چیلر مرکز داده چگونه کار می کند؟

برای بسیاری از بهره برداران از مراکز داده که دارای سیستم های تهویه دیتاسنتر الیماکول مبتنی بر آب چیلد هستند، سوال است که چیلر مرکز داده چگونه کار می کند و نحوه عملکرد چیلر مرکز داده چیست. در اینجا، قصد داریم در مورد چیلر دیتاسنتر، نحوه عملکرد و قطعات چیلر مرکز داده به صورت جامع بررسی کنیم.

چیلر مرکز داده، ماشین برودتی است که به کمک سیکل تبرید تراکمی مبتنی بر اصول ترمودینامیکی، گرمای آب برگشتی از مرکز داده را توسط مبرد فریونی جذب می‌کند و از طریق کندانسور چیلر مرکز داده به هوای محیط بیرون منتقل می‌کند. جذب حرارت از آب برگشتی از مرکز داده در مبدل حرارتی چیلر الیماکول که به اواپراتور شناخته می‌شود، صورت می‌پذیرد. چیلر تراکمی مرکز داده الیماکول به صورت دائم کار طراحی و تولید می‌شوند، بدین معنی که در طول سال و تمامی ساعات شبانه روز در حال کار و تولید آب سرد هستند. این چیلرها دارای کنترلرهای بسیار پیشرفته‌ای هستند که قابلیت کنترل و مانیتورینگ براساس پروتکل‌های مانیتورینگ دیتاسنتر را دارند. این چیلرها، گاها به نام چیلر دائم کار صنعتی نیز شناخته می‌شوند.

چیلر مرکز داده چیست؟

چیلر مرکز داده یکی از انواع چیلر تراکمی است که به صورت ویژه جهت مراکز داده و دیتا سنترها طراحی و تولید می‌شود. به دلیل عملکرد شبانه روزی مراکز داده در طول سال این چیلرها نیز به صورت دائم کار برای کل سال ساخته می‌شوند و به جهت جلوگیری از یخ زدگی آب در فصول سرد از محلول آب و ضد یخ در مدار هیدرونیک این چیلرها استفاده می‌شود.

انواع چیلرهای مرکز داده

چیلر تراکمی مرکز داده الیماکول، در انواع گوناگونی طراحی و تولید می‌شوند. این چیلرها از نظر کندانسور و کمپرسور به انواع گوناگونی تقسیم می‌شوند. چیلر مرکز داده بر اساس کندانسور در دو مدل چیلر مرکز داده آب خنک و چیلر مرکز داده هواخنک تقسیم بندی می‌شود. چیلر مرکز داده براساس نوع کمپرسور، در دو دسته کلی چیلر مرکز داده با کمپرسور اسکرال، چیلر دیتاسنتر با کمپرسور اسکرو طراحی و تولید می‌شود. البته در جهان چیلرهای اتاق سرور با کمپرسور سانتریفیوژ هم طراحی و تولید شده است که به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چیلرهای آب خنک عموما در ظرفیت‌های برودتی بالا و در پروژه‌های بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند و نیاز به برج خنک‌ کن دارند. چیلرهای اسکرال دارای کمپرسورهای اسکرال بسته یا هرمتیک هستند که در صورت خرابی، می‌بایست عوض شوند. اما چیلرهای اسکرو دارای کمپرسورهای اسکرو نیمه بسته یا semi Hermetic هستند و در صورت خرابی کمپرسور، می‌توان نسبت به تعمیرات آن اقدام کرد.

نوع خاصی از چیلرهای مرکز داده وجود دارد که به چیلر فری کولینگ یا چیلرهای مرکز داده سرمایش رایگان مشهور است. در این چیلرها، در زیر کویل های کندانسور، کویل‌های فری کولینگ نصب و راه اندازی می‌شود که در شرایط محیطی خیلی سرد، می‌توان کمپرسور چیلر را خاموش کرد و با استفاده از این کویل‌ها، دمای آب برگشتی از مرکز داده را کاهش داد.

سیکل تبرید چیلر مرکز داده

چیلرهای تراکمی مراکز داده بر اساس سیکل تبرید تراکمی بخار کار می‌کنند. شامل چهار بخش اصلی کندانسور، اواپراتور، شیر انبساط و کمپرسور هستند. این چهار بخش به همراه سایر قطعات سیکل تبرید مانند شیر برقی، فیلتر درایر، سایت گلاس، تابلو برق، سیستم کنترل، سنسورهای فشار و دما، سنسور انتی فریز و فلوسوئیچ، می‌توانند آب برگشتی از مرکز داده که دارای دمایی در حدود 15 درجه سانتیگراد است را خنک کرده و آب خنک با دمای حدود 10 درجه سانتیگراد جهت مصارف تجهیزات سرمایش داخل مرکز داده مانند خنک کننده inRow الیماکول و پکیج مخابراتی In Room الیماکول را تولید نماید.

