استراتژی‌های سرمایش اتاقک های فاوا

مقدمه

طراحی مراکز داده و اتاق های بزرگ کامپیوتر، همواره طراحی سیستم های سرمایش را نیز شامل می شود. اما بسیاری از دستگاه‌های فاوا در فضاهای بیرون از اتاق های کامپیوتر مانند اتاقک ها، دفاتر کوچک اداری، و مکانهای دیگر قرار دارند، که هیچگونه طراحی و پیش بینی سرمایشی برای آنها صورت نگرفته است. به مرور زمان توان مصرفی دستگاه‌ها و تجهیزات IT افزایش یافته و این تجهیزات پراکنده‌ی فاوا همچون روترهای VoIP، سویچ‌ها یا سرورها، اغلب باعث تولید گرمای بیش از حد و در بسیاری موارد ایجاد خرابی زودرس ناشی از سرمایش ناکافی، می شوند.

راهکار معمول در برخورد با این مسئله، نادیده انگاشتن آن بوده،  به این معنی که تجهیزات، اجرا شده و در صورت بروز گرمای بیش از حد/خرابی، اقدامات اصلاحی لازم انجام می‌گیرد. بسیاری از مصرف کنندگان با این روش موافق نبوده و به دنبال رویه مناسب‌تری برای اطمینان از دسترسی کافی به این تجهیزات پراکنده در فضاهای دیگر می­باشند. هدف این گزارش بیان اصول اساسی برای سرمایش فضاهای پراکنده و کوچک IT و اتاقک های فاوا و همچنین ارائه‌ی راهنمایی در انتخاب و طراحی اثربخش سیستم‌های سرمایش جایگزین می باشد.

 

دمای مطلوب عملیاتی برای اتاقک های فاوا

به منظور ارائه راهکاری مناسب برای سرمایش اتاقک های فاوا، در ابتدا می بایست دمای مطلوب عملیاتی آنها مشخص شود. معمولا سازندگان تجهیزات فاوا ، بیشینه دمای مجازی را تعیین کرده تا محصولات آن‌ها، در دمای کمتر از آن، به کار گرفته شود. این دما برای تجهیزات IT متداول در اتاقک های فاوا ، 40°C می باشد. این دما، بیشینه دمایی است که تولید کنندگان تجهیزات IT، عملکرد و قابلیت اطمینان محصول خود را در دوره‌ی ضمانت تعیین شده، تضمین می‌کنند. اگرچه بیشینه دمای کاری ذکر شده مورد قبول سازنده می باشد، اما مطمئنا میزان دسترسی یا عمر مفید به دست آمده در بیشینه دما با دماهای پایینتر یکسان نمی­باشد. به همین دلیل، بعضی از تولیدکنندگان فاوا، علاوه بر بیشینه‌ی دما، یک “محدوده دمایی توصیه شده” نیز برای محصول خود را ذکر می‌کنند. برای تجهیزات IT این محدوده بین (21°C) تا (24°C) می باشد.

علاوه بر آن، انجمن آمریکایی مهندسین گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع (ASHARE) در TC 9.9، هر دو محدوده دمایی عملیاتی و محدوده دمایی توصیه شده را برای تجهیزات IT، منتشر کرده که در جدول 1، نشان داده شده است.

جدول 1: محدوده‌ی دمای عملیاتی توسط ASHRAE TC9.9

محدوده دمایی کاری	محدوده دما
محدوده دمایی عملیاتی	68-77°F) 20-254°C)
محدوده دمایی مجاز	59-90°F) 15-32°C)

 

هدف سیستم سرمایش را باید جلوگیری از افزایش دما به بیش از °C 25تعیین کرد. اگر این هدف در شرایط واقعی ممکن نباشد، می‌توان در اتاقک‌های معمولی دما را تا کمتر از بیشینه دمای مجاز 90°F(32°C) تنظیم کرد. جهت کاهش ریسک خرابی تجهیزات IT، باید از هر دمایی بالاتر از 90°F(32°C)، جلوگیری شود. علاوه بر این، دمای 90°F(32°C) بیشینه دمایی است که سازمان­هایی همچون سازمان بهداشت و ایمنی در کار (OSHA) و سازمان بین المللی استانداردسازی (ISO) به عنوان دمای استاندارد برای محیط کار کم‌خطر عنوان کرده اند. در گزارش “تاثیر راهروهای گرم پرظرفیت بر شرایط کاری کارکنان IT”[1] اطلاعات بیشتری راجع به ایمنی و بهداشت محیط کار آورده شده است.

