تهویه و سیستم کولینگ اتاق سرور
طراحی سیستم های کولینگ اتاق سرور و دیتا سنتر
تجهیزات حساس اتاق سرور در صورت قرار گرفتن در معرض دمای شدید می توانند به شدت دچار آسیب دیدگی شوند. در یک اتاق سرور استاندارد سرورها باید به طور مداوم در معرض هوای سرد قرار گیرند ، زیرا به علت تولید مقدار قابل توجهی گرما ممکن است اجزای داخلی آن ها دچار خسارات جبران ناپذیری گردد. کولینگ اتاق سرور یکی از نیازهای اساسی برای ساخت و بهینه سازی می باشد..
طراحی اتاق سرور باید به گونه ای باشد که قابلیت خروج گرما در نظر گرفته شده باشد تا در شرایط خاص به زیرساخت ها آسیب جدی وارد نشود. اگر شما اقدامات مناسب را جهت تهویه و سردسازی اتاق سرور انجام نداده باشید ، ممکن است آینده شرکت خود را با ریسک های زیادی مواجه کنید. از کار افتادن تجهیزات و حتی آتش سوزی ناشی از گرمای زیاد می تواند دو مورد از اتفاقاتی باشد که ممکن است بیفتد.
اتاق‌های سرور و یا دیتاسنتر ها بخش‌هایی هستند که به دلیل قرارگیری سرورها و یا قرارگیری حجم بسیار زیادی از قطعات الکترونیک گرمای زیادی تولید می‌نمایند این گرما متناسب با تعداد رک‌های قرار گرفته در اتاق سرور افزایش می‌یابد و به همین دلیل کولینگ اتاق سرور با ظرفیت‌های مختلف و یا با تکنولوژی‌های متفاوتی با توجه به میزان بار برودتی آنها تعیین می شود.
از آنجا که هر سیستمی دارای توانی است و توان در سیستمهای خنک کننده با واحدهای معمول خود سنجیده می شود 3 عبارت در سیستمهای خنک کننده به کار می رود که به شما شرح خواهیم داد.
1)btu
در تعریف هر BTU میزان گرمایی است که دمای یک پوند آب را در فشار یک اتمسفر یک درجه از 60 درحه فارنهایت به 61 درجه فارنهایت برساند.
در کولرهای گازی از این واحد استفاده می‌شود و هر چه عدد آن بزرگ‌تر باشد به معنی قدرت خنک کنندگی بیشتر است در واحد های مسکونی هر 12000 btu می تواند یک فضای 48 متری را خنک نماید
2)cfm
این واحد تعیین کننده میزان هوای تولید شده توسط سیستم خنک کننده با مقیاس فوت مکعب در دقیقه است که عموما از این مقیاس برای فن‌ها و یا سیستمهای هواساز استفاده می‌شود تا حجم هوا دهی را تعیین نمایند
3)TT
تن تبرید برای تجهیزات بزرگ سرمایشی از این واحد کمک می‌گیرند که چیلرها جزو این تجهیزات دسته‌بندی می شوند فارغ از طبقه‌بندی نوع چیلرها که در 2 دسته تراکمی و جذبی هستند. هر 1 تن تبرید معادل 1 ساعت کار کولر گازی 12000 خنک کنندگی ایجاد می کند.
در تعیین نوع کولینگ و روش آن طراحی های مختلف به کار گرفته می شود اما در همه روش‌ها محاسبه یکی بوده و فقط از روش های متفاوت بهره برده می شود.
در ایران عموما اتاق‌های سرور از روش‌های زیر برای خنک کردن تجهیزات استفاده می نمایند.
1)استفاده از کولر گازی یا اسپلیت
متداولترین روش در ایران بوده و با توجه به اینکه اتاق‌های سرور شرکت‌های کوچک و مراکز تجاری با ابعاد کم دارای حجم زیادی نیست، عموما یک اتاق کوچک حتی 6 متری برای قرارگیری رک‌ها انتخاب شده و با استفاده از یک یا 2 اسپلیت که به صورت خودکار کار می‌کنند دمای اتاق را در دمای مناسب، حدود 22 درجه سانتیگراد نگه می دارند.
در این روش باید چند نکته را در نظر داشته باشیم
- کولرهای اسپلیت در روند کولینگ اتاق سرور برای کاربردهای صنعتی و یا دائمی طراحی نشده‌اند، بنابراین روشن نگهداری آنها امری بسیار خطرناک است چرا که خستگی ایجاد شده در این کولرها در دراز مدت عمر کولرها را کاهش داده و می‌تواند منجر به از کار افتادگی زودهنگام کولر گردد.
