İklimlendirme; veri merkezlerinde havanın temizlenmesi, sıcaklık, soğukluk, nem gibi değerlerin yönetilmesi ve hava akışının sağlanması amacıyla dünya standartları kapsamında ölçeklendirilen bir süreç olarak tanımlanabilir. Genellikle yapılan hataların önüne geçmek için bu dünya standartlarının iyi bilinmesi gerekiyor. Hataların başında veri merkezlerinin soğutulması gelmektedir. Veri merkezinin kontrollü soğutulmasının yanısıra iklimlendirilmeye de ihtiyacı vardır. Çünkü veri merkezlerinde hizmet veren sunucu, depolama aygıtları, yedekleme cihazları, ağ bileşenleri gibi BT ekipmanlarının, üreticilerin belirlediği değerlerde soğutması ile beraber sıcaklık, nem, hava akışı ve havanın temizlenmesine de ihtiyaçları vardır. Sürekli çalışan bu ekipmanların ürettikleri ısı ve genişleyen iş hacmi, artan ekipman sayıları nedeni ile iklimlendirilmiş hava şartlarının bozulma eğiliminde olması sürecin hassasiyetle değerlendirilmesi gereken bir konu olduğunu göstermektedir. Cihazların ihtiyacı olan oda şartları sağlanmazsa bu cihazlar kendi ısıttıkları havayla beraber hata vermeye ve iş sürekliliğini etkilemeye başlarlar. Veri merkezinde çalışan ekipmanlar verimli şekilde çalışabilmek için gerekli oda şartlarına ihtiyaç duyarlar. İklimlendirme sistemlerinde soğuk ve sıcak hava değerlendirmeleri genellikle BTU/h, ton/d cinsinden ölçülür. BTU küçük, orta ve büyük çapta sistemler için, ton ise büyük sistemler için iklimlendirme kapasitesini tanımlamak amacı ile kullanılan ölçü birimidir. 1 ton iklimlendirme bir saat içerisinde ortamdan çekilebilecek 12000 BTU’ya karşılık gelmektedir. (McDowall, 2006)

Başarılı bir iklimlendirme için ASHRAE tarafından  2004 yılında yayınlanan “Thermal Guidelines for Data Processing Environments” (Veri İşleme Birimleri İçin Isı Önerileri) 2008 yılında kuru sıcaklık, nem ve yoğunlaşma değerlerini tekrar güncellemiştir. Bu güncellemeler üreticilerden gelen bilgiler, testler ve değerlendirmeler ışığında yapıldığı için ASHRAE standartlarına dikkat ederek iklimlendirmenin sağlanması çok önemlidir. Bu değerler veri merkezi verimliliğini en üst seviyeye çıkarmak için planlandığı gibi aynı zamanda iklimlendirme maliyetlerini de düşürmektedir. ASHRAE iklimlendirme ortamlarını 4 farklı sınıfta incelemektedir. Birinci sınıf; zamana bağlı işlerin gelişmiş BT bileşenleriyle yapıldığı ve çok önemli ortam kontrollerinin olduğu veri merkezleridir. İkinci sınıf; veri merkezinden ziyade BT cihazları için ayrılmış bir oda veya ofis ortamıdır, bu ortamda daha düşük hacimli işler yapılır ve yapılan ortam kontrolleri birinci sınıf kadar önemli değildir. Üçüncü sınıf ortam; ofis ve ev ortamlarını ifade etmektedir. Dolayısıyla gelişmiş BT cihazlarının yerine bilgisayarlar, laptop ve yazıcı gibi aygıtlar söz konusudur. Düşük seviyede ortam kontrolleri yapılmaktadır. Dördüncü sınıf ise satış noktaları olarak ifade edilir, herhangi bir ortam kontrolü yapılmamaktadır. Dolayısıyla veri merkezleri iklimlendirme değerleri birinci sınıfa göre ele alınır. Aşağıdaki tablolarda sınıflara göre iklimlendirme değerleri ve versiyonlar arası karşılaştırma verileri verilmektedir. (ASHRAE, 2011)

ASHRAE 2008 Yönergeleri. (ASHRAE, 2011)

