راهنمای جامع استاندارد ASHRAE TC 9.9 اندازه‌گیری دما و رطوبت تأسیسات مراکز داده

🎙️ آپ تایم – UPTIME PODCAST افتخار دارد که در این قسمت، چهارمین بخش از مباحث مرتبط با ASHRAE TC9.9، یعنی Facility Temperature & Humidity Measurement را ارائه دهد. این مقاله یک راهنمای تخصصی برای متخصصان مراکز داده است.

اهمیت و ضرورت اندازه‌گیری دما و رطوبت در دیتاسنتر

مراکز داده و دفاتر مرکزی مخابرات (Telecommunications Central Offices) معمولاً دارای بار حرارتی داخلی کلی هستند که ممکن است کمتر از ظرفیت تئوریک خنک‌سازی اتاق باشد. با این حال، گرمایش بیش از حد موضعی (localized overheating) که خارج از محدوده مشخصات استاندارد باشد، می‌تواند مشکلاتی ایجاد کند. اندازه‌گیری‌های دما و رطوبت بهترین روش برای ارزیابی محیط یک مرکز داده است.

اندازه‌گیری‌ها می‌توانند به صورت دستی انجام شوند یا با استفاده از سیستم‌های جمع‌آوری داده خودکار تعبیه‌شده در تجهیزات فناوری اطلاعات (ITE) یا نصب‌شده روی رک‌های تجهیزات صورت پذیرند. برای اطمینان از اینکه قرائت‌ها به طور سیستماتیک صورت می‌گیرند و به درستی نشان‌دهنده ورودی هوای تجهیزات هستند، باید مراقبت‌های لازم انجام شود.

مدیریت زیرساخت مرکز داده (DCIM) و اتصال تجهیزات فناوری اطلاعات

استفاده از سیستم DCIM (Data Center Infrastructure Management) به طور فزاینده‌ای رایج شده است. DCIM عبارت است از نظارت، اداره و کنترل عملیاتی دارایی‌ها و منابع مرکز داده با هدف بهینه‌سازی هزینه و عملکرد در زمینه‌های در دسترس بودن زیرساخت، بهره‌وری انرژی و کارایی عملیاتی.

ASHRAE TC 9.9 اخیراً نشریه “Advancing DCIM with IT Equipment Integration” (ASHRAE 2019) را منتشر کرده است. این نشریه چهارچوبی جامع و متصل را برای یک سیستم DCIM به خوبی پیاده‌سازی و نگهداری شده، که به حداکثر رساندن استفاده کارآمد از برق، خنک‌سازی و منابع فضا کمک می‌کند، ارائه می‌دهد. یکی از مؤلفه‌های اصلی این چهارچوب متصل، انطباق DCIM برای تجهیزات فناوری اطلاعات (DCIM Compliance for ITE) است که مجموعه اصلی داده‌های زیرساختی را که باید مستقیماً از ITE در دسترس باشند، برجسته می‌کند.

سه دلیل اصلی برای اندازه‌گیری دما و رطوبت

اندازه‌گیری دما و رطوبت در یک تأسیسات به سه دلیل اصلی مورد نیاز است که به صورت سلسله مراتبی هستند و کاربر باید مناسب‌ترین مورد را انتخاب کند:

  1. آزمون‌های سلامت و ممیزی تأسیسات (Facility health and audit tests) (رجوع به بخش ۴.۱).
  2. آزمون‌های تأیید نصب تجهیزات (Equipment installation verification tests) (رجوع به بخش ۴.۲).
  3. آزمون‌های عیب‌یابی تجهیزات (Equipment troubleshooting tests) (رجوع به بخش ۴.۳).

۴.۱ آزمون‌های سلامت و ممیزی تأسیسات (Aisle Measurement Locations)

بخش‌های ۴.۱ تا ۴.۳ نشریه ASHRAE توصیه‌های آزمایشی برای اندازه‌گیری دما و رطوبت را مشخص می‌کنند. آزمون‌های سلامت و ممیزی تأسیسات به صورت فعال برای ارزیابی سلامت محیطی مرکز داده نسبت به خرابی‌های الکترونیکی مرتبط با دما و رطوبت انجام می‌شوند. این آزمون‌ها همچنین می‌توانند برای ارزیابی سیستم خنک‌سازی و ظرفیت ذخیره آن برای آینده استفاده شوند.

موقعیت‌یابی حسگرها در راهرو (Aisle Measurement)

برای تعیین دما و رطوبت در هر راهرو که ورودی هوای تجهیزات وجود دارد، باید یک سری دستورالعمل‌های زیر را دنبال کرد:

  • نقاط اندازه‌گیری دما و رطوبت محیط راهرو باید به طور دائمی بر روی کف نصب شوند تا تکرارپذیری و سهولت در تکرار آزمون‌ها فراهم شود.
  • تراکم نقاط: حداقل یک نقطه برای هر ۳ تا ۹ متر (۱۰ تا ۳۰ فوت) از راهرو یا هر موقعیت رک چهارم باید در نظر گرفته شود.
  • نقاط باید در نیمه راهرو (Midway along the aisle)، مرکز بین ردیف‌های تجهیزات قرار گیرند.
  • در پیکربندی راهرو گرم/راهرو سرد، نقاط اندازه‌گیری باید فقط در راهروهای سرد مستقر شوند.
  • نقاط پایش باید نماینده دمای محیط و رطوبت در ارتفاع ۱.۵ متری (۴.۹ فوت) بالای کف باشند.

۴.۱.۲ وضعیت عملیاتی HVAC

باید وضعیت‌های عملیاتی زیر برای واحدهای HVAC، در صورت لزوم، اندازه‌گیری و ثبت شود:

  • وضعیت عملکردی واحد: روشن یا خاموش (ON/OFF).
  • وضعیت فن تأمین: وضعیت (روشن/خاموش) و سرعت فن در صورت متغیر بودن.
  • دما: دمای هوای تأمین و دمای هوای برگشتی.
  • رطوبت: رطوبت هوای تأمین و رطوبت هوای برگشتی.

ارزیابی وضعیت واحد HVAC: دما و رطوبت در سطح واحد HVAC باید با مقادیر طراحی شده مطابقت داشته باشد. دمای هوای برگشتی که به طور قابل توجهی بالاتر از دمای محیط اتاق باشد، نشان‌دهنده اتصال کوتاه (short-circuiting) هوای تأمین خنک است، که این یک مسیر جریان هوا است که باید مورد بررسی قرار گیرد.

۴.۲ آزمون‌های تأیید نصب تجهیزات (Equipment Installation Verification Tests)

این آزمون‌ها برای اطمینان از نصب صحیح تجهیزات در محیط اتاق استفاده می‌شوند. هدف این است که دمای و رطوبت جلوی کابینت یا رک قابل قبول باشد.

برای انجام این آزمون‌ها، دما و رطوبت باید در مرکز هندسی ورودی هوای تجهیزات در ۵۰ میلی‌متری (تقریباً ۲ اینچ) از جلو اندازه‌گیری و ثبت شود. این کار برای تجهیزات قفسه‌بندی‌شده در بالا، وسط و پایین انجام می‌شود.

به عنوان مثال، در یک رک با ۲۰ سرور، دما و رطوبت در مرکز سرورهای اول، دهم و بیستم اندازه‌گیری می‌شود.

هشدار تخصصی: اگر هرگونه اندازه‌گیری خارج از مشخصات تعیین شده برای محیط کلاس تجهیزات باشد، پرسنل عملیاتی تأسیسات ممکن است بخواهند با تولیدکننده تجهیزات مشورت کنند یا ریسک‌های مربوطه را مدیریت کنند. (Uptime Standard 2024).

۴.۳ آزمون‌های عیب‌یابی تجهیزات (Equipment Troubleshooting Tests)

آزمون‌های عیب‌یابی تجهیزات برای تعیین اینکه آیا خرابی تجهیزات به طور بالقوه ناشی از اثرات محیطی است یا خیر، استفاده می‌شوند. این آزمون‌ها مشابه آزمون‌های تأیید نصب هستند، با این تفاوت که کل ناحیه ورودی هوا از قطعه تجهیزات مورد نظر، پایش می‌شود. هدف این است که مشخص شود آیا هوای کشیده شده به داخل تجهیزات در شرایط مجاز تعیین شده برای محیط کلاس تجهیزات است یا خیر.

چندین مورد عیب‌یابی بسته به اندازه و نوع تجهیزات تعریف شده است:

  • مورد A: برای تجهیزات با ارتفاع ۱U تا ۳U، نقاط پایش تنظیم می‌شوند.
  • مورد B: برای تجهیزات ۴U تا ۶U، نقاط پایش تنظیم می‌شوند.
  • مورد C: برای تجهیزات ۷U و بزرگتر، نقاط پایش تنظیم می‌شوند.
  • مورد D: برای تجهیزاتی که ناحیه موضعی (localized area) برای هوای ورودی دارند، نقاط پایش در یک الگوی شبکه‌ای (grid pattern) روی ورودی تنظیم می‌شوند.
  • مورد E: برای کابینت‌های دارای درب خارجی، دما و رطوبت باید در حالت عملیاتی عادی آن‌ها، که معمولاً با درب‌های بسته است، پایش شود.

۴.۴ شبیه‌سازی خنک‌سازی (Cooling Simulation)

شبیه‌سازی خنک‌سازی (CFD – Computational Fluid Dynamics) به طور سنتی بر اساس محاسبات دینامیک سیالات انجام شده است. این شبیه‌سازی برای ارزیابی مفهوم طراحی یک مرکز داده یا عیب‌یابی یک تأسیسات موجود که با مشکلات خنک‌سازی روبرو است، استفاده می‌شود.

شبیه‌سازی خنک‌سازی می‌تواند تکمیل‌کننده آزمون‌های سلامت و ممیزی تأسیسات (بخش ۴.۱) باشد. داده‌های اندازه‌گیری که در طول ممیزی تأسیسات جمع‌آوری می‌شود (راهرو، HVAC یا ITE) می‌تواند برای کالیبره کردن و تأیید مدل CFD استفاده شود.

مزیت مدل CFD این است که امکان فراهم کردن وضوح فضایی (spatial resolution) بالاتری نسبت به آن چیزی که به طور واقعی توسط نقاط اندازه‌گیری حسگر مجزا قابل دستیابی است، فراهم می‌کند.

مدل‌های CFD می‌توانند دیدگاه‌های پیکربندی شده‌ای را برای موارد زیر ارائه دهند:

  • دمای ورودی ITE (ITE inlet temperature).
  • انطباق محیطی ASHRAE.
  • شاخص‌های گردش مجدد اتاق و رک (room- and rack-level recirculation indices).
  • ظرفیت خنک‌سازی موجود (available cooling capacity).

جمع‌بندی آموزشی و ارتباط با استانداردهای زیرساختی

حتی اگر تمام اندازه‌گیری‌های دما و رطوبت در محدوده مشخصات تعیین شده باشند، خرابی تجهیزات احتمالاً نتیجه ضعف محیطی نیست. با این حال، اگر هرگونه اندازه‌گیری خارج از شرایط عملیاتی توصیه شده باشد، پرسنل عملیاتی تأسیسات ممکن است بخواهند برای رفع مشکل با تولیدکننده تجهیزات مشورت کنند.

در برخی تأسیسات، به ویژه تأسیسات تحت فشار (pressurized facilities) که سطح رطوبت را قبل از ورود هوا به مرکز داده کنترل می‌کنند، رطوبت مطلق (absolute humidity) به طور معمول در کل فضا یکنواخت است. به دلیل اینکه منابع رطوبت قابل توجهی به طور معمول در داخل مراکز داده وجود ندارد، اندازه‌گیری‌های رطوبت لازم نیست در هر نقطه انجام شوند، بلکه می‌توانند به عنوان تابعی از دمای موضعی و رطوبت مطلق یکنواخت در کل فضا محاسبه شوند.

برای تکمیل دانش در خصوص زیرساخت و ارتباطات مراکز داده، می‌توانید از منابع زیر استفاده نمایید:

لینک خارجی پیشنهادی: درک دستورالعمل‌های حرارتی (Thermal Guidelines) برای فرآیندهای داده در مراکز داده بسیار حیاتی است. اطلاعات تخصصی استانداردها (ANSI.org).

پایان مقاله (محتوای قابل کپی برای انتشار)

ASHRAE TC9.9 قسمت چهارم
Facility Temperature & Humidity Measurement

🎧 گوش کنید در:
شنوتو – کست‌باکس – تهران پادکست – مستقیم از وب

📱 پیوندهای ارتباطی:
* کانال تلگرام
* لینکدین

👤 تهیه‌کننده: وحید یوسف‌خانی / VAHID YOUSEFKHNAI
✉️ پیام به تهیه‌کننده در تلگرام

#پادکست #دیتاسنتر #ASHRAE #TC99
#EnvironmentalMonitoring #Cooling #HVAC
#ThermalGuidelines #UptimePodcast #DataCenterMonitoring