- کولرهای اسپلیت به دلیل آنکه برای کار در زمان طولانی طراحی نشده‌اند، اگر برای کاربردهای صنعتی مانند خنک نگه داشتن اتاق سرور استفاده می‌شوند، باید همیشه دارای یک کولر پشتیبان رزرو باشند، تا کولر پشتیبان با سیستم کنترل اتاق سرور در شرایط بحرانی افزایش دما و یا خرابی کولر اول فعال گردد.
- برای آنکه حداقل خستگی در کولرها ایجاد گردد، به ازای هر 8 ساعت کار، باید جای کولر فعال با کولر پشتیبان تعویض گردد و این مقوله نیز جزو وظایف سیستم کنترل اتاق سرور و بخشی از کولینگ اتاق سرور است، که در صورت انتخاب درست سیستم می‌توان از قابلیت‌های آن برای کنترل کولرها همراه با سیستم درایو قدرتی بهره‌مند شد.
در هر صورت نباید هیچگاه اتاق‌های سرور را بدون وجود کولر اسپیلیت تجهیز نمود. چرا که در این صورت باید منتظر یک اتفاق در اثر از کار افتادگی کولر و خرابی تجهیزات اتاق سرور باشیم.
نکته1: در بحث کولینگ اتاق سرور ظرفیت کولرهای اتاق سرور را همیشه یک پله بیشتر از مقدار محاسبه شده در نظر بگیرید تا کولرها در شرایط بار زیاد کار کنند و امکان توسعه شبکه تا حدودی وجود داشته باشد.
نکته2:در قرارگیری مکان کولرها این نکته رعایت شود که هیچگاه پنجره‌ها رو به روی هم قرا نگیرد چرا که پرتاب باد هر کولر روی کولر روبه رو اثر منفی می گذارد و آن را زودتر از دمای مطلوب خاموش می نماید.
روش خنک کردن اتاق سرور به شیوه فوق مرسوم‌‌ترین روش در ایران است و می توان اتاق‌های سرور تمامی شرکت‌های کوچک و متوسط را نامبرد که با این شیوه کولینگ انجام می دهند.
هشدار مهم :در روش خنک سازی یا کولینگ اتاق سرور با سیستم کولرهای اسپیلیت بخاطر غیر قابل اعتماد بودن این کولرها حتما باید از یک سیستم هشدار دهنده دمای اتاق سرور بهره برد تا در شرایط بحرانی بتوان از طرق مختلف اپراتور سیستم را در جریان اتفاقات قرار داد و گرنه امکان تحمیل خسارات میلیونی یا میلیاردی به مجموعه بسیار زیاد است.
وقوع آتش‌سوزی در اتاق‌های سرور بدترین اتفاق ممکن در این اتاق‌ها است که باعث از بین رفتن تمامی تجهیزات و اطلاعات داخل اتاق شده و سرمایه مالی و اطلاعاتی بزرگی را با خود نابود می نماید جلوی این اتفاق را می توان به سادگی با استفاده از یک سیستم اعلام حریق اتاق سرور با هزینه ای بسیار ناچیزتر از قیمت تجهیزات اتاق سرور گرفت.
سیستم خنک کننده InRow
سیستم InRow یا اینرو نوعی از سیستمهای خنک‌کننده هستند که در کنار رک‌های تجهیزات قرار می‌گیرند. عملکرد این خنک کننده‌ها به گونه‌ایست که هوای گرم خارج شده از پشت رک‌ها گرفته شده و پس از خنک نمودن به جلو رک ها دمیده می‌شود.
با توجه به اینکه بین این سیستم‌ها و رک‌ها فاصله‌ای وجود ندارد و همچنین به دلیل اینکه هوای خنک دمیده شده تمام فضای مقابل رک‌ها را پوشش می‌دهد، تهویه بهتری صورت گرفته و همچنین امکان خنک‌کردن رک با دانسیته حرارتی نسبتا بالا وجود دارد. در این روش راندمان سیستم سرمایش تا حد بسیار زیادی بهبود می‌یابد.
سنسورهای دما در اتاق سرور
تعداد و مکان سنسورهای دما در اتاق سرور شما بستگی به هدفی دارد که شما در پی آن هستید. از یک سو ممکن است شما نگران این باشید که ارتقاء اخیر سیستمهای اتاق سرورتان باعث بوجود آمدن یک یا چند نقطه داغ شده باشد.
نقطه داغ، مکانی است که هوای گرم خارج شده از یکی از سرورها به ورودی هوای سرور دیگر داخل گردد. پیداست که هوای خروجی از یک سرور می‌تواند بیشتر از دمای توصیه شده توسط سازنده آن سرور باشد. از سوی دیگر، مانیتورینگ دما در یک محل خاص به منظور تشخیص خرابیِ سیستم تهویه اهمیت فراوانی دارد.
