سیستم‌های خنک کننده دقیق مربوط به مرکز داده (Precision IT Cooling System) سرورهای نسبتا قدیمی تر، مصرف برقی در حدود 1200 وات داشته اند و با استفاده از خنک کننده‌های معمول HVAC یا CRAC  (Computer Room Air Conditioner) امکان خنک کردن آنها میسر بوده است. این نوع خنک کننده‌ها هوای خنک تولید شده را از زیر به درون فضای زیر کف کاذب ارسال و از طریق دریچه‌های تعبیه شده بر روی کف کاذب سرورهای موجود را خنک می‌نمایند. مجددا هوای گرم از طریق کانال برگشت (در صورت وجود) به دستگاه CRAC برگشته و سیکل بدین ترتیب تکرار می‌شود.

با پیشرفت در تکنولوژی ساخت سرورها و کوچک شدن ابعاد آنها و معرفی سرورهای Blade، اگرچه هزینه ساخت این نوع سرورها با گذشته تفاوت عمده ای نکرده است؛ اما مصرف برق و تولید حرارت آنها به گونه ای چشمگیر افزایش یافته است. لذا برای خنک کردن آنها باید تمهیدات دقیق‌تری را اتخاذ نمود. این موضوع نشان دهنده اهمیت ویژه ای است که برای انتخاب و به کارگیری این نوع تجهیزات باید قائل شد.

به طور کلی برای خنک کردن یک اتاق سرور چند راه حل وجود دارد :

خنک کردن اتاق (In Room Cooling)

با استفاده از دستگاههای CRAC ؛ یک دستگاه CRAC متداول شامل اجزای زیر می‌باشد.

1. کمپرسور
2. مبدل حرارتی
3. رطوبت زن
4. و ...

این دستگاه بر روی کف کاذب قرار کرفته و هوای گرم را از قسمت فوقانی به داخل مکیده و پس از عبور از روی مبدل حرارتی و سرد شدن به زیر کف کاذب هدایت می‌کند. در دستگاههای تولید شده توسط برخی سازندگان (مانند Rittal) فن دمنده به زیر دستگاه در محوطه فضای زیر کف کاذب منتقل شده است. بدین صورت جای فن خالی شده و ابعاد مبدل حرارتی افزایش خواهد یافت. در نتیجه با همان ابعاد می‌توان ظرفیت خنک کنندگی را افزایش داد. به عنوان مثال با استفاده از این روش می‌توان حد 30 کیلووات توان برودتی از دستگاهی که در شیوه متداول توان 20 کیلووات داشته است؛ را انتظار داشت. علاوه بر آنکه با توجه به عدم نیاز به تغییر جهت هوا در خروج از دستگاه، افت فشار کمتری نیز بر جریان وارد می‌شود. مزیت دیگر این سیستم نیز امکان تعویض فن دمنده در کمترین زمان ممکن است.

این نوع خنک کننده‌ها به دو صورت هوای خنک را تأمین می‌کنند. در حالت اول خود دستگاه دارای کمپرسور بوده و گاز مبرد را تا کندانسور ارسال می‌کند. در حالت دوم دستگاه به سیستم لوله کشی آب خنک تولید شده توسط چیلر متصل است. در این سیستم پمپ، وظیفه گردش آب سرد را در سیکل بر عهده دارد. بنابراین به علت حذف کمپروسور از دستگاه، ابعاد شبکه تبادل حرارت به صورت چشمگیری قابل افزایش بوده و سبب افزاش ظرفیت دستگاه‌ها می‌گردد.

خنک کردن راهرو (In Row Cooling)

با استفاده از دستگاه CRAC؛ در این روش جهت جلوگیری از مخلوط شدن هوای گرم و سرد درون اتاق سرور، رک‌ها را در چند ردیف موازی در کنار هم قرار می‌دهند. نحوه نصب رک‌ها به گونه ای است که در هر ردیف جلوی تمامی رک‌ها به یک جهت است و دو ردیف نیز به گونه ای چیده می‌شوند که جلو و یا پشت تمامی رک‌ها روبروی هم باشد. بنابراین در یک راهرو هوا به درون رک‌ها مکیده می‌شود و در راهرو فرستاده می‌شود؛ در نتیجه با دو نوع راهرو مواجه هستیم. راهروی گرم و راهروی سرد. جهت حصول اطمینان بیشتر از عدم تداخل هوای گرم و سرد، درون دو راهرو مجاور نیز می‌توان یکی از دو راهرو را با استفاده از قطعات سقف و درب‌های ابتدا و انتهایی کاملا از یکدیگر جدا کرد.

اگر این راهروی محدود شده راهروی گرم باشد، می‌توان با استفاده از کانال کشی، هوای گرم محبوس شده در این راهرو را به دریچه مکش دستگاه CRAC منتقل کرد و اگر راهرو سرد محدود شده باشد، می‌توان از طریق کف کاذب، هوای سرد را به درون این راهرو تزریق نمود.

خنک کردن راهرو (In Row Cooling)

با استفاده از دستگاه‌های خنک کن LCP ؛ در این روش نیز چون هم زمان مجموعه ای از رک‌ها خنک می‌شوند، جهت افزایش راندمان لازم است که از اختلاط هوای گرم و سرد جلوگیری شود. این کار با تشکیل راهروهای گرم و یا سرد انجام می‌شود. تفاوت این روش و روش قبل در نوع دستگاه‌های مبدل حرارتی استفاده شده و محل نصب آنها است. بدین معنی که در این روش دیگر نیازی به کف کاذب نیست، بلکه دستگاه‌های دمنده هوای سرد درون راهروها و ما بین رک‌ها قرار می‌گیرند. این دستگاه‌ها که با استفاده از یک مبدل حرارتی و گردش آب خنک کننده (Chilled Water) درون آن هوای گرم را به کمک چند فن از راهرو گرم مکیده و هوای خنک را به درون راهرو سرد هدایت می‌کنند. اصطلاحا به Liquid Cooling Package (LCP) موسوم اند. برای تولید آب خنک کننده بر خلاف دستگاه‌های متداول CRAC که نیازمند استفاده از کندانسور هستند، از چیلر استفاده می‌شود. گردش آب خنک کننده درون سیستم نیز با استفاده از پمپ صورت می‌گیرد. به دلیل عدم نیاز به وجود کمپرسور برای گردش گاز مبرد در این دستگاه ها، فضای مفید بیشتری برای تعبیه مبدل حرارتی در دسترس می‌باشد و در نتیجه می‌توان حد 30 کیلووات توان برودتی از یک دستگاه با ابعاد 30*120*200 سانتیمتر استحصال کرد.

خنک کردن مستقیم رک‌ها (In Rack Cooling)

با استفاده از دستگاه‌های خنک کن LCP؛ با بالا رفتن توان برودتی مورد نیاز در یک رک، دیگر نمی‌توان با استفاده از روش‌های پیش گفته آن را به صورت کامل خنک کرد. در این حالت به علت بالا بودن تراکم تولید گرما در رک‌ها هوای خنک مستقیما توسط دمنده‌های مخصوص به درون رک فرستاده می‌شوند. این دمنده‌ها از آب خنک تولید شده توسط چیلر استفاده می‌کنند.

این دستگاه قابلیت دمش هوای سرد را از هر دوطرف (به دو رک) نیز دارد و یا می‌توان برای یک رک دو دستگاه خنک کن را قرار داده و یکی از این دستگاه‌ها را به عنوان افزونه در نظر گرفت.

یکی دیگر از کاربردهای این دستگاه ها، افزودن رک‌های جدید به یک مرکز داده موجود است. با استفاده از این دستگاه‌ها بدون افزودن بار برودتی رک‌های جدید به سیستم سرمایش موجود و احتمالا نیاز به تغییر برای افزایش ظرفیت آن، این رک‌ها به تنهایی خنک خواهند شد. البته باید اولا جلو و عقب رک‌ها و دستگاه LCP کاملا بسته باشند. به نحوی که امکان ورود و خروج هوا تنها از طریق مجاری مشخص شده امکان پذیر باشد. ثانیا هم بندی رک و CP باید کامل بوده و جهت صحیح حرکت هوا را تضمین نماید.

البته این دستگاه‌ها دارای انواع مختلفی هستند :

1. LCP Smart: در این دستگاه اولا فن‌ها در سمت راهرو خنک نصب می‌شوند و ثانیا از نوع Hot Plug هستند و نصب و تعمیر آنها بسیار ساده است.
2. LCP +: یک ماژول با 6 فن و ظرفیت 30 کیلووات دارد که جهت افزونگی برق هر دو فن از یک فاز تأمین می‌شود. این دستگاه امکان استفاده از فن‌های با کنترل الکترونیکی را نیز دارند و بنابراین می‌توان ظرفیت آنها را با دقت بالایی کنترل کرد.
3. LCP 3+: اگرچه ظرفیت این دستگاه‌ها در حد 24 کیلووات است، اما مزیت آنها در افزونگی تعبیه شده در مدارات این دستگاه است. به گونه ای که دارای دو ورودی و دو خروجی مجزا برای آب و دو ورودی برق دو مبدل حرارتی جداگانه و ... می‌باشد. بدین ترتیب سطح افزونگی این دستگاه به تنهایی در حد Tier 3 می‌باشد.
4. LCP Extend: این دستگاه که به شکل درب یک رک ساخته شده است به جار درب رک قرار گرفته و با اتصال به خط ورودی و خروجی آب و دارا بودن 6 فن، ظرفیتی معادل 10 کیلووات برودت را تولید می‌کند.

تمامی دستگاه‌های فوق دارای سری کاملی از حسگرها و قابلیت‌های کنترلی از جمله موارد زیر باشند :

1. حسگرهای دبی جریان آب
2. حسگرهای حرارت آب ورودی و خروجی
3. فن‌های با دور متغیر
4. شیر کنترل جریان برای تظیم دبی مورد نیاز از صفر تا 100 درصد
5. حسگر نشتی
6. پمپ دفع آب تقطیر شده در مبدل حرارتی
7. شیر شناور برای دفع آب در صورت خرابی پمپ دفع آب
8. امکان اتصال به سیستم‌ها Building Management System  (BMS) و یا کنترل از طریق شبکه با استفاده از کارت‌های SNMP.

با افزایش توان مصرفی رک ها، باید به سمت روش‌های جدیدتر از جمله In Row In Rack Cooling و Cooling حرکت کرد. البته سیستم سرمایش تنها جزئی از بخش زیرساخت فیزیکی یک مرکز داده است و سایر بخش‌ها شامل رک، برق، امنیت، کنترل و مانیتورینگ از دیگر بخش‌های مهم زیر ساخت فیزیکی هستند. مسلما علاوه بر آنکه تک تک این اجزا باید کامل، بدون نقص و قابل اعتماد باشند؛ مجموعه این اجزا به عنوان یک سیستم زیرساخت فیزیکی کامل نیز باید از یکپارچگی برخوردار بوده و به عنوان یک راه حل جامع (Total Solution) دیده شود.

تهیه کننده : مهندس بهنام آسایش - کارشناس مکانیک