تأثیر تولید گاز هیدروژن بر تهویه و طراحی اتاق‌های باتری در دیتاسنترها

مقدمه

دیتاسنترها به‌عنوان قلب تپنده دنیای دیجیتال، به پایداری انرژی وابسته‌اند. در این میان، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی به‌ویژه باتری‌های سرب-اسید (Lead-Acid) و باتری‌های نیکل-کادمیم (Ni-Cd) بخش جدایی‌ناپذیر مراکز داده محسوب می‌شوند. این باتری‌ها در زمان شارژ، گاز هیدروژن تولید می‌کنند؛ گازی که با وجود سبکی و بی‌رنگی، می‌تواند به تهدیدی جدی برای ایمنی تبدیل شود.
تجمع هیدروژن در اتاق باتری بدون تهویه مناسب، خطر انفجار، آتش‌سوزی و حتی نابودی کل زیرساخت دیتاسنتر را به همