ايتنا - چیلر دیتاسنتر چیست؟

---------------- رپرتاژ آگهی -----------------

چیلر دیتاسنتر و مرکز داده

دیتاسنتر یا مرکز داده یا اتاق سرور به فضایی اطلاق می‌شود که حجم بالایی از سرورهای کامپیوتری و تجهیزات شبکه‌ و داده پردازی با استفاده از امکانات زیرساختی و ارتباطی برای رایانش و میزبانی مجموعه‌ بزرگی از دیتاها، در کنار یکدیگر قرار داده شده اند. این تجهیزات در حین کارکرد، حجم بسیار بالایی از حرارت را تولید میکنند که به جهت حفظ سلامت فیزیکی سرورها و تجهیزات داده پردازی، می بایست خنک شوند. در دیتاسنترهای بزرگ،
عموما از چیلر دیتاسنتر جهت تهویه دیتاسنتر و تامین سرمایش مرکز داده استفاده میشود.
چیلر (Chiller) به ماشینی اطلاق می شود که از طریق یک سیکل ترمودینامیکی، گرما را از مبرد داخل سیکل تبرید به محیط بیرون منتقل می کند. سپس این مبرد سرد شده بواسطه گردش درون یک مبدل حرارتی به نام اواپراتور، جهت خنک کاری آب مورد استفاده قرار می گیرد. در واقع چیلر گرما را از محیط داخل گرفته و به محیط بیرون منتقل می کند. پس می توان چیلر را نوعی پمپ انرژی حرارتی در نظر گرفت که محصول خروجی آن آب سرد است.
چیلر دیتاسنتر نوعی از چیلر های تراکمی است که به صورت ویژه در مراکز داده و دیتاسنتر های آبی یا چیلد واتر به کار می رود. چیلر ماشین تولید کننده برودت و سرمایش دیتاسنتر های بزرگ است. چیلر دیتاسنتر جهت سیستم سرمایش رک و سیستم سرمایش اتاق سرور و تامین آب چیلد مورد نیاز تجهیزات مخابراتی و کولینگ مراکز داده به صورت عمده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

چیلر تراکمی دیتاسنتر

چیلر تراکمی دیتاسنتر می بایست در طول کلیه ساعات شبانه روز در کل روزهای سال کار کرده و تولید برودت و سرمایش نمایند. به دلیل حساسیت بسیار بالای مراکز داده، این چیلر ها دارای کنترلر های بسیار پیشرفته ای هستند و قابلیت کنترل و مانیتورینگ از راه دور را نیز دارند. چیلر دیتاسنتر، گاها به نام چیلر دائم کار صنعتی تهویه دقیق نیز خوانده میشوند.

سیکل تبرید تراکمی بخار

تولید سرمایش و آب چیلد در سیکل تبرید چیلر تراکمی بر مبنای سیکل تبرید تراکمی بخار می باشد. در شکل زیر شماتیک سیکل تبرید تراکمی بخار ایده آل نشان داده شده است. این سیکل سرمایش دارای دو سطح فشار بالا و فشار پایین است. به صورت کلی، از خروجی لوله دیسچارج کمپرسور تا قبل از لوله ورودی شیر انبساط یا اکسپنشن ولو، قسمت فشار بالا و بعد از خروجی شیر انبساط تا قبل از لوله مکش یا لوله ساکشن کمپرسور، بخش فشار پایین سیکل تبرید می باشد.
کمپرسور وظیفه افزایش فشار مبرد از بخش فشار پایین به فشار بالا و شیر انبساط وظیفه شکستن فشار مبرد و انتقال آن از بخش فشار بالا به فشار پایین را بر عهده دارد.

نحوه کار چیلر تراکمی و فرآیند تولید برودت

در چیلر دیتاسنتر، مخلوط آب و ضد یخ وارد اواپراتور پوسته لوله چیلر می شود. در اواپراتور، مبرد که در دمایی پایین تر از مخلوط آب و ضدیخ می باشد، انرژی گرمایی را از آب گرفته و از فاز مایع مبرد به فاز میرد گازی تبدیل میشود. در این فرآیند، دمای آب موجود در اواپراتور کاهش می یابد و از چیلر دیتاسنتر خارج میشود.
اساس کار چیلر تراکمی بخار، گردش جریان سیالی به نام مبرد در سیکل تبرید تراکمی بخار یا همان چرخه کارنو می باشد و بر پایه چهار بخش اصلی شامل کمپرسور، کندانسور ، شیر انبساط و اواپراتور تشکیل می گیرد. به اینصورت که بخار یا گاز ساکشن توسط کمپرسور چیلر متراکم شده و پس از افزایش فشار و دما، برای دفع حرارت به محیط بیرون وارد کندانسور می گردد. این چنین دمای مبرد کاهش می یابد و با از دست دادن حرارت بیشتر به فاز مایع مبرد تبدیل می شود. سپس از شیر انبساط جهت طی فرآیند اختناق عبور کرده و با افت فشار ناگهانی ایجاد شده، تبدیل به فاز مایع به همراه بخار کم فشار میگردد.
در نهایت مخلوط مایع و بخار حاصل با دمای کمتر وارد اواپراتور می شود و با جذب گرمای مخلوط آب و ضدیخ، کاملاً تبخیر می شود. به این ترتیب بعد از تکمیل فرایند سرمایش در اواپراتور، بخار مبرد به لوله ساکشن کمپرسور باز میگردد.
در کندانسور های هوا خنک، سیال خنک کن مبرد گاز ، هوا است که در این حالت، کندانسور چیلر به صورت کویل فین پلیت و یا کویل میکروچنل ساخته میشود، در کندانسور های آب خنک، سیال خنک کن آب است که توسط برج خنک کن دمای آن نزدیک به دمای تر محیط نزدیک میشود و جهت خنک کردن مبرد گازی در کندانسور چیلر تراکمی آب خنک مورد استفاده قرار میگیرد.
کندانسور آب خنک می تواند به صورت پوسته و لوله باشد و گاها جهت کاهش ابعاد چیلر تراکمی، به صورت مبدل پلیت Plate Heat Exchanger مورد استفاده قرار می گیرد. البته خطرات رسوب گرفتگی در کندانسور پلیت بیشتر از کندانسور پوسته لوله است.
مبرد خارج شده از کندانسور چیلر که در فاز مایع است، و دارای دما و فشار بالا است، از شیر انبساط عبور می کند و فشار آن کاهش می یابد. این کاهش فشار، منجر به کاهش دما شده و مبرد خنک وارد لوله های اواپراتور می شود و مجددا می تواند حرارت را از آب (هر سیال مایع در حال چرخش در اواپراتور) را گرفته و آب را خنک کند.
معمولا چیلرهایی که در کشور در مراکز داده و دیتاسنترها مورد استفاده قرار می گیرند، عموما از نوع تراکمی هوا خنک هستند. این چیلرهای تراکمی مرکز داده دارای تجهیزات کنترلی هستند که در طول سال و با تغییرات دمایی، می توانند آب چیلد مورد نیاز مرکز داده را با دمای ثابت تامین نمایند.
از این جهت، این چیلرهای دیتاسنتری، به چیلر دائم کار صنعتی نیز مشهورند. در این چیلرهای تراکمی در واقع دو سیکل در حال کار وجود دارد، سیکل تبرید داخلی چیلر که مربوط به مبرد است و سیکل دوم مربوط به سیکل خنک کردن آب چیلد که در بین چیلر دائم کار مرکز داده و تجهیزات خنک کننده اتاق سرور و مرکز داده در جریان است.

