لزوم استفاده از Clean Room در دیتاسنتر

امروزه در اتاق های سرور غیر از کنترل دما، رطوبت، صدا و دیگر عوامل محیطی نیاز به کنترل پارتیکل ها در ابعاد میکرونی می باشد و طبق استاندارد های بین المللی باید درصد زیادی از سقف، کف یا دیواره ها با راندمان بالایی فیلتر شوند و سرعت خطی هوا و همچنین جابجایی هوا در اتاق کامپیوتر و همچنین دیتاسنتر و اتاق ای سی بسیار بالا باشد.

با توجه به دلایل بالا ، اتاق تمیز سرور برای دیتاسنترها و اتاق های کامپیوتر در استاندارد های بین المللی کلاسی برای آن ها در نظر می گیرند برای مثال طبق طبقه بندی استاندارد 209D  فدرال به اتاق تمیز سرور، دیتاسنتر و اتاق کامپیوتر با توجه به حساسیت کار به کلاس های 100000 طبق استاندارد209D  فدرال تقسیم می شود و جریان هوا در آنها تک سو یا تک جهته در نظر گرفته می شود.

متأسفانه امروزه در کشور ایران فقط کنترل دما و رطوبت برای اتاق تمیز سرور، دیتاسنتر و اتاق کامپیوتر ضروری می دانند در صورتیکه عامل اصلی در اتاق تمیز سرور کنترل ذرات و ایجاد فشار مثبت است و در نظر نگرفتن این امر برای دستگاه ها بشدت زیان بار است و در بسیاری از موارد باعث آتش سوزی و آسیب های جدی به دستگاه ها می شود.

طبقه 1	این اتاق ها فقط به وسیله سازنده های اجزا و قطعات میکروالکترونیک که در اندازه های هندسی زیر میکرون می باشد استفاده می شود.
طبقه 10	این اتاق های تمیز به وسیله سازندگان نیمه هادی ها و چیپ های الکتریکی و آی سی ها و به طور کلی قطعاتی با ابعاد کمتر از 2 میکرون استفاده می شود.
طبقه 100	ساخت مدارهای الکترونیکی
طبقه 1000	——-
طبقه10000	——–
طبقه 100000	مونتاژ قطعات الکترونیکی، مونتاژ قطعات الکترونیکی، اتاق های کامپیوتر و دیتاسنتر، اتاق های سرور

توجه داشته باشیم که کلین روم های مخابراتی و دیتاسنتر و اتاق سرور بالاترین کلاس کلین روم یعنی کلاس 100000طبق استاندارد D209 و کلین روم میکروالکترونیک و ای سی ها دارای پایین ترین کلاس کلین روم یعنی کلاس 1 و 10 طبق استاندارد D 209 را دارا می باشند.

قبل از خواندن شرايط جريان هوا در کلین روم صنايع ميكروالكترونيک اتاق سرور،اتاق کامپیوتر و همچنین دیتاسنتر ها باید با تعریف کلین روم جریان آرام که معمولاً برای کلاس های پایین کلین روم و شاخص تمیز شدن هوا در کلین روم جریان آرام یا تک جهته است آشنا شویم.

تهویه کلین روم جریان آرام یا تک جهته    Laminar – Flow Clean room
در این نوع طراحی هوا در یک مسیر مستقیم از ورودی به خروجی با کمترین مخلوط شدگی و یا آشفتگی turbulence حرکت می کند که به 3 نوع جریان پایین، جریان افقی و دیوار به کف تقسیم بندی می شود. در کلین روم صنایع میکروالکترونیک معمولاً جریان هوا از سقف به کف استفاده می شود.

شاخص تمیز شدن هوا در کلین روم جریان آرام:
در کلین روم جریان آرام جریان هوای تک جهتی مستقیماً با سرعت ارتباط دارد و بر اساس آن تعریف میشود درست بر خلاف کلین روم جریان مغشوش که تعداد تعویض هوا عامل تعیین کننده تمیزی هوا می باشد.

در این نوع اتاق های تمیز سرور هوا از بالا به سمت پایین جریان یافته و هوا گرم از کف اتاق مکیده خنک می شود.

در این نوع اتاق تمیز هوا خنک فیلتر شده تا قطر 0.3 میکرون از بالا به سمت پایین وارد اتاق شده و هر گرم از دیوار ها مکیده میشود این اتاق تمیز در فضاهایی که فاقد کف کاذب هستند استفاده می شود.

در این اتاق تمیز که رایج ترین شیوه جریان هوا در اتاق تمیز محسوب می شود هوای سرد فیلتر شده از کف وارد اتاق می شود هوای گرم از سقف اتاق مکیده می شود.

در این اتاق تمیز جریان هوا در اتاق های سرد فیلتر شده تا 0.3 میکرون از کف اتاق وارد شده و هوای گرم از دیوار ها خارج می شود. این نوع جریان در اتاق ها که فاقد فضای از سقف برای خارج شدن گرما هستند توصیه می شود.

5. جریان یک سو تک جهته از دیوار به سقف:
در این نوع اتاق تمیز هوای خنک فیلتر شده از دیوار وارد اتاق شده و هوای گرم از سقف مکیده شده و خارج می شود.

6. جریان دیگر دیوار به کف است:
در این اتاق تمیز هوای سرد فیلتر شده از دیوار وارد شده و از کف هوای گرم خارج می شود.

در کلین روم های مخابراتی و اتاق سرور باید 5 تا 10 درصد سقف، کف یا دیوار فیلتر هپا با راندمان 99.97 برای گرفتن ذراتی به قطر 0.5  استفاده شود. این که سقف ،کف یا دیوار فیلترهپا شود بستگی به سیستم جریان هوایی که انتخاب می کنید دارد برای مثال اگر در اتاق تمیز سرور خود از سیستم  جویان یک سو یا تک جهته از دیوار به کف  استفاده می شود باید بین 5 تا 10 سقف فیلتر شود.  تعداد تعویض هوا باید 5 تا 48 بار در ساعت باشد و میانگین سرعت هوا 0.005 تا 0.041 متر بر ثانیه باشد. حداکثر تعداد مجاز ذره در واحد متر مکعب برای ذراتی به قطر 0.5 میکرون 3500000 ذره در واحد متر مکعب است.

سیستم دیگر که بسیار در اتاق سرور مرسوم است استفاده از پرده های ایربلاک در اتاق های تمیز مخابراتی است.

امروزه برای جلوگیری از مخلوط شدن هوا سرد و گرم در اتاق های سرور از پرده های ایربلاک استفاده می شود.

1. استفاده از پرده ها ایربلاک در اتاق سرور برای محصور کردن هوای گرم:

در این نوع اتاق تمیز هوا گرم که از پشت راک ها بیرون می آید توسط پرده های پی وی سی محصور شده و از سقف اتاق مکیده شود و هوای سرد وارد اتاق می شود این امر در بالا رفتن کارایی بسیار موثرند.

2. استفاده از پرده ها ایربلاک در اتاق سرور برای محصور کردن هوای سرد:

در این نوع اتاق تمیز هوا سرد در جلوی راک ها توسط پرده های پی وی سی محصور شده و از سقف اتاق هوای گرم مکیده می شود این امر در بالا رفتن کارایی بسیار موثرند.اندازه گیری گرما درون اتاق سرور:

برای محاسبه گرمای اتاق سرور مانند فضای دیگر  BTU مساحت کف، پنجره، سیستم روشنایی، افراد، و تجهیزات موجود در اتاق سرور را با هم جمع زده تا ظرفیت پکیج بدست آید.

1. مساحت کف اتاق سرور

Room Area BTU = Length (m) x Width (m) x 337

2. اندازه و محل قرار گیری پنجره ها در اتاق سرور

اگر اتاق سرور پنجره ندارد شما می توانید این بخش را رها کرده و به قسمت بعد بروید.

اگر پنجره ها پرده نداشته باشند نتیجه محاسبه بالا را در 1.5 ضرب کنید.

همچنین نتیحه بالا را در هم جمع کنید:

Windows BTU = South Window(s) BTU + North Window(s) BTU

3. تعداد افراد در اتاق سرور

هدف از ایجاد اتاق سرور این است که افراد بطور دائم در اتاق سرور کار نکنند. ولی اگر در اتاق سرور افرادی وجود دارند که بطور دائم مشغول کار هستند بایستی در محاسبه آورده شوند. هر شخص 400 BTU گرما تولید می کند.

Total Occupant BTU = Number of occupants x 400

4. تجهیزات در اتاق سرور 

بطور واضح و روشن بیشترین گرمای تولید شده در اتاق سرور بوسیله تجهیزات موجود در اتاق سرور است مقدار برق دستگاههای الکترونیکی را بر اساس Wat اندازه گیری می کنند .

Wat کلیه داستگاهها اعم از روتر ،سوییچ و سرورها یا راک ها را با هم جمع کرده و سپس در عدد 3.4 ضرب می کنیم. ظرفیت گرمایی راک ها بر حسبKVA است که باید آن را بهWat تبدیل می کنیم.

گرمای محسوس در تجهیزات در مراکز کامپیوتر 556/237 وات بر متر مربع معادل 15 تا 175 بی تی یو در ساعت بر متر مربع طبق استاندارد اشر می باشد.

5. روشنایی در اتاق سرور

تعداد چراغهای اتاق سرور را جمع کرده و سپس در 4.25 ضرب می کنیم.

Lighting BTU = Total wattage for all lighting x 4.25

حرارت تولید شده کلیه BTUها را با هم جمع می کنیم تا ظرفیت پکیج مان تعیین شود.

در اتاق های سرور باید دمای داخل راک ها و فضای اطراف آن دائماً کنترل شود و درصورت افزایش دما راک ها و فضای اطراف ظرفیت سرمایشی پکیج افزایش می یابد. این امر توسط حسگری که در نزدیکی راک ها قرار دارد انجام مشود که با افزایش دمای راک خود یه خود ظرفیت سرمایشی پکیج افزایش می یابد. توجه داشته باشید گرمای اتاق در حالتی که سیستم سرمایشی برای اتاق در نظر گرفته نشده باشد می تواند تا 80 درجه سانتیگراد زیاد شود بنابراین باید پکیج با ظرفیت مناسب و تمحیداتی برای مخلوط نشدن هوای گرم و سرد در نظر گرفته شود.

ASHRAE TC 9.9استاندارد اشراتاق سرور	Recommendedدمای پیشنهادی اتاق سرور	Allowable دمای مجاز اتاق سرور
Temperatureدرجه حرارت اتاق سرور	18-27 deg C (64.4- 80.6 Degrees F)	15-32 deg C (59-90 Degrees F)
Humidityدرجه رطوبت اتاق سرور	5.5-15 deg C Dew Point (41.9-59 Degrees F )	20%-80% RH

اتاق تميز صنايع ميكروالكترونيک:و اتاق ای سی تهویه بالا به پایین کلین روم جریان آرام صنایع میکروالکترونیک:Down – Flow Clean room
در این نوع طراحی کلین روم جریان آرام جریان هوا از سقف به کف می باشد که کف از یک صفحه مشبک تشکیل شده و زیر آن فیلتر ها قرار دارند. سقف کلین رومجریان آرام کاملاً از فیلتر های شبکه ای با بازده بالا که توسط یک صفحه مشبک محافظت میشود تشکیل شده است .در بيشتر صنايع ميكروالكترونيک از امتداد قائم جريان استفاده مى شود كه از سقف وارد اتاق شده (پس از عبور از فيلترهاى با بازده بالا) و از بالا به روى محصولات جريان يافته و از كف خارج مى شود. بديهى است كه هر مقدار كه تعداد افراد و نيز تجهيزات در کلین روم كمتر باشد به يكنواختى جريان هوا و در نتيجه انتقال مؤثر ذرات آلوده كننده به خارج از اتاق كمک مى كند. در اين صنايع در شرايط خاص ممكن است از جريان افقى يا با زاويه 45 درجه استفاده شود كه در اين صورت ممكن است رسيدن به درجه تميزى لازم دشوار باشد.

لازم است براى حذف ذرات از هواى ورودى به اتاق از فيلترهاى هپا با بازده 99,9995 % براى ذرات به قطر 0,1 ميكرون استفاده شود زيرا عملاً در فضاى اتاق ذرات بخار سيليكون با قطر 0,1 ميكرون وجود دارد. براى طبقه بندى 110و 100 اغلب سرعت هوا در داخل اتاق به، مقدار 0,5 متر بر ثانيه ( 100 فوت بر دقيقه) مناسب مى باشد زيرا براى صنايع دقيق اين سرعت جواب مناسبى در عبور از بين افراد و مقاطع بحرانى و ادوات توليدى داده است. براى طبقه هاى 1000و10000 و100000 طراحى سيستم تهويه بر اساس سرعت هوا به ترتيب 0.15و0.25و 0,09 متر بر ثانيه انجام مى شود.