سیکل تبرید چیلر دیتاسنتر الیماکول، دارای دو سطح فشار بالا و پایین است. از خروجی کمپرسور تا ورود شیر انبساط به عنوان بخش فشار بالای سیکل تبرید و از خروجی شیر انبساط تا ورودی کمپرسور، قسمت فشار پایین سیکل تبرید می‌باشد.

نحوه عملکرد چیلر مرکز داده

فرآیند تولید برودت در چیلر دیتاسنتر، نسبتا پیچیده و دارای جزئیات فراوانی است. اما به صورت کلی، می‌توان این فرآیند را توصیف کرد.

در چیلر تراکمی الیماکول مرکز داده، محلول آب و ضدیخ ( عموما اتیلن پروپیلن) وارد اواپراتور پوسته لوله می‌شود. در اواپراتور، مخلوط مبرد مایع و گاز، با دمای کم در درون لوله‌های مسی جریان دارد. آب ورودی به اواپراتور در طی تماس با این لوله‌های مسی، گرمای خود را به مبرد خنک درون لوله‌ها منتقل می‌کند و پس از خنک شدن، از اواپراتور خارج می‌شود.

مبرد که گرمای آب چیلد برگشتی از دیتاسنتر را جذب کرده است، بخار می‌شود و ار اواپراتور خارج می‌شود و وارد محفظه کارتر کمپرسور می‌شود. در آنجا، پس از خنک کردن سیم پیچ کمپرسورها، توسط کمپرسور فشرده و متراکم می‌شود و به صورت بخار فوق داغ با فشار بسیار زیاد از کمپرسور خارج می‌شود. این بخار فوق داغ که اصطلاحا بخار سوپرهیت نامیده می‌شود، در کندانسور چیلر مرکز داده، گرمای خود را از دست می‌دهد و به صورت مایع خنک پرفشار از آن خارج می‌شود.

مایع مبرد پر فشار (مبرد سابکول) وارد شیر انبساط شده و در طی فرآیند اختناق، به مخلوط دو فازی مایع بخار تبدیل می‌شود که بسیار خنک است و می‌تواند در اواپراتور، از Return Water مرکز داده، گرما را جذب نماید.

چیلر مرکز داده کجا کاربرد دارد؟

در مراکز داده با ظرفیت بالا که دارای حجم بسیار زیادی از تجهیزات زیر ساخت شبکه مانند سرورها، سوئیچ‌ها و رک‌های ذخیره سازی هستند، عموماً از سیستم سرمایش چیلد واتر استفاده می‌شود. علت در اینست که در ظرفیت‌های برودتی بالا؛ سیستم‌های DX نیازمند هزینه سرمایه گذاری اولیه بالاتر، قابلیت توسعه کمتر، فضای نصب بیشتر و در نهایت، محدودیت‌های بیشتر فنی هستند. اما سیستم‌های چیلد واتر یا آبی، می‌توانند حجم بسیار زیادتری از برودت را در فضای کمتر تولید می‌کنند و هزینه‌های اقتصادی طرح کمتر خواهد بود.

مزایای چیلر مرکز داده

• راهبری ساده و قابلیت کنترل ظرفیت برودتی براساس بار مرکز داده

• سازگار با شرایط اقلیمی گوناگون و محیط های مرطوب

• راندمان برودتی و COP بالا

• نگهداری آسان و کم هزینه

• بهره برداری آسان

• طول عمر مفید بالا

• سیستم کنترل پیشرفته میکروپروسسوری

• دارای پروتکل های مانیتورینگ SNMP و TCP/IP

سیکل سرمایش چیلد واتر مرکز داده

سیکل سرمایش چیلد واتر مرکز داده، عموما به صورت Primary-Secondary اجرا می‌شود. این سیکل شامل بخش چیلر های دائم کار، ایستگاه پمپاژ مدار هیدرونیک اولیه و ایستگاه پمپاژ مدار هیدرونیک ثانویه، بافر تانک یا تانک آب ذخیره، خنک کننده‌های InRow بین ردیفی و خنک کننده داخل اتاقی In Room یا پکیج مخابراتی است. آب مصرفی در این سیکل می‌بایست جهت جلوگیری از رسوب گذاری به صورت آب نرم بدون سختی باشد و جهت جلوگیری از یخ زدگی، با ضدیخ که معمولا اتیلن گلیکول یا اتیلن پروپیلن است، مخلوط می‌شود. براساس تجربیات آزمایشگاهی و محاسبات مهندسی می‌توان نشان داد که درصد ترکیب ضدیخ و آب می‌تواند دمای انجماد آب را براساس جدول ذیل کاهش دهد:

نحوه انتخاب میزان درصد ضدیخ و آب به پایین ترین حد دمایی در سردترین روز سال و ضریب اطمینان طراحی سیستم سرمایش دیتاسنتر بستگی دارد. عموما، بر اساس تجربیات الیماکول، بهترین انتخاب، نسبت اختلاط 30 درصد ضدیخ و آب بهترین انتخاب برای تمامی مناطق ایران است.

بدترین حالت یخ زدگی در چیلرهای مرکز داده، در زمانی است که یخ زدگی در درون اواپراتور رخ دهد و منجر به راه یافتن آب به درون سیکل تبرید شود. در این حالت، خطرات سوختگی کمپرسور و تولید اسید درون سیکل تبرید، بسیار بالا است و هزینه‌ای بسیار سنگینی ناشی از توقف چیلر مرکز داده و تعمیرات چیلر به همراه خواهد داشت.

اثرات بافر تانک در عملکرد بهینه چیلر مرکز داده

در سیکل سرمایش آبی مرکز داده، از بافر تانک استفاده می‌شود. استفاده از بافر تانک دو دلیل دارد، اولین و مهمترین دلیل، کنترل ثبات دمای آب ورودی به اواپراتور چیلر ناشی از بار نامتعادل گرمایی تولیدی در مرکز داده است و دومین دلیل آن، ذخیره سازی برودت جهت زمان‌هایی است که احتمالا برق اصلی مرکز داده، قطع می‌شود.

در مراکز داده نحوه کارکرد اینگونه است که در زمان‌هایی از روز، حجم پردازش بسیار بالا و در زمان‌هایی از روز حجم پردازش کم می‌باشد، لذا در زمان‌هایی از روز میزان تولید برودت ماکزیمم است و در زمان‌هایی از روز به کمترین میزان خود می‌رسد. این نوسان گرمایی، می‌تواند در زمان بسیار کوتاهی، دمای آب برگشتی به چیلر را متغیر می‌کند که می‌تواند منجر به افزایش دمای مبرد در ورود به کمپرسور چیلر شود و می‌تواند در نهایت منجر به خرابی کمپرسور در طولانی مدت شود.

با نصب بافر تانک در سیکل آبی مرکز داده، می‌توان دمای آب برگشتی را مرکز داده را ثابت نمود و لذا، همواره آب با دبی و دمای ثابت به چیلر وارد می‌شود که منجر به کارکرد چیلر با راندمان ماکزیمم و کاهش استهلاک چیلر می‌شود. همچنین می‌توان برای مدت زمانی مشخص، ذخیره آب چیلد داشت که در زمان‌های قطعی برق، از افزایش دمای اتاق سرور و مرکز داده، جلوگیری می‌شود.

الیماکول، تولید کننده انواع چیلر مرکز داده

شرکت الیماکول؛ به عنوان سازنده تجهیزات برودتی و سرمایشی، بخصوص تجهیزات سرمایش دیتاسنتر مانند:

• چیلر دائم کار مرکز داده

• خنک کننده InRow گازی و آبی

• پکیج مخابراتی آبی و گازی

• رک و راهرو سرد و گرم

آماده است تا در زمان خرید با ارائه مشورت‌های لازم، به خریداران و بهره برداران کمک نماید تا بتوانند با دیدی باز و دقیق، تجهیزات مورد نیاز خود را با کیفیت و قیمت مناسب تهیه نمایند. جهت طراحی انواع سیستم های سرمایش دیتاسنتر، بخصوص انتخاب و تعیین ظرفیت چیلر مرکز داده الیماکول، می‌توانید با ما در تماس باشید. جهت دریافت مشاوره خرید چیلر مرکز داده و همچنین استعلام قیمت چیلر به آدرس سایت شرکت الیماکول https://elimacool.com مراجعه فرمایید.