چیلر تراکمی مرکز داده

از کاربردهای چیلر تراکمی در صنعت، استفاده از چیلر تراکمی برای تامین برودت مورد نیاز دستگاه های خنک کننده تجهیزات شبکه و مخابراتی است. در مراکز داده پردازی و دیتاسنتر که در آنها سرورهای شبکه و ذخیره سازی نصب و راه اندازی گردیده است، حجم بسیار بالایی از حرارت تولید میشود. این حرارت در صورتی که از محیط خارج نشود و مجددا توسط سرورها مورد استفاده قرار گیرد.
به دلیل دمای بالا هوای ورودی به سرورها، این دما سبب می‌شود که عملکرد سرورها تحت تاثیر قرار گیرد و در نهایت سرورهای دیتاسنتر و مراکز داده پردازی Fail می‌شوند. بدین جهت هوای اتاق های سرور می بایست توسط سیستمهای سرمایش مرکز داده، خنک شده و مجددا با دما و رطوبت استاندارد به سرورها تحویل داده شود.
در دیتاسنترهای بزرگ با ظرفیت و چگالی حرارتی بالا، عمدتا سیستم سرمایش مرکز داده مبتنی بر روش چیلد واتر یا مخلوط آب سرد و ضدیخ است. برای تامین آب چیلد الزاما از چیلر دیتاسنتر استفاده میشود. چیلرهای تراکمی ویژه مرکز داده، دارای ویژگی هایی خاص می باشند که براساس نیازمندی های مرکز داده، این ویژگی ها در آنها طراحی و گنجانده شده است که در ادامه.
به عنوان مثال ، با توجه به حساسیت بسیار بالای عملکرد بدون وقفه سیستم سرمایش مرکز داده در زمان بهره برداری، کلیه قطعات از با کیفیت ترین قطعات موجود انتخاب می شوند. کلیه بخش های دستگاه چیلر دیتاسنتر توسط سامانه های مانیتورینگ و BMS مراکز داده براساس پروتکل های ModBus و SNMP و TCP/IP بایستی پایش شود. هرگونه خطا و آلارمی که در دستگاه چیلر مرکز داده موجود باشد، سریعا به بهره برداران اطلاع داده شود.
چیلر تراکمی دیتاسنتر، قابلیت کارکرد در کل سیال و در کلیه شرایط آب و هوایی را دارا است. هر گونه نوسانات دمایی در اقلیم محل نصب در صورتی که در زمان طراحی در نظر گفته شده باشد، مانند تغییرات فصل هیچگونه تاثیری بر روی عملکرد چیلر دیتاسنتر ندارد و دستگاه چیلر بایستی بتواند در کلیه شرایط آب چیلد با دمای ثابت مورد نیاز مرکز داده را تولید نماید.
از دیگر ویژگی های چیلر مرکز داده، قابلیت کارکرد دستگاه و عدم اختلال در فرایند خنک کاری با مواد شیمیایی موجود در آب مانند ضدیخ و Inhibitor ها می باشد. که در هنگام ساخت و تولید دستگاه چیلر صنعتی دیتاسنتر توسط سازنده، این الزامات دیده شده و قطعات داخلی دستگاه چیلر صنعتی دیتاسنتر بر این اساس انتخاب شده و تولید میشوند.

مداربندی سیستم سرمایش مرکز داده

در زمان طراحی سیستم سرمایش دیتا سنتر بر اساس استراتژی آبی یا چیلد واتر، تجهیزات گوناگونی در یک سیستم خنک کننده چیلدواتر دیتاسنتر و مرکز داده می بایست در نظر گرفته شود و در نهایت در سیکل سرمایش نصب و راه اندازی گردد. در ادامه به صورت مبسوط در مورد بخش های گوناگون سیستم سرمایش آبی دیتاسنتر و تجهیزات سیکل سرمایش آبی توضیح داده می شود.

