نمود که بتواند به طور قابل اعتماد نیازهای مورد نیاز را برآورده ساخته و در عین حال این امکان را می دهد که از مصرف بیش از حد ظرفیتی که به آن نیاز نیست، جلوگیری شود. با استفاده از روشی که در زیر توضیح داده شده است، هر کسی می تواند محاسبه بار سرمایشی مرکز داده را برای کمک به محافظت از تجهیزات و داده های آن انجام دهد. در اینجا نحوه محاسبه بار سرمایشی دیتاسنتر آورده شده است.

اندازه گیری حرارت خروجی تجهیزات مرکز داده

گرما که همان انرژی است را می توان با معیارهای مختلفی از جمله واحدهای حرارتی انگلیسی (BTU)، تن، کالری و ژول بیان کرد. توان خروجی حرارتی را می توان با استفاده از BTU در ساعت، تن در روز و ژول در ثانیه اندازه گیری کرد که برابر با وات است. داشتن معیارهای بسیار مختلف برای بیان گرما و خروجی گرما می تواند باعث سردرگمی شود، به خصوص اگر چندین واحد اندازه گیری با هم استفاده شوند. در حال حاضر، حرکتی در جهت تبدیل شدن واحد "وات" به روش استاندارد برای اندازه گیری گرمای خروجی وجود دارد. ممکن است همچنان داده هایی وجود داشته باشند که از اندازه گیری های دیگری استفاده می کنند. اگر داده‌هایی هست که از چندین واحد استفاده می‌کنند، باید آنها را به یک قالب مشترک تبدیل کرد. می توان آنها را به واحد استاندارد "وات" تبدیل کرد، یا ممکن است بخواهید آنها را به اندازه گیری هایی که در داده های شما رایج تر است تبدیل کنید. در اینجا نحوه انجام برخی تبدیل هایی که ممکن است نیاز داشته باشید آورده شده است: برای تبدیل واحد BTU/Hr به وات، در عدد 0.293 ضرب شود. به منظور تبدیل تن تبرید به وات، در عدد 3530 ضرب شود. برای تبدیل وات به BTU/Hr ، در عدد 3.41 ضرب شود. به منظور تبدیل وات به تن تبرید، در عدد 0.000283 ضرب شود. برق مصرفی از شبکه برق AC تجهیزات IT تقریباً همگی به گرما تبدیل می شود، در حالی که توان ارسالی از طریق خطوط شبکه ناچیز و قابل صرف نظر کردن است. بنابراین، خروجی حرارتی یک تجهیز بر حسب وات برابر با توان مصرفی همان تجهیز است. گاهی اوقات، دیتاشیت ها نیز خروجی گرما را بر حسب BTU/Hr ارائه می دهند، اما می بایست فقط از یکی از این اعداد در محاسبات استفاده گردد. استفاده از واحد وات معمولاً ساده‌ترین کار است. یک استثنا برای این قانون وجود دارد - (روترهای صوتی از طریق پروتکل اینترنت (VoIP)). ممکن است تا یک سوم برق مصرفی این روترها به پایانه های راه دور ارسال شود که باعث می شود خروجی حرارت آنها کمتر از توان مصرفی آنها باشد. تفاوت بین حرارت خروجی و توان روترهای VoIP معمولاً برای ایجاد تفاوت قابل توجهی در محاسبه شما کافی نیست، اما اگر می‌خواهید نتیجه دقیق‌تری داشته باشید، می‌توانید آن را لحاظ کنید.

محاسبه بار سرمایشی دیتاسنتر (کل سیستم)

برای محاسبه بار سرمایشی مرکز داده برای کل سیستم، باید مجموع گرمای خروجی را محاسبه کرد. برای محاسبه مجموع گرمای خروجی یک سیستم، مانند یک مرکز داده، فقط باید گرمای خروجی تمام اجزای سیستم را جمع نمود. در یک مرکز داده، این اجزاء شامل تجهیزات فناوری اطلاعات و سایر دستگاه‌ها مانند سیستم‌های منبع تغذیه بدون وقفه (UPS)، سیستم‌های توزیع برق و واحدهای تهویه مطبوع است. همچنین شامل روشنایی و افراد است. قوانین ساده ای وجود دارد که می توان برای تعیین میزان حرارت خروجی هر یک از این تجهیزات استفاده کرد. گرمای خروجی یو پی اس و سیستم های توزیع برق شامل یک تلفات ثابت و تلفاتی است که متناسب با توان عملیاتی است. این تلفات در همه برندها و مدل های این نوع تجهیزات نسبتاً ثابت است. همچنین می توان از مقادیر استاندارد برای گرمای خروجی ناشی از روشنایی استفاده کنید. این مقادیر تخمینی هستند، اما به اندازه کافی معتبر هستند که باعث خطای قابل توجهی در محاسبات بار سرمایشی دیتاسنتر نشوند. فن ها و کمپرسورها در واحدهای تهویه مطبوع مقدار قابل توجهی گرما ایجاد می کنند، اما این گرما به جای اینکه به مرکز داده اعمال شود به بیرون از سایت منتقل می شود. به همین دلیل، دستگاه های تهویه مطبوع به بار حرارتی مرکز داده اضافه نمی کنند. با این حال، گرمایی که آنها تولید می کنند، بر کارایی آنها تأثیر می گذارد. می بایست این کاهش راندمان را هنگام تعیین ظرفیت سیستم خنک کننده در نظر گرفته شود. سایر اطلاعاتی که برای محاسبه بار سرمایشی مرکز داده مورد نیاز هست، مساحت کف مرکز بر حسب فوت مربع و توان نامی سیستم الکتریکی است. می توان یک تحلیل حرارتی کامل برای تعیین توان حرارتی دقیق هر جزء در مرکز داده انجام دهید، اما یک تخمین سریع با استفاده از استانداردهای ذکر شده در بالا تمام چیزی است که برای محاسبه نیازهای خنک کننده مرکز داده یا اتاق سرور خود نیاز دارید. نتیجه با استفاده از تخمین در محدوده خطای معمول تجزیه و تحلیل دقیق تر قرار می گیرد. همچنین، این واقعیت که هر کسی می تواند با استفاده از تخمین ها بدون آموزش خاص محاسبه را انجام دهد یک مزیت است. محاسبه بار سرمایشی مرکز داده، با انجام محاسبات زیر شروع می شود: - توان برق تمام تجهیزات IT خود را اضافه کنید. این عدد برابر با گرمای خروجی است. - از فرمول زیر برای یک سیستم UPS با باتری استفاده می شود: (0.04 x میزان کل برق سیستم) + (0.05 x کل توان بار IT). (اگر دستگاهی به عنوان افزونگی استفاده شود، ظرفیت UPS اضافی در فرمول محاسبه نمی شود.) - از فرمول زیر برای یک سیستم توزیع برق استفاده می شود: (0.01 x میزان کل برق سیستم) + (0.02 x کل توان بار IT). - برای محاسبه بار حرارتی روشنایی، از مساحت کف اتاق برحسب فوت مربع یا متر مربع استفاده می شود. سپس، یکی از فرمول های زیر: 2 x مساحت کف در فوت مربع یا 21.53 x مساحت کف در متر مربع. - برای محاسبه گرمای تولید شده توسط افراد در مرکز داده، حداکثر تعداد افرادی که در یک زمان در مرکز هستند در 100 ضرب می شود. در پایان، مجموع تمام محاسبات ذکر شده در بالا، کل بار سرمایشی مورد نیاز اتاق و تجهیزات را می دهد. با توجه به مطالب بالا می توان بار حرارتی مربوط به تجهیزات یک دیتاسنتر را محاسبه نمود ولی باید در نظر داشت که آیتم های دیگری نیز می توانند در میزان بار سرمایشی مرکز داده موثر باشند. حال با مقاله بعدی با ما همراه باشید تا سایر موارد نیز مورد بررسی قرار گیرند. جهت انجام پروژه های خود در زمینه محاسبه بار سرمایشی دیتاسنتر و CFD با ما تماس بگیرید.