تشخیص خرابی سیستم تهویه یک نیاز اولیه و متداول است و بستگی به اهمیت آن در اتاق سرور دارد. اینکه نیازمندیِ شما چه باشد بستگی به اهداف شما دارد. تهیه نقشه کامل محیطی از اتاق سرور شما برای تشخیصِ نقاط داغ و سایر مسائل مربوط به طراحی می‌تواند مفید باشد.
یکی از انگیزه‌های اصلی برای مانیتورینگِ دما در اتاق سرور، نظارت بر سالم بودن سیستمهای تهویه شماست. برای عملکرد بهینه حتی کوچکترین اتاق سرور نیز سلامتی سیستمهای تهویه از اهمیت حیاتی برخوردار می‌باشد. عواقب از کار افتادن سیستم تهویه و یا فراموشی در روشن کردن مجدد آن بعد از انجام کارهای تخصصی در اتاق شبکه، می‌تواند بسیار جدی و پرهزینه باشد.
هر سروری که تحت چنین شرایطی کار کند ممکن است عمر کوتاهی داشته باشد و قطعات الکترونیکیِ آن زودتر مستهلک و خراب شوند. خوشبختانه شما زمان کافی برای انجام تعمیرات سیستم تهویه خود خواهید داشت در صورتیکه به موقع از خرابی‌ها باخبر شوید، چون همواره تأخیری میان از کار افتادن سیستم تهویه و افزایش دما در اتاق سرور وجود دارد.
اکثر سیستمهای تهویه نصب شده در اتاق سرور دارای خروجی‌های اتصال خشک (Dry contact) هستند که نشان دهنده وضعیت کاریِ سیستم می‌باشند. یک اتصال خشک در واقع مدار ساده ای است که جریان می‌تواند از آن عبور کند. اتصال خشک می‌تواند دو وضعیت را نشان دهد: وضعیت عادی و وضعیت هشدار.
در صورتیکه شما بیش از یک سیستم تهویه دارید، شما باید تمامی آنها را نظارت نمایید. بسیاری از دیتاسنترها و اتاق‌های سرور دارای یک سیستم اصلی تهویه، یک سیستم تهویه پشتیبان (backup) و یک سیستم تهویه سوّم می باشند. نظارت بر هر یک از سیستمهای تهویه بدین مفهوم است که شما می‌توانید به تدریج تعداد هشدارهایتان را افزایش دهید. خرابیِ سیستم تهویه اولیه نگران کننده است اما اگر سیستم تهویه پشتیبان به خوبی کار کند، مشکل خاصی رخ نخواهد داد. در صورتیکه سیستم پشتیبان نیز از کار بیافتد وضعیت ناگواری بوجود خواهد آمد.
اگر نتوانیم بطور مستقیم بر سیستم تهویه و کولینگ اتاق سرور نظارت داشته باشیم چکار باید کنیم؟ بهترین راهکار برای تشخیص خرابی سیستم تهویه، محلِ ورودی هوای سردِ سیستم تهویه به قسمت‌های خالی اتاق سرور می‌باشد. هر اتفاقی که برای سیستم تهویه رخ دهد در اینجا بصورت آشکار قابل مشاهده خواهد بود. متعاقباً شما می‌توانید از آستانه پایین دما برای هشداردهنده خود استفاده نمایید. شما زمان زیادی ندارید چون در صورت خرابی کامل تهویه، شرایط محیطی اتاق سرور بسیار سریع گرم می‌گردد ولی با این کار می‌توانید زمان باقیمانده برای تعمیر سیستم تهویه را به حداکثر برسانید.
تعداد و محل نصب سنسورها در اتاق سرور
مسئله اصلی در مانیتورینگ دما در یک اتاق سرور، دانستن دقیق محل نصب سنسورها می‌باشد. حتی در یک اتاق کوچک سرور بدون رَک و بدون راهروهای سرد و گرم نیز دما ثابت نیست. دما در محلِ ورودی تهویه می‌تواند بسیار سردتر از هوای خروجیِ سرورها باشد. در اتاق‌های بزرگ سرور که دارای راهروهای سرد/گرم هستند، نصب تنها یک سنسور کاملاً غیرمنطقی می‌باشد. در نتیجه شما نیازمند نظارت دما در مکان‌های متفاوت می‌باشید و این مکان‌ها باید تا حد امکان به سرورها نزدیک باشد.
خاموش شدن سرور در اثر گرما
بسیاری از سرورهای مدرن این قابلیت را دارند که دمای مادربرد خود را بسنجند و هنگامی که دما به سطح هشداردهنده‌ای رسید، خود را خاموش نمایند. ورود به دیتاسنتر و فهمیدن این موضوع که سرورهای شما خودبهخود خاموش شده اند می‌تواند زمان بر و سخت باشد، بنابراین بهترین راه، به کارگیری سیستمهای مانیتورینگ پیشرفته و حصول اطمینان از وجود سیستمهای تهویه و کولینگ اتاق سرور پشتیبان می‌باشد.