اجزا مدار هیدرولیک دیتاسنتر

بخش های اصلی سیستم کولینگ آبی دیتاسنتر شامل چیلر دیتاسنتر، پمپ های اولیه و ثانویه، بافر تانک آب واسط یا مخزن واسط، دستگاه های خنک کننده InRow و یا پکیج مخابراتی Down Flow و دستگاه آبسازی صنعتی می باشد.
البته در حاضر عمده دیتاسنترهای کشور ایران، از دستگاه آبسازی صنعتی استفاده نمی کنند و به جای آن از یک سختی گیر رزینی استفاده می کنند که مسائل و مشکلات خاص خود را به همراه دارد.
مدار بندی پایپینگ چیلد واتر در سیکل های سرمایش صنعتی و سرمایش دیتاسنتر، به پیکربندی اولیه – ثانویه یا Primary-Secondary مشهور است. در این پیکر بندی که در شکل زیر مشخص شده است، مدار لوله کشی دارای دو مدار مجزا است که توسط یک لوله به نام BYPASS و یا بافر تانک از همدیگر تفکیک شده است.
در مدار بندی لوله کشی چیلد واتر سیستم سرمایش دیتاسنتر، به جای استفاده از لوله کنار گذر، از مخزن آب بافر تانک استفاده می شود که دلایل این انتخاب را می توان در جای خود بحث و بررسی نمود.
آب چیلد بازگشتی از مخزن ذخیره یا بافر تانک توسط پمپ مدار اولیه وارد چیلر تراکمی دائم کار دیتاسنتر می شود. در چیلر دیتاسنتر، آب چیلد در حدود 5 درجه سانتیگراد خنک تر میشود و از اواپراتور چیلر خارج می شود و مجددا به مخزن بر می گردد و چیلر تراکمی تا زمانی به کار خود ادامه می دهد که دمای آب مخزن به 10 درجه سانتیگراد برسد.
البته به دلیل الگوریتم های کنترلی چیلر، در عمل این اتفاق نمی افتد و دمای آب داخل مخزن همواره 10 درجه سانتیگراد نمی باشد، بلکه بیشتر از این مقدار است که بستگی به طراحی سازنده چیلر دیتاسنتر و نوع سیستم کنترلی چیلر در نظر گرفته شده دارد.
در زمانی که آب بافر تانک خنک می‌باشد، آب چیلد توسط پمپ های مدار ثانویه به سمت دستگاه های خنک کننده InRow و پکیج مخابراتی کف زن آبی InRoom فرستاده میشود. دستگاه ها و یا ترمینال های خنک کننده دیتاسنتر، حرارت ناشی از سرورها در داخل دیتاسنتر را به آب چیلد منتقل نموده و مجددا آب که دمای آن افزایش یافته است را به سمت بافر تانک منتقل می کنند.
نکته اساسی در مورد بافر تانک اینست که به دلیل اینکه حجم آب بافر تانک در مقایسه با حجم آب ورودی بسیار بیشتر است، بنابراین دمای آب داخل بافر تانک تغییرات زیادی ندارد و از این جهت میتوان بافر تانک را مانند یک خازن در نظر گرفت که نوسانات دمایی مرکز داده را می تواند کنترل کند و از وارد شدن نوسانات دمایی به اواپراتور چیلر و خرابی کمپرسور جلوگیری نماید.
دستگاه آبسازی مرکز داده، وظیفه تامین آب چیلد با مشخصات فیزیکی و شیمیایی مناسب جهت سیکل کولینگ آبی دیتاسنتر و همینطور کنترل مشخصات فیزیکی آب جهت جلوگیری از بروز هرگونه مشکل در زمان بهره برداری اتاق سرور را بر عهده دارد. این دستگاه کلیه عملیات مورد نیاز جهت تامین آب بدون سختی و رسوب، تزریق ضد یخ و همچنین تزریق مواد شیمیایی مورد نیاز سیکل سرمایش مرکز داده و اتاق سرور را بر عهده دارد. همچنین تا حد بسیار زیادی تغییرات در خواص شیمیایی و فیزیکی آب را توسط حسگرها و سنسورهای خود تشخیص می دهد و آلارم های لازمه را به سیستم مانیتورینگ ارسال نماید.
جهت کنترل ظرفیت دستگاه های خنک کننده InRow و پکیج مخابراتی In Room میتوان از شیرهای سه راهه و شیرهای دو راهه موتوری استفاده نمود. این شیرهای برقی با استفاده از تغییر دبی ورودی آب چیلد به داخل کویل دستگاه سرمایش دیتاسنتر، ظرفیت مورد نیاز را کم و زیاد می کنند.

اثرات عایق کار مدار سیستم سرمایش

عموما جریان آب چیلد ورودی به اواپراتور چیلر دیتاسنتر با دمای 12 درجۀ سانتی گراد و جریان آب خروجی از اواپراتور چیلر با دمای 7 درجۀ سانتی گراد و همچنین جریان آب درون پوسته اواپراتور با دمایی بین 7 تا 12 درجۀ سانتی گراد، همگی در دمایی کمتر از دمای Wet Bulb هوای بیرون دارند. لذا، در صورت عدم عایق کاری، پرت حرارتی از آب چیلد و ایجاد قطرات شبنم بر روی لوله ها، امری طبیعی خواهد بود.
با لحاظ نمودن این امر که در چیلر دیتاسنتر هزینۀ بسیار هنگفتی برای کاهشِ یک درجه دمای آب شده است، عایق کاری پوسته اواپراتور و لوله ورودی و لوله خروجی آب در اواپراتور و پس از نصب چیلر در محل پروژه، عایق کاری خطوط لوله رفت و برگشت آب، اهمیت فراوانی در بهره برداری حداکثری از ظرفیت چیلر دیتاسنتر را خواهد داشت. عموما در چیلر دیتاسنتر الیماکول، از عایق EPDM استفاده میشود.

سفارش تولید چیلر دیتاسنتر از شرکت الیماکول

چیلر دیتاسنتر ویژگی های دارد که از چیلر تراکمی تهویه مطبوع متمایز شده است. دستگاه چیلر دیتاسنتر تولیدی شرکت الیماکول، جهت تامین آب چیلد سیستم های سرمایش مراکز داده و دیتاسنتر، طراحی و تولید شده است.
برخی از ویژگی های چیلر دیتاسنتر الیماکول عبارت اند از:
- امکان سفارشی سازی براساس شرایط پروژه
- قابلیت تولید در ظرفیت های سرمایشی گوناگون
- امکان مانیتورینگ دستگاه از راه دور
- دارای شیر انبساط الکترونیک
- استفاده از PLC های پیشرفته
- امکان استفاده از سایلنسر
- دارای شاسی های فلزی مستحکم
- صفحه نمایش HMI لمسی

با توجه به حساسیت کیفیت چیلر دیتاسنتر در سرویس دهی نهایی مراکز داده، در ساخت و تولید چیلرهای هوا خنک از متریال، قطعات و تجهیزات گوناگونی استفاده می شود که عموماً متعلق به شرکت های اروپایی و آمریکایی هستند. زمان تولید دستگاه چیلر وابسته به مشخصات دستگاه و قطعات، می تواند بین یک 30 الی 90 روز در نظر گرفته شود. لذا در زمانبندی اجرای پروژه، تامین تجهیزات سیستم کولینگ و از جمله چیلر دیتاسنتر، پارامتری مهم است که بایستی در نظر گرفته شود.
شرکت الیماکول با سال ها تجربه از شرکت های پیشرو در صنعت تولید چیلر مراکز داده یا چیلر دیتاسنتر می باشد. الیماکول با پیروی از دانش فنی و استاندارد های لازم توانسته در ارائه دستگاه های تهویه مراکز داده به سازمان ها، شرکت ها و استارت آپ های مطرح، یکی از تولید کننده های برتر در صنایع برودتی و تولید انواع چیلر باشد. مهندسین الیماکول با توجه به شرایط پروژه های مختلف راهکارهای کاملاً استاندارد و مناسب پروژه را طی برنامه ریزی مطرح شده ارائه داده و اجرا پروژه را در بهترین سطح انجام می دهند. الیماکول با توجه به اتکای به دانش فنی مهندسین خود پیشرو بودن و حفظ کیفیت چیلر های تولیدی را اولویت اول خود قرار داده است. با اطمینان می گوییم که ما کیفیت محصولات خود را برای اعتماد شایسته شما همیشه در اولویت قرار خواهیم داد.
جهت آشنایی بیشتر با شرکت الیماکول تولید کننده سیستم های سرمایش دیتاسنتر، انواع چیلر به آدرس https://elimacool.com مراجعه نمایید.