محاسبه میزان هوای لازم برای تجهیزات IT اتاق سرور
یکی از کارهایی که در خصوص اتاق سرور انجام می شود اندازه گیری جریان هوای به منظور سرمایش اتاق سرور می باشد. سرمایش اتاق سرور را به کمک فن های سیستم تهویه انجام می دهند که با برق کار می کند. قیمت مصرف برق در دیتاسنتر ها تقریبا در حدود ۴۰ درصد هزینه سیستم سرمایش اتاق سرور و ۱۰ درصد کل هزینه های دیتاسنتر می باشد. بهترین راه به منظور کاهش هزینه برق در این مراکز استفاده فن های متناسب با محیط اتاق سرور می باشد.
در بعضی از مراکز فن های بزرگ تری استفاده می شود با این تصور که ممکن است در آینده نیاز به گسترش مرکز داده باشد اما موارد بسیاری نیز وجود دارد که به علت نداشتن اطلاعات و تخصص کافی در این زمینه از فن های نا مناسب و بزرگ استفاده می کنند.
به منظور تعیین اختلاف دمای ورودی و خروجی سیستم سرمایشی و مشخص نمودن مقدار گرمایی که از این سیستم ها خارج می شود یک فرمول کلی وجود دارد که در زیر به آن می پردازیم.
Q = Airflow × ΔT × cp × ρ
- Q نشان دهنده میزان گرمایی است از سیستم های سرمایشی خارج می گردد و با کیلو وات سنجیده می شود.
- Airflow نشان دهنده جریان هوا می باشد و واحد آن فوت مکعب در دقیقه می باشد. منظور از جریان هوا مقدار هوایی است که در سیستم های سرمایشی در حال جابجایی است، البته این مقدار معمولا دارای عددی ثابت است.
- ΔT نشان دهنده اختلاف دمای ورودی و خروجی به سیستم سرمایشی می باشد که واحد آن فارنهایت است. این میزان اختلاف در مراکز داده مختلف بر اساس خصوصیات سرورها و دیگر اجزای اتاق سرور مشخص می شود.
- Cp و ρ نشان دهنده ظرفیت گرمایی و چگالی هوا می باشند و دارای مقدار ثابتی هستند.
با جایگذاری مقدار تمامی موارد یاد شده فرمول ذکر شده به حالت زیر تغییر می کند.
Q = (Airflow × ΔT × ۱٫۰۸) / ۳۴۱۲
بر اساس این فرمول به میزانی که گرما از سیستم سرمایشی تخلیه شود به همان میزان جریان هوای سرد در داخل آن بیشتر خواهد شد یا به عبارتی میزان ΔT کاهش می یابد و بر عکس. بنابراین می توان گفت تعیین و اندازه گیری مقدار ΔT می تواند نقش مهمی در تعیین اندازه مناسب فن ها و واحد سرمایش داشته باشد. برای درک بهتر این مطلب به مثال زیر توجه کنید.
دیتا سنتری را در نظر بگیرید که دارای بار ۱۰۰۰ کیلو وات می باشد و قصد راه اندازی یک سیستم سرمایشی مناسب برای آن را داریم. بر اساس فرمول اگر بخواهیم شرایط این مرکز داده را بررسی نماییم، این مرکز به جریان هوایی به اندازه ۱۳۰۰۰۰ فوت مکعب در دقیقه نیاز دارد و طراحان نیز بر اساس تجربه های متعدد خود تقریبا به عددی مشابه آن دست یافته اند. البته توجه داشته باشید که با استفاده از فرمول عدد تعیین شده بدون هیچگونه افزونگی می باشد که در حالت عادی چنین نیست.
در حالت بهینه اگر جریان هوای سیستم سرمایشی ۱۳۰۰۰۰ فوت مکعب باشد به منظور برابری گرما و سرمای ورودی و خروجی از سیستم اختلاف دمای آن باید ۳۴ درجه فارنهایت در نظر گرفته شود.
در صورتی که طراح نتواند بررسی خوبی انجام دهد و نقشه نامناسبی را برای طراحی سیستم سرمایشی در نظر بگیرد به عنوان مثال جریان هوا را ۹۰۰۰۰فوت مکعب و اختلاف دما را ۳۴ درجه فارنهایت در نظر بگیرد سیستم دچار مشکلاتی خواهد شد و عملکرد مناسبی نخواهد داشت زیرا جریان هوای اتاق کافی نیست در نتیجه دما در محیط بالا رفته و خطر خراب شدن سرورها افزایش می یابد.
همچنین برقرار نبودن تعادل در سیستم سرمایشی نیز موجب بالا رفتن میزان فشار در آن شده زیرا مقدار جریان خروجی و ورودی یکسانی ندارد از این احتمال خرابی سیستم سرمایشی نیز بیشتر خواهد شد.
حال اگر تصور کنیم که طراح محاسباتی را برای سیستم سرمایشی در نظر گرفته است که در آن اختلاف شرایط به صورتی است که میزان سرمای خروجی از سیستم سرمایشی بیش از اندازه مورد نیاز محیط باشد موجب می شود که هوا بدون آنکه گرم شود دوباره به سیستم باز گردد، در این شرایط سرورها آسیب نمی بینند اما میزان مصرف برق به شدت افزایش می یابد و مقرون به صرفه نیست.
با توجه به مثال های ذکر شده نتیجه می گیریم که طراح حتما باید از تخصص و اطلاعات کافی در زمینه طراحی سیستم سرمایشی مراکز داده داشته باشد تا بتواند با در نظر گرفتن مقدار جریان هوا و اختلاف دمای محیط سیستمی را طراحی نماید که به سیستم ها آسیبی نرسد و هزینه ی اضافی را نیز برای واحد به دنبال نداشته باشد.
به منظور حفاظت از سیستم ها و جلوگیری از خسارت های فراوان بهتر است که طراحان در مورد سیستم سفارشی که طراحی نموده اند جدولی را آماده کنند و وضعیت جریان هوا و اختلاف دما را در شرایط معمولی و شرایط نامناسب در آن درج کنند تا با قرار گیری در شرایط مختلف بتوان بر اساس آن میزان هوا و اختلاف دما را تنظیم نمود تا مرکز داده دچار خسارات سنگین نگردد.