لازم است هوا از پانل هاى مشبک كه در كف تعبيه مى شوند و داراى دمپر لازم براى تنظيم جريان مى باشند، از اتاق خارج گردد. در طبقه هاى 1، 10، 100نیاز به 100 % پوشش كف توسط پانل هاى شكاف دار است. در حالى كه براى طبقه هاى 1000 و 10000 کلین روم تنها به 50 % پوشش پانل هاى مشبک نياز است. فن گردش دهنده هوا از نوع محورى است و لازم است الكتروموتور آن خارج از مسير جريان هوا قرار گيرد. انتقال ارتعاشات فن به اتاق کلین روم بايد حداقل باشد و نبايد از200 هرتز تجاوز نمايد. همچنين براى كاهش آلودگى هاى صوتى فن در کلین روم از عايقهاى صوتى مناسب مانند بسته هاى كتابى پرشده از ماده پلى پروپيلن در غلظت بالا يا از الياف خاص فايبرگلاس استفاده كرد.

به طور كلى بايد تمام سيستم فن ها، كويل ها و داكت ها و همچنين پانل هاى مشبك مستقر در كف کلین روم به گونه اى طراحى و نصب شوند كه در شرايط استفاده از فيلترهاى تميز افت فشار از 500 پاسكال بيشتر نباشد. با توجه به اين كه حجم هواى گردش كننده در کلین روم بالاست، لازم است از فن هاى ويژه همراه با اقدامات لازم براى كاهش صدا استفاده شود. چنانچه از سيستم پلنيوم (سيستم داراى محفظه هاى هواى تحت فشار) در کلین روم استفاده مى شود، لازم است عمق پلنيوم به اندازه ای باشد كه توزيع يكنواختى از هوا در قسمت هاى بالايى فيلترها ايجاد شود. معمولاً سرعت افقى جريان هوا به پلنيوم حدود 5 متر بر ثانيه ( 1000 فوت بر دقيقه) درنظر گرفته مى شود. تمام تجهيزات تغييردهنده شرايط هوا  در کلین روم مانند كويل هاى سرمايى و گرمايى و سيستم تغيير رطوبت هوا قبل از محل فيلترها قرار مى گيرند.

در کلین روم مخصوص صنايع ميكروالكترونيک به علت استفاده از گازها و مواد حلال و پاک كننده كه خاصيت مشتعل شدن بالايى دارند و همچنين وجود دما و فشار زياد كارى در فرآيند ساخت قطعاتى مانند وافرها، همواره امكان آتش سوزى در این کلین روم ها وجود دارد. بنابراين نياز به يك سيستم اطفاء حريق به وسيله لوله كشى در قسمتهاى بالا و پايين فيلترها و در قسمت زيرين كف مى باشد.براى اعلام و كنترل حريق نياز به سنسورهاى حساس به آتش و حرارت زياد در کلین روم ها مى باشد.

در صنایع دقیق میکروالکترونیک برای کنترل ساخت قطعات شرایط بیان شده کلین روم در زیر مطلوب است:

1. ذرات کمتر از یک ذره در کلین روم با قطر 0.1 میکرون در هر فوت مکعب

2. تغییرات دما درکلین روم  0.1 ± درجه سانتی گراد

3. تغییرات رطوبت نسبیدر کلین روم  2%±

4. ارتعاش کمتر از یک میکرو اینچ (0.025 میکرون) برای جابجایی قائم با فرکانس بین صفر تا 200 هرتز در کلین روم.

5. صدا کلین روم: کمتر از 60 دسی بل.

6. ارگانیزم ها در هوا کلین روم: کمتر از  1ppm

7. اسید ها، گازها و بخارها در هوا کلین روم: کمتراز 1ppm

8. تداخل الکترومغناطیسی در کلین روم (EMI): زیر حد حساسیت

9. الکترومغناطیسی در کلین روم (EMR): 100 دسیبل تضعیف توانایی

10.گازهای فرآیند ها در کلین روم: فیلتر کردن تا ذرات 0.1 میکرون

11.مایعات فرآیند ها در کلین روم: فیلتر کردن تا ذرات 0.1 میکرون (بسته به نوع مایع)

12.استفاده از سیستم های کنترلی در کلین روم برای اطمینان از رسیدن یا دور شدن از مشخصات بیان شده در بالا.

بیشترین کاربردهای کلین روم صنايع ميكروالكترونيک در ساخت نیمه هادیهاست. زیرا عملیات ساخت در اندازه هایی حدود مولکول انجام می شود و نتیجه کار بستگی به پاکی و تمیز هوای محیط از ذرات و مواد به کار گرفته شده دارد. در طی مراحل ساخت نیمه هادیها کلاس تمیزی بین 10 و 1 نیاز می باشد.

برای کسب اطلاعات بیشتر در خصوص خدمات دیتاسنتر با ما تماس بگیرید.