Sınıf

Çalışan Ekipmanlar

Kapalı Konumdaki Ekipmanlar

Kuru Sıcaklık (°C)

Nem Oranı (%)

Kuru
Sıcaklık
(°C)

Nem
Oranı
(%)

İzin Verilen

Önerilen

İzin Verilen

Önerilen

1

15 - 32

18 - 27

20 - 80

60

5 – 45

8 - 80

2

13 - 58

18 - 27

20 - 80

60

5 – 45

8 - 80

3

5 - 35

-

8 - 80

-

5 – 45

8 - 80

4

5 - 40

-

8 - 80

-

5 – 45

8 - 80

ASHRAE 2004 ve 2008 Yönergeleri Karşılaştırması. (ASHRAE, 2011)

 

2004 Yılı Değerleri

2008 Yılı Değerleri

En Düşük Sıcaklık (°C)

20

18

En Yüksek Sıcaklık (°C)

25

27

En Düşük Nem (%)

40

60

En Yüksek Nem (%)

55

60

ASHRAE’nin bu değerleri yayınlarken BT bileşenleri üreticilerinin yayınlamış olduğu değerleri ölçü olarak alması, çok fazla sayıda üretici olması, bütün ekipmanların çalışma ortamı değerlerinin ortak en verimli değerde düzenlenmesinin gerekliliği ve veri merkezlerinin çok çeşitli üreticilerin cihazlarına ev sahipliği yaptığı gerçeği ile ASHRAE’nin belirlediği değerlerin çok önemli olduğu anlaşılmaktadır. (ASHRAE, 2011)

 Başarılı bir iklimlendirme için dikkat edilecek hususlar

  • Veri merkezlerinde verimli bir iklimlendirme yapabilmek için gereken unsurlar aşağıdaki şekilde özetlenebilir. (Emerson Electric Co., 2007)
  •  Veri merkezinin zemin ve duvarları dış ortamdan yalıtılarak dışarıdan herhangi şekilde ısı veya hava akışı engellenir, aynı şekilde içerideki havanında kontrolsüz şekilde dışarıya çıkmasına izin verilmez,
  •  BT ekipmanlarına ev sahipliği yapan kabinetler soğuk ve sıcak havanın birbirine karışmasını engelleyecek şekilde yerleştirilir. Kabinetler soğuk hava koridorundan soğutulmuş havayı çekecek, kabinet içindeki cihazların ürettikleri sıcak havayı da sıcak hava koridoruna doğru transfer edecek şekilde tasarlanır,
  •  Kabinet içinde, etrafında veya yükseltilmiş zeminin altından yapılan kablolama işlemleri hava akışını engellemeyecek şekilde düzenlenir. Yükseltilmiş zeminin altından çok fazla kablolama yapılması ihtimali ile özellikle zeminden soğutmalı sistemlere engel olmaması açısından zemin yüksekliği en az 2,4 m yüksekliğinde tasarlanır, (Bouley & Brey, 2009)
  •  CRAC / CRAH (Computer Room Air Conditioner / Computer Room Air Handler)  üniteleri sıcak hava koridorundan yükselen sıcak havayı kolay çekecek şekilde tasarlanmalıdır. Örneğin üniteler sıcak hava koridorlarının başında konumlandırılır veya ısınan havayı kolay çekebilmesi için tasarımlar geliştirilir,
  •  Kabinet sayıları ve yoğunluğu, tesis büyüklüğü ve iklimlendirilecek alan dikkate alınır.

İklimlendirme Yöntemleri

Veri merkezi iklimlendirmesi için 10’dan fazla yöntem vardır ama en uzun tecrübe edilmiş ve en yaygın olarak kullanılan yöntemler CRAC, CRAH, CRAC/CRAH daraltılmış alan ve kabinet soğutma olarak özetlenebilir. Soğutma sistemleri temel olarak kabinet, koridor ve tesis seviyesinde olmak üzere kategorize edilirken yeni nesil veri mezlerinde genel olarak CRAC veya CRAH daraltılmış alan sistemi tercih edilmektedir. (Kennedy, 2009)

CRAC/CRAH daraltılmış alan; CRAC şuanki veri merkezlerinde sık kullanılan yöntemlerden birisidir. Doğrudan genişleyen soğutucu gaz aracılığı ile soğutma gerçekleşir. Bu sistemin soğutma kapasitesi yaklaşık olarak 30 tondur, veri merkezi soğutma planlaması bu kapasiteye göre yapılır. Soğutmanın yanında nem oranını da ayarlayabildiğinden gerçek bir iklimlendirme sağlamaktadır. (Kennedy, 2009)

Dış ünite olarak nitelendirilen yoğunlaştırıcılar (Condensing unit) soğutma sistemlerinde ısınan havanın yer değiştirmesi, dışarıya atılmasından özetle hava dolaşımının yapılmasından sorumlu ünitelerdir. Ufak ünitelerde sadece soğutucu vardır, hava akımını yer çekimi gücüyle yaparlar. Genellikle kullanılan model büyük olan yani içerisindeki motor ve fanlar yardımıyla hava akımını sağlayan modellerdir. Dış üniteler hava dolaşımını kolay yapabilecek şekilde açık ortamlara yerleştirilir. (ASHRAE Inc., 2012)

Bu yapıdaki soğutma sistemlerinde veri merkezinin hava dağılımı görevini CRAC ünitesi üstlenmektedir. Ünite ortamdaki sıcak havayı soğutmak için çekip soğutulan havanın tekrar zeminden veri merkezine dağıtılmasından ve gerekli nem değerlerinin sağlanmasından sorumludur. Böylece veri merkezinin ihtiyacı olan hava akımı ve oda şartları sağlanmış olur. (Rasmussen, 2003; Smith, 2013)

CRAH soğutma sistemi ise diğer sık kullanılan yöntemdir. Bu yöntemde soğutma işlemi doğrudan genişleyen gaz yerine soğutulmuş su ile yapılmaktadır. 1000 ton’a kadar soğutma yapılabildiği için CRAC’a göre daha büyük alanlara uygulanabilir. Soğutmayla beraber veri merkezinin nem oranınıda düzenleyerek gerekli oda şartlarını sağlamaktadır. (Kennedy, 2009)

Akan su soğutmayı iki şekilde yapar ; buharlaştırıcıdan (evaporator) geçen su ısısını bırakarak tekrar soğuk hale gelir, bu olay  “Chilled Water (Soğutulmuş su)” olarak adlandırılır. Su dolaşımını yoğunlaştırıcıdan (condenser) yaparak soğutuluyorsa bu süreç “Condenser Water (Yoğunlaştırılan su)” olarak isimlendirilir. Ton olarak hesaplanan chiller kapasitesi standart olarak saatte 12,000 BTU sıcak enerjiyi çekebilir. Genel olarak 1-3 ton kapasitelerinde olmakla beraber genişleyen büyük yapılarda 10,000 ton kapasitesinede çıkabilmektedir. Chiler kapasitesiyle soğutulacak alan kapasitesi iyi hesaplanmalıdır. Gerekli soğutma kapasitesini sağlamak için birden fazla chiller beraber çalıştırılabilir. (McDowall, 2006)

CRAC ve CRAH sistemlerinin kullanılabildiği “Daraltılmış Alan Soğutma Sistemi” son yıllarda kullanılmaya başlayan ve giderek artan yöntemdir. Soğuk ve sıcak hava koridorları oluşturulur, kabinetlerin yerleştirilmesi ve veri merkezinin bunu destekleyecek şekilde tasarlanması gerekir. Çünkü amaç veri merkezindeki sıcak ve soğuk havanın bir birine karışmasını engellemektir. CRAC/CRAH üniteleri soğuk havayı yükseltilmiş zemine iletir, iletilen hava soğuk hava koridorlarında kabinetlerin önündeki ızgaralardan yükselir. Yükselen soğuk hava kabinetlerdeki ekipmanların fanlarıyla emilerek kabinetlerin arkasına yani sıcak hava koridoruna iletilir. Isınan hava doğal yapısı gereği yükselir ve yükselen hava CRAC/CRAH üniteleri tarafından tekrar çekilir. Sıcak ve soğuk havanın birbirine karışmaması enerji tüketimini de düşürmektedir. (Kennedy, 2009)

 

Sıcak Ve Soğuk Hava Koridorları. (Akın & Ketenci, 2010)