در مورد اتاقک‌هایی که UPS در آن نصب شده، ملاحظات بیشتری می بایست مورد توجه قرار گیرند. در قیاس با سایر تجهیزات IT، افزایش دما تاثیر بسیار بیشتری بر طول عمر مفید باتری می‌گذارد. طول عمر باتری UPS در عملکرد در دمای 104°F(40°C)، در حدود 1.5 سال و یاحتی کمتر بوده در حالی که در دمای  25 درجه، این طول عمر 3 تا 5 سال می باشد. اما در حالتی که UPS مرکزی در فضایی با سرمایش کافی و خارج از اتاقک‌ها نصب شده، باید ملاحظات لازم جهت حفاظت از تمام اتاقک های فاوا در نظر گرفته شود.

 

اصل اساسی در دفع گرما

برای درک بهتر مشکل، بهتر است مساله به جای تامین هوای خنک، در قالب دفع گرما بررسی شود. اگر گرمای داخل هر فضای دربرگیرنده‌ی تجهیزات فاوا، به موقع دفع نشود، انباشته شده و دما را بالا خواهد برد. می بایست در نظر داشت که مصرف هر کیلو وات انرژی بوسیله تجهیزات IT باعث تولید یک کیلووات گرما شده که باید از محیط دفع شود.

گرما را می توان به صورت جسمی در نظر گرفت که به سمت سراشیبی حرکت می کند. گرما از مکان یا قسمت های دارای دمای بالاتر یک محیط به سمت مکان ها و یا قسمت های دما پایین‌تر جریان پیدا می کند. به منظور دفع گرما می بایست مسیر  وکانال‌هایی برای حرکت به سمت فضای خنک‌تر در نظر گرفت. اما در بسیار از شرایط واقعی این امکان ساده وجود ندارد.

گرما  میتواند به 5 طریق متفاوت از یک محیط بسته کوچک خارج شود :

• هدایت : انتقال و جریان یافتن گرما از طریق عبور از دیوارها.
• تهویه طبیعی : انتقال گرما به سمت مکان های خنک تر از طریق روزنه ها و کانال‌ها، بدون دخالت هیچ گونه دستگاه جریان ساز هوا.
• تهویه به کمک فن : انتقال گرما به سمت مکان های خنک تر از طریق روزنه ها و کانال‌ها، و با استفاده از دستگاه‌های جریان ساز هوا.
• سرمایش مطبوع : انتقال و دفع گرما توسط سیستم سرمایش مطبوع موجود در ساختمان.
• سرمایش اختصاصی : دفع گرما به وسیله دستگاه‌های تهویه مطبوع اختصاصی.

هر یک از این پنج روش مختلف مطرح شده در انتقال گرما، عملکرد، محدودیت و هزینه های متفاوتی به دنبال دارند. در هر نصب و اجرا، کاربر می‌بایست توجه داشته باشد که کدام نوع از این روش ها برای سرمایش مکان مورد نظر، استفاده یا پیشنهاد شده، کدام یک از نظر محدودیت و عملکرد مناسب‌تر است بوده و چگونه می‌توان الزامات طراحی را تعیین نمود.

شکل 1 نشان‌دهنده‌ی راهنمایی عمومی برای استراتژی سرمایش بر اساس توان اتاق، دمای مبنای اتاق بوده و البته هیچ شرایط غیر عادی در این استراتژی‌ها در نظر گرفته نشده است. در این شکل، محدوده عملکرد قابل قبول هر یک از شیوه‌های انتقال گرما بیان شده است. از آن جا که مرز بین استراتژی‌ها قطعی نبوده و اغلب با یکدیگر هم‌پوشانی دارند، محدوده های به تصویر کشیده شده نیز مطلق نبوده و در طراحی نهایی باید تمامی متغیرهای موثر بر سرمایش، در نظر گرفته شوند. توجه شود که در این تصویر، سرمایش مطبوع نشان داده نشده است زیرا که این نوع سرمایش بسیار متغیر و غیرقابل پیش بینی است. توضیحات بیشتر در ادامه گزارش آورده شده است.

شکل 1: راهنمای روش سرمایش بر اساس مصرف برق و دمای مبنای اتاق

 

با توجه به تنوع بالا در متغیرها، به منظور کمک در انتخاب روش مناسب سرمایش، نمودار روند تصمیم گیری زیر ارائه شده است. در این نمودار نیز، روش سرمایش مطبوع به دلایل فوق، لحاظ نشده است.

شکل 2: انتخاب روش سرمایش برای تعدیل محدوده دمایی توصیه شده از سوی انجمن ASHRAE (20-25°C)

 

پنج روش سرمایش اتاقک های فاوا

پنج روش سرمایش به تفصیل توضیح داده شده تا درکی روشن از عملکرد و محدودیت‌های هر یک، ارائه شود.

هدایت : انتقال گرما از طریق عبور از دیوارها

اگر تمام روزنه‌ها و درزهای اتاقک های فاوا به طور موثری مسدود شوند (همان طور که بسیاری اینگونه هستند)، تنها راه دفع گرما، هدایت از طریق دیوارها می باشد. برای این منظور هوای داخل اتاقک می بایست تا اندازه‌ای گرم شود که دمای آن،  از دمای هوای طرف دیگر دیواره بیشتر شود. به عبارت دیگر، هوای داخل اتاقک های فاوا باید همواره گرم‌تر از هوای باقی محیط ساختمان باشد و با افزایش توان تجهیزات فاوا، این افزایش درجه حرارت مورد نیاز نیز بیشتر خواهد بود. در شکل 3، رابطه بین میزان مصرف تجهیزات IT و دمای متوسط داخل اتاقک های فاوا نشان داده شده است.

شکل 3:دمای اتاقک در برابر مصرف تجهیزات فاوا : عملکرد انتقال گرما به روش هدایت

 

این نمودار برای یک اتاقک به خوبی درزبندی شده با ابعاد 3×3×3 متر و با حجم نشت هوای 23.6 لیتر بر ثانیه ترسیم شده که با سیستم دیوار خشک(drywall)  اجرا شده و دمای محیط بیرون هر چهار دیوار حدود 68°F (20°C) است.

همان‌طور که در نمودار دیده می شود، در صورتی که درجه حساسیت به دمایی کمتر از 77°F(25°C) نیاز داشته باشد، این اتاقک می‌تواند تا 400وات مصرف فاوا را پشتیبانی کند و اگر دمای کمتر از 90°F(32°C) قابل قبول شناخته شود، این مصرف تا 1000 وات نیز می‌رسد.

البته باید توجه داشت که اتاقک های فاوا دارای ابعاد و مصالح ساخت متفاوتی بوده و همچنین در معرض متغیر های دیگری نیز هستند که بر این رابطه تاثیر می‌گذارند – و نهایتا می توانند استفاده از این روش سرمایش را محدود کنند.  این متغیر ها و تاثیرات آنها به اختصار در جدول 2 بیان شده است.

جدول 2: عوامل تاثیرگذار بر دمای اتاقک در برابر ارتباط بین مصرف و تاثیرات مورد انتظار

متغیرها	تاثیرات محتمل بر روی  دمای اتاقک های فاوا
ابعاد اتاقک ها	با کاهش ابعاد اتاق دما افزایش می‌یابد.
مواد سازنده دیوارها، کف و سقف	با افزایش مقاومت گرمایی مواد سازنده اتاق،‌ دما نیز افزایش می‌یابد.
خرابی سیستم تهویه مطبوع ساختمان در شب یا آخر هفته	هر درجه افزایش دمای دستگاه های تهویه مطبوع ساختمان به همان مقدار دمای اتاقک ها را افزایش می دهد.
تابش مستقیم آفتاب به یکی از دیوارها/ دمای بالای بیرون در یک روز گرم آفتاب	با قرار گرفتن دیوار در معریض دمای محیط بیرون که تحت نور آفتاب گرم تر شده است، دمای دیوار افزایش می یابد.

 

اثرگذارترین فاکتور مشاهده شده، ابعاد اتاقک می باشد. ابعاد بزرگتر اتاق به معنی سطوح بیشتر دیوار، سقف  وکف برای دفع گرمای تولید شده، می باشد. به طور بالعکس، ابعاد کوچکتر اتاق، به معنی عملکرد ضعیف تر سرمایش به روش هدایت است. این تغییرات در عملکرد در شکل 4 نشان شده است.

شکل 4: تاثیر ابعاد اتاقک بر عملکرد سرمایش به روش هدایت گرما

 

از آنجا که توانایی انتقال گرما در میان مواد و مصالح مختلف متفاوت است، نوع مواد سازنده دیوارها، سقف و کف نیز تنوع و تفاوت مشابهی در رابطه ی بین دمای اتاق و میزان مصرف تجهیزات فاوا ایجاد می کند. در مثال فوق، جایگزینی دیوارهای گچی و سقف های دارای تایل های آکوستیک با دیوارهای بلوکهای بتنی (با ضخامت 10 سانتیمتر) و دال بتنی کف(با ضخامت 10 سانتیمتر)، باعث بهبود عملکرد سرمایش خواهد شد. این مقایسه در شکل 5 نشان داده شده است.

 

شکل 5: تاثیر مواد و مصالح ساخت بر عملکرد سرمایش به روش هدایت گرما

 

یکی دیگر از مواردی که عملکرد سرمایش از طریق هدایت را به شدت تحت تاثیر قرار داده، افزایش دمای ساختمان به دلیل خاموشی سیستم سرمایش در تعطیلات آخر هفته می باشد که موجب شده دمای اتاقک به طور منظم افزایش یابد. در مثال فوق، اگر دستگاه تهویه مطبوع ساختمان در آخر هفته خاموش شده و دما  از 85°F(29°C) به 68°F(20°C) افزایش یابد (به عبارتی 17°F یا 9°C افزایش دما)، همین میزان افزایش دما در اتاقک اتفاق خواهد افتاد. این افزایش دمای زیاد، در یک اتاقک با اهمیت بالا که به دمای 77°F(25°C) یا کمتر نیاز داشته، پشتیبانی از مصارف را غیرممکن می سازد. همچنین برای اتاقک معمولی با دمای مورد نیاز 90°F(32°C)، نیز توان تا 250 وات کاهش می یابد.

همجواری یکی از دیوارها اتاقک با محیط بیرون و قرار گرفتن اتاقک در معرض دمای دیوارهای خارجی و تابش خورشید، پارامتر محدودکننده ی دیگری در عملکرد سرمایش از طریق هدایت است. در نتیجه، در یک روز گرم و آفتابی، اتاقک IT دارای دیوار خارجی ممکن است به گرمای بیش از حد، منجر شود. در مثال اتاق با ابعاد  3×3×3 متر، با فرض دمای محیط بیرون در حدود 100°F(38°C) و با سطح در معرض تابش 1000 وات بر متر مربع، افزایش دمایی در حدود 8-12°F(4-7°C) به دنبال خواهد داشت.

با توجه به آنچه بیان شد، در اتاقک ها با درزبندی مناسب، عملکرد سرمایش از طریق هدایت به عواملی چون ابعاد اتاقک، روش ساخت و محیط همجوار وابسته می باشد. معمولا، توصیه می شود در اتاقک های با اهمیت بالا، با توان کمتر از 400 وات، با توجه به دیگر عوامل موثر مطرح شده، از سرمایش به روش هدایت به عنوان تنها روش استفاده شود. به همین ترتیب، در اتاقک های معمولی نیز، تنها وقتی مصرف از 1000W کم تر بوده، باید از سرمایش به روش هدایت گرما استفاده کرد. بدین ترتیب استفاده از این روش، به دستگاه های فاوا با توان کم همچون سویچ های کوچک شبکه، محدود می شود. مطابق مثال فوق، با افزایش مصرف، دما به سرعت افزایش می یابد. اگر منبع گرمایی دیگری چون لامپ در این اتاقک ها وجود داشته باشد، بر این سطح توان افزوده می شود. به منظور جلوگیری از این موضوع، می بایست از لامپ هایی با مصرف پایین و بازده بالا استفاده کرد و این لامپ ها باید با بسته شدن درب اتاقک ، به صورت خودکار خواموش شوند.

تهویه طبیعی و تهویه به کمک فن : انتقال گرما از طریق روزنه ها  و کانال ها به مکانهای سرد

با تهویه‌ی هوای گرم داخل اتاقک ها به محیط ساختمان، اتاقک ها خنک می شوند. این کار می تواند به صورت طبیعی و از طریق کانالهای هوا یا روزنه‌های با مکان مشخص، انجام شود یا به کمک فن انجام گیرد. اصل اساسی  در این روش، اطمینان از عدم افزایش قابل ملاحظه دمای هوای داخل اتاقک نسبت به  دمای هوای ساختمان میباشد. در شکل 6 مثالهایی از سیستم‌های کانل تهویه‌ی هوا آورده شده است.

شکل 6: مثالی از دو نوع سیستم تهویه اتاقک

 

در شکل 7،افزایش دمای اتاقک تهویه شده به عنوان تابعی از مصرف برق تجهیزات فاوا نمایش داده شده است.

 

شکل 7: دمای اتاقک در برابر مصرف تجهیزات فاوا- تهویه طبیعی و تهویه به کمک فن

 

در شکل بالا، منحنی تهویه‌ی طبیعی مبتنی بر افزودن کانال‌هایی همچون شکل 6A عمل می‌کنند. از طرف دیگر مطابق شکل 6B، تهویه به کمک فن، نسبت به تهویه طبیعی، افزایش دمای کم‌تری در اتاقک ایجاد می کند. در این نمودارها، جریان هوا 480 فوت مکعب در دقیقه (226.5 لیتر در ثانیه) در نظر گرفته شده است. با بالا رفتن جریان هوا، میزان افزایش دما، کاهش پیدا خواهد نمود که البته این امر، با تعبیه فن هایی با ظرفیت بالاتر یا به تعداد بیشتر، امکان‌پذیر خواهد بود.

تهویه روشی بسیار کارآمد برای سرمایش اتاقک های فاوا و تجهیزات  IT درون آنها می باشد. برای سرمایش اتاقک های با اهمیت بالا با توان کمتر از 700 وات، تهویه طبیعی و برای توان 700 تا 2000 وات، روش تهویه به کمک فن مناسب می باشد. همان طور که گفته شد، با بکارگیری فن‌هایی با ظرفیت بالاتر یا تعداد بیشتر، می‌توان از حتی از توان بیش از این نیز، پشتیبانی کرد. به همین ترتیب، برای اتاقک های معمولی تا توان 1750 وات، روش تهویه طبیعی و برای توان بین 1750 تا 4500 وات، تهویه به کمک فن مطلوب می باشد. در نهایت با بکارگیری ملاحظات اجرایی چون تعبیه‌ی کانال ورودی هوا و فن در اطراف تجهیزات فاوا، می‌توان عملکرد سیستم سرمایش را ارتقا داد. نکته آخر اینکه، توجه به عوامل خارجی نشان داده شده در  شکل های 4و 5 نیز در این روش بسیار مهم می باشد.

سرمایش مطبوع : دفع گرما توسط سیستم سرمایش مطبوع ساختمان

بسیاری از ساختمان ها دارای سیستم تهویه مطبوع یا سیستم تهویه هوای سرد و گرم بوده که محیطی مطلوب  برای ساکنین فراهم می‌کند. این سیستم سرمایش مطبوع، از کانال های هوا تشکیل شده است. زمانی که اتاقی به ساختمان اضافه می شود با نصب کانال‌های تهویه بیشتر، هوای مطبوع آن اتاق تامین می گردد. در نگاه اول تصور شده که برای اتاقک های فاوا نیز می توان از این شیوه بهره برد. البته معمولا به سادگی و با اضافه کردن یک کانال هوا به اتاقک های فاوا، مشکل سرمایش حل نمی شود و در برخی مواقع اوضاع بدتر نیز می گردد.

سیستم سرمایش مطبوع به صورت چرخه ای روشن و خاموش می شود. ترموستاتی که داخل اتاق اما بیرون از اتاقک فاوا، قرار دارد،  خاموش و روشن شدن را کنترل می کند. در یک اتاقک کوچک، روشن شدن سیستم، دمای هوا را کاهش داده و خاموش شدن آن، باعث گرم شدن اتاقک می شود. در نتیجه، نوسان محسوسی ایجاد شده که حتی بیش از دمای بالای ثابت و پایدار، تجهیزات فاوا را در معرض ریسک قرار داده و شاید آسیبی بیشتر از وجود گرمای مداوم به آنها وارد کند.

علاوه بر این، بنا بر تجربیات موفق و آموزنده‌ی پیشین، به منظور کاهش مصرف انرژی در روزهای تعطیل آخر هفته و همینطور شبها، دمای کارکردی سیستم سرمایش مطبوع را بالا برده و یا حتی بعضی از دستگاه‌ها را کاملا خاموش می کنند. حال اگر اتاقک مورد نظر، جزیی از ناحیه‌ی بزرگ‌تر باشد، با این افزایش در دمای کارکرد، متوسط دمای اتاقک نیز افزایش خواهد یافت. در صورت اضافه کردن یک کانال هوا به اتاقک IT، کاربر باید یک انتخاب سخت بین اتلاف انرژی در شب و تعطیلات، یا نوسان دمایی در اتاقک های فاوا و احتمال خرابی تجهیزات IT انجام دهد.

به منظور استفاده از سیستم تهویه مطبوع ساختمان برای سرمایش اتاقک های فاوا ، بهتر است اتاقک مورد نظر محدوده خاص در نظرگرفته شود که دارای کانال‌های رفت و برگشت هوا، دستگاه‌های ترمینال[2](مانند دستگاه فن کویل، VAV)، و کنترلهای(مانند ترموستات) مخصوص به خود است. البته چنین کاری، اجرایی و ممکن نیست.

چالش های اختصاص دادن یک محدوده‌ی مخصوص به سیستم تهویه مطبوع در ساختمان، عبارتند از :

• اطمینان از فشار استاتیکی کافی و ثابت در کانال هوای رفت که هوارسانی به سامانه‌ی VAV(حجم هوای متغیر) را بر عهده داشته، به خصوص در روزهای گرم تابستان که سیستم تهویه مطبوع بیشترین کاربرد را دارد.

• مصرف توان بسیارکم – معمولا سیستم سرمایش مطبوع ساختمانی برای توان 4-5 وات بر فوت مربع(43-54 وات بر متر مربع) در سرمایش طراحی شده که برابر با 150 وات برای هر رک است.
• عدم توسعه‌پذیری
• هزینه بالای راه اندازی

نکته دیگر اینکه سیستم مرکزی سرمایش ساختمان قسمتی از سیستم گرمایشی اصلی یا مکمل نیز می‌باشد. در چنین شرایطی، مشخص است برای اتاقک های فاوا همیشه سرمایش مورد نیاز است و کانال‌های تامین هوا نیز به همین منظور اضافه می‌شوند، در نتیجه تولید هوای گرم در این اتاقک‌ها، در ماه‌های سرد سال به شدت مضر است.

در مجموع، استفاده از سیستم سرمایش مطبوع ساختمان برای سرمایش اتاقک های فاوا مطلوب نمی باشد. اگر کانال هوا قبلا در محل مورد نظر اتاقک نصب شده باشد، می بایست برداشته و حذف شده یا با تجهیزات مناسب دیگری بر مبنای روش های گفته شده در این مقاله، جایگزین شود.

سرمایش اختصاصی : دفع گرما توسط دستگاه تهویه مطبوع اختصاصی

موثرترین روش برای کنترل دمای اتاقک های فاوا ، نصب تجهیزات تهویه مطبوع اختصاصی برای آنها می باشد. البته باید اشاره نمود که تهویه اختصاصی بسیار گرانتر و پیچیده تر از روش هایی چون تهویه به کمک فن یا تهویه طبیعی می باشد و تنها در مواقع لزوم قابل استفاده است.

معمولا زمانی که توان اتاقک های با اهمیت بالا به بالاتر از 2000 وات و در اتاقک های معمولی به بیش از 4500 وات می‌رسد، استفاده از تجهیزات تهویه مطبوع اختصاصی توصیه می گردد. برای مشخص نمودن توان تجهیزات می بایست به مشخصات مصرف برق فراهم شده از سوی سازنده توجه کرد و پیکربندی مشخصی برای توان تجهیزات فاوا تعیین نمود. معمولا عدد درج شده توان نامی می باشد که توان واقعی کاری از این توان پایین تر است.  تعیین درست توان کاری می تواند تاثیر بسیاری در کاهش هزینه های سرمایش و پیچیدگی داشته باشد. به عنوان مثال در روترهای قابل پیکربندی، توان نامی درج شده 5-6 کیلو وات می باشد اما در پیکربندی‌های متداول کاربران، توان این تجهیزات تنها 1-2 کیلوات می‌باشد. در چنین شرایطی با برآورد درست از توان، ممکن است نیاز به یک دستگاه تهویه مطبوع برطرف شود.

در برخی موارد، حتی وقتی روش تهویه، به طور منطقی گزینه‌ی قابل قبولی برای سرمایش محسوب شده، باز هم بهتر است از دستگاه‌های تهویه مطبوع اختصاصی استفاده نمود. این موارد در زیر آمده است:

• هوای بیرون اتاقک های فاوا ، گرد و غبار و یا آلاینده های زیادی داشته باشد.
• دمای هوای بیرون اتاقک های فاوا ، در معرض نوسان‌های شدیدی باشد.
• برخی محدودیت های ساختمان مانند اجاره ای بودن و یا زیبایی ظاهری آن مانع از نصب تهویه گردد.

در مواردی مثل موارد فوق، استفاده از روش‌های تهویه که بر بکارگیری هوای محیط ساختمان تکیه داشته، گزینه‌ی مناسبی نبوده و می بایست از تجهیزات تهویه مطبوع اختصاصی استفاده نمود.

انواع مختلفی از تهویه های اختصاصی برای سرمایش اتاقک های فاوا وحوددارد . اطلاعات بیشتر  در گزارش “انواع مختلف تجهیزات تهویه مطبوع برای محیط‌های IT”[3] آمده است.

در انتخاب نوع مناسب تجهیزات تهویه مطبوع اختصاصی برای اتاقک مورد نظر، در ابتدا باید به محدودیت های ساختمان توجه نمود. برای راهنمایی این انتخاب می توان از نمودار آمده در شکل 8، استفاده نمود.

شکل 8: انتخاب دستگاه تهویه مطبوع اختصاصی

تاثیر UPS بر سیستم سرمایش اتاقک های فاوا

استفاده از UPSهای کوچک پراکنده در داخل اتاقک های IT امری رایج و توصیه شده است. دلیل این کار، نیز تداوم کسب و کار است. سیستم‌های UPS ممکن است متناسب با پشتیبانی کوتاه مدت توان در مصارف اتاقک های فاوا برآورد شده یا به منظور پشتیبانی زمانی طولانی‌تر (مانند بیشتر از 1 ساعت) مورد استفاده قرار گیرند. در هر دو حالت، بار گرمایی تولید شده توسط UPS معمولا بسیار کمتر از گرمای تولیدی توسط تجهیزات IT بوده و می توان به راحتی آن را نادیده گرفت. اما باید به نکات مهمی توجه نمود که در ادامه به آن اشاره می شود.

با نصب UPS، حتی حین قطع برق نیز چون همچنان برق مورد نیاز مصارف تامین شده، تجهیزات IT گرما تولید کرده و سیستم سرمایش باید به عملکرد خود ادامه دهد. وقتی مدت زمان پشتیبانی باتری در UPS کمتر از 1 دقیه بوده، جرم حرارتی هوا و دیوارهای اتاقک، دمای هوای را در محدوده‌ی قابل قبولی نگه می دارند و به اقدام دیگری نیاز نخواهد بود. در نتیجه لزومی به فعالیت سیستم سرمایش نخواهد بود. اما اگر زمان پشتیبانی UPS بیشتر از 10 دقیقه باشد، در این صورت سیستم سرمایش می‌بایست در این مدت زمان پشتیبانی نیز، به عملکرد خود ادامه دهد. به عبارتی اگر سرمایش بر مبنای تهویه به کمک فن یا تهویه مطبوع باشد، سیستم UPS باید برق این تجهیزات سرمایش را تامین کند. در نتیجه، این ملاحظات تامنی برق فن یا دستگاه تهویه مطبوع نیز باید در برآوردهای UPS در نظر گرفته شوند. در حالت نیاز به تهویه با کمک فن، مشکل خاصی وجود ندارد ولی اگر سرمایش بر مبنای سیستم تهویه مطبوع باشد، به UPSها و باتری‌های بزرگی نیاز خواهد بود(اغلب 4-6 برابر جریان نامی دستگاه تهویه مطبوع نیز است تا جریان راه اندازی کمپرسور را تامین کند). این موضوع یکی دیگر از دلایلی است که هر زمان ممکن باشد، تهویه به کمک فن (در صورت تامین سرمایش کافی) باید به جای نسبت به تهویه مطبوع استفاده شود.

راهکار اقتصادی و بهینه در تامین مصرف سیستم تهویه مطبوع اختصاصی توسط UPS، این است که برای پشتیبانی سرمایش تهویه مطبوع اختصاصی، یک سیستم تهویه به کمک فن نیز نصب شود. در حالت ایده‌آل، حین قطع برق و استفاده از UPS، بجای استفاده از سرمایش اختصاصی، سیستم فن فعال شده و در نتیجه به جریان و تهویه‌ی هوای اتاق کمک می‌کند. با وصل شدن منبع برق اصلی، به طور خودکار سرمایش از حالت تهویه به کمک فن به حالت اصلی سرمایش اختصاصی انتقال پیدا کرده و دما در حد مطلوب قرار خواهد گرفت.

ویژگی های تهویه‌ی موثر به کمک فن

از آنچه در بالا مورد بحث قرار گرفت، مشخص شد که حجم زیاد گرمای تولید شده در اتاقک های فاوا ، نگرانی بسیار جدی می باشد. در صورت امکان، راهکار استفاده از تهویه های طبیعی و یا به کمک فن نسبت به بقیه راه کارها، از جهات مختلف مناسب تر می باشند. امروزه در عین حال که در طراحی  سیستم‌های تهویه، گزینه‌های آماده ی فروش مختلفی در دسترس کاربران قرار گرفته، اما راهکارهای پیش ساخته و مشخصی نیز وجود داشته که مختص سرمایش اتاقک‌های فاوا طراحی‌شده اند. آن چه که کاربران باید در سیستم تهویه اتاقک‌ها، در نظر گیرند در جدول شماره 3 آورده شده است.

جدول 3:ویژگی‌های سیستم‌ تهویه و مزایا آن

ویژگی	مزایا
قابل نصب بر دیوار یا سقف	انعطاف‌پذیری بیشتر داشته چرا که با انواع مختلفی از اتاقک‌ها، قابل سازگاری و انطباق است.
مشخصا برای مصارف محاسبه شده‌ی فاوا	اطمینان بالاتر از آن که راهکار مطابق انتظار عمل خواهد کرد.
قابل مدیریت شدن از راه دور	میانگین زمان بازیابی(MTTR) کوتاه‌تر
فن‌ها با دور متغیر	قابلیت کاهش سر و صدای مزاحم وقتی به حداکثر جریان هوا نیازی نیست.
بیش از یک فن	افزونگی فن برای تحمل خطا
اتصالات پرسی	سطح ایمنی بالاتر
نصب آسان	نیازمند کمترین تغییرات در محیط اتاقک های فاوا و کاهش نیاز به مشارکت پیمانکار خارجی برای نصب
کمترین مونتاژ مورد نیاز	سریع، نصب آسان
پیکربندی‌های کابل و دوشاخه	سازگاری ساده با مقررات منطقه‌ای برق
بازه‌ی گسترده‌ای از ظرفیت	توانایی استانداردسازی یک دستگاه در چند نصب و اجرای مختلف
ویژگی‌های مشخص شده برای استفاده با یک سیستم UPS	دسترسی کلی بالاتر در سیستم

 

مثالی از دستگاه تهویه با کمک فن، که الازمات فوق را نیز برآورده می‌سازد، در شکل 9 آورده شده است.

شکل 9: دستگاه تهویه با کمک فن در اتاقک

نتیجه گیری

برای بسیاری از اتاقک های فاوا ، تهویه موثرترین و مقرون به صرف ترین روش برای سرمایش می باشد. یک سیستم تهویه طبیعی با طراحی و نصب مناسب استراتژی اثربخش برای اتاقک های معمولی دارای توان پایین می باشد. اما برای اتاقک های دارای توان بالاتر با روترهای VoIP یا سرورها، تهویه به کمک فن توصیه می شود.

وقتی توان اتاقک های فاوا با اهمیت بالا، بیش از 2000 وات باشد(توان اتاقک‌های معمولی 4500 وات)، یا هوای محیط بیرون از اتاقک گرم ، کنترل نشده یا باز و محدود نشده باشد، سیستم تهویه مطبوع اختصاصی گزینه‌ی مناسبی است.  بکارگیری سیستم سرمایش مطبوع موجود برای سرمایش اتاقک‌ها، توصیه نمی‌شود چرا که می‌توان گفت همواره به نوسان‌های چشمگیر در دما می‌انجامد.

راهنمایی‌های ارائه شده در این مقاله، در انتخاب راهکار مناسب برای سرمایش اتاقک های فاوا ، مفید خواهد بود. با پیدایش سیستم‌های تهویه که مشخصا برای اتاقک‌های فاوا طراحی شده، این فرایند تصمیم‌گیری و انتخاب نیز تسهیل شده و اجرای راه‌کارهای استاندارد سرمایش اتاقک های فاوا امکان‌پذیر خواهد شد.

 

[1] – White Paper 123, Impact of High Density Hot Aisles on IT Personnel Work Conditions

[2] – عنصر کوچکی است که شامل سیم پیچ حرارتی، سیم پیچ سرمایشی، دامپر خودکار یا ترکیبی از این موارد است. این عنصر برای کنترل درجه حرارت یک اتاق مورد استفاده قرار می‌گیرد.

[3] – White Paper 59, “The Different Types of Air Conditioning Equipment for IT Environments.