روش‌های عددی در کنترل دما

در مراکز داده مدیریت دما و حفظ شرایط پایدار برای تجهیزات، یکی از مهم‌ترین چالش‌های بهره‌برداری است. انتخاب روش سرمایشی مناسب نه‌تنها بر کارایی و طول عمر تجهیزات اثر می‌گذارد، بلکه می‌تواند به‌طور مستقیم هزینه‌های انرژی و نگهداری را کاهش دهد. در ادامه با سه رویکرد اصلی سرمایش Room-Oriented، Row-Oriented و Rack-Oriented و مقایسه ویژگی‌های آن‌ها آشنا می‌شوید تا بهترین تصمیم را بر اساس نیاز و شرایط مرکز داده خود بگیرید.

چشم اندازهای آینده روش‌های عددی در کنترل دما

ما با بهره‌گیری از به‌روزترین و بهترین نرم‌افزارهای تهویه مطبوع و سرمایشی، سیستم‌های سرمایش را با استفاده از روش‌های عددی دقیق در کنترل دما طراحی می‌کنیم. در این مسیر از جدیدترین روش‌های حل عددی و تحلیل Computational Fluid Dynamics (CFD) برای طراحی سیستم‌های سرمایشی و حرارتی و مدل‌سازی مراکز داده استفاده می‌شود. همچنین با رویکردی تخصصی، فرآیند تجزیه و تحلیل، بررسی و ارائه مشاوره را با هدف کاهش هزینه‌ها و افزایش بازده انرژی انجام می‌دهیم. اتکا به تجربه و دانش مهندسان کمپانی معتبر Johnson Controls کانادا، همراه با طراحی، تست و تولید کلیه محصولات سرمایشی توسط متخصصان متبحر و نخبه ایرانی در داخل کشور، تضمین‌کننده کیفیت و کارایی محصولات ماست.

مزایای شرکت‌ها در زمینه‌ی این سیستم‌ها

1) خدمات رسانی پس از فروش بسیار فعال
2) فروش لوازمهای سرمایشی
3) تأمین قطعات مورد نیاز سیستم های سرمایشی
4)دارا بودن به آزمایشگاه تخصصی به برای تست سیستم های سرمایشی مرکز داده
COOLING SOLUTIONS

با نظر به فعالیت 24 ساعته تجهیزات و لوازمات گرمازای IT در مرکز داده، توصیه میشود به منظور تأمین سرمایش مورد نیاز، ضمن همسان سازی مسیرهای جریان هوای سرد و گرم، راهکار مشخصی برای توزیع هوای سرد و جمع آوری هوای گرم در نظر گرفته شود.

به لحاظ کلی 3 روش زیر به منظور کنترل دما در یک مرکز داده استفاده می‌گردد:

1. Rack-Oriented
2. Row-Oriented
3. Room-Oriented

مزایای شرکت‌ها در زمینه این سیستم‌ها

1. خدمات‌رسانی پس از فروش بسیار فعال

2. فروش تجهیزات و لوازم سرمایشی

3. تأمین قطعات مورد نیاز سیستم‌های سرمایشی

4. دارا بودن آزمایشگاه تخصصی برای تست سیستم‌های سرمایشی مراکز داده Cooling Solutions

با توجه به فعالیت ۲۴ ساعته تجهیزات و دستگاه‌های گرمازای IT در مراکز داده، توصیه می‌شود برای تأمین سرمایش مورد نیاز، علاوه بر همسان‌سازی مسیرهای جریان هوای سرد و گرم، راهکار مشخصی جهت توزیع هوای سرد و جمع‌آوری هوای گرم در نظر گرفته شود.

به طور کلی، سه روش زیر برای کنترل دما در یک مرکز داده مورد استفاده قرار می‌گیرد:

• Rack-Oriented

• Row-Oriented

• Room-Oriented

روش‌های توزیع و بخش‌بندی هوا در سیستم سرمایشی مرکز داده

مکانیزم سیستم سرمایشی در مرکز داده، با توان عملیاتی بالا، می‌تواند به شکل توزیعی یا بازگشتی اجرا شود. برای هر مکانیزم، سه روش اصلی وجود دارد:

1) نیمه‌متمرکز (Locally Ducted)
در روش Locally Ducted، جریان هوا از طریق داکت‌های تعبیه‌شده در اطراف راهروی گرم یا سرد و متناسب با سیستم توزیع یا بازگشتی، هدایت، پخش و جمع‌آوری می‌شود.

2) متمرکز (Fully Ducted)
در روش Fully Ducted، توزیع و جمع‌آوری هوا به‌صورت مستقیم و از طریق یک مسیر بسته، مستقیماً از راهروی گرم یا سرد انجام می‌شود. این روش باعث کاهش تداخل جریان‌های هوای سرد و گرم می‌شود.

3) غیرمتمرکز (Flooded)
در روش Flooded، توزیع یا بازگشت هوا بدون استفاده از داکت‌کشی خاص انجام می‌شود. در این حالت، جریان هوا به‌صورت آزاد در فضا پخش و جمع‌آوری می‌گردد.

هر یک از این روش‌ها می‌توانند به‌صورت ترکیبی نیز به کار گرفته شوند. با این ترکیب‌ها، در مجموع ۹ حالت مختلف برای سیستم توزیع و جمع‌آوری هوا در مراکز داده به وجود می‌آید.

وظایف سیستم‌های سرمایشی مراکز داده

کار اصلی سیستم سرمایش در مراکز داده، تولید سرما و توزیع و پخش آن برای خنک‌سازی تجهیزات است. در بخش اول، یعنی تولید سرما، هر سه راهکار عملکردی مشابه دارند؛ به این معنا که میزان سرمای تولید شده دقیقاً برابر با مقدار گرمای ایجاد شده توسط تجهیزات در اتاق است.

اما در بخش دوم، یعنی توزیع هوای سرد، هر یک از سه راهکار دارای شیوه‌های خاص و منحصر به‌فرد خود هستند.

اولین رویکرد سرمایشی در مراکز داده، راهکار مبتنی بر اتاق (Room Oriented) است. در این روش، واحد سرمایشی CRAC یا Computer Room Air Conditioner وظیفه سرمایش کل اتاق را بر عهده دارد.

روش دوم راهکار مبتنی بر ردیف (Row Oriented) است که در آن، هر ردیف از رک‌ها یک واحد سرمایشی CRAC اختصاصی دارد.

روش سوم راهکار مبتنی بر رک (Rack Oriented) است که در آن، هر رک به‌طور مجزا به یک واحد سرمایشی CRAC مجهز می‌شود.

اشکالات و فواید الگوی گردش هوا به بیان تهویه نوین متناسب با نوع مرکز داده نوع راهکار:

Room-Oriented (مبتنی بر اتاق)

در این روش سرمایش به کل اتاق اختصاص داده می‌شود. مهم‌ترین ویژگی‌ها عبارتند از:

• امکان ایجاد سطح افزونگی با هزینه مناسب
• استفاده بهینه از تمام ظرفیت دستگاه
• جریان هوای آشفته (Turbulent Airflow)
• هزینه نصب مناسب، اما احتمال تداخل هوای گرم و سرد در سیستم‌های قدیمی با ظرفیت پایین
• بهره‌وری پایین به دلیل گردش مجدد هوا (Re-circulation) و مسیرهای میان‌بر (Bypass)
• وابستگی به ایجاد راهروی سرد یا گرم برای عملکرد بهتر
• عدم وابستگی به ابعاد اتاق در برخی طراحی‌ها، ولی در مدل‌های سنتی وابستگی وجود دارد
• امکان جداسازی هوای گرم و سرد از طریق راهروی جدید برای ظرفیت‌های متوسط و بالا
• عدم وابستگی عملکرد سیستم‌های سرمایشی به یکدیگر
• توزیع یکسان هوای سرد در ارتفاع

Row-Oriented (مبتنی بر ردیف)

در این روش سرمایش برای هر ردیف رک‌ها به صورت مجزا تأمین می‌شود:

• قابلیت پیاده‌سازی در فضاهای محدود
• پیش‌بینی سطح افزونگی
• تمرکز جریان هوا بر داخل رک‌ها در ظرفیت‌های متوسط و بالا
• عدم وابستگی به ابعاد اتاق
• بهره‌وری بالا به دلیل کاهش اتلاف انرژی

Rack-Oriented (مبتنی بر رک)

در این روش هر رک دارای سیستم سرمایش اختصاصی است که حداکثر کنترل بر دمای تجهیزات را فراهم می‌کند. این مدل برای دیتاسنترهایی با تراکم بسیار بالا و نیاز به سرمایش نقطه‌ای ایده‌آل است.

جدول مقایسه سیستم‌های سرمایشی مراکز داده (Room-Oriented، Row-Oriented و Rack-Oriented)

ویژگی‌ها / نوع سیستم	Room-Oriented (مبتنی بر اتاق)	Row-Oriented (مبتنی بر ردیف)	Rack-Oriented (مبتنی بر رک)
افزونگی	امکان فراهم کردن سطح افزونگی مقرون‌به‌صرفه	پیش‌بینی سطح افزونگی	افزونگی بسیار بالا، مستقل برای هر رک
بهره‌وری انرژی	پایین (به دلیل تداخل هوای گرم و سرد و Re-circulation)	بالا	بسیار بالا
ظرفیت دستگاه	استفاده بهینه از کل ظرفیت دستگاه	تمرکز بر ظرفیت متوسط و بالا در ردیف‌ها	تمرکز بر ظرفیت بالا برای هر رک
وابستگی به ابعاد اتاق	وابسته به ابعاد اتاق	بدون وابستگی به ابعاد اتاق	بدون وابستگی به ابعاد اتاق
روش توزیع هوا	جریان هوای آشفته (Turbulence)	گردش هوا متمرکز در مسیر رک‌ها	گردش مستقیم درون رک
هزینه نصب	مناسب (در مقایسه با بقیه)	متوسط	بالا
راهرو سرد/گرم	وابسته به ایجاد راهروی سرد یا گرم	نیاز کمتر به راهروی سرد یا گرم	بدون نیاز به راهروی سرد یا گرم
جداسازی هوای گرم و سرد	از طریق ایجاد راهرو جدید (ظرفیت متوسط و بالا)	جداسازی بهتر نسبت به Room-Oriented	جداسازی کامل
یکنواختی برودت	پخش یکسان در ارتفاع	یکنواختی متوسط	تمرکز کامل بر هر رک
کارکرد سیستم‌ها	عدم وابستگی به یکدیگر	عدم وابستگی به یکدیگر	کاملاً مستقل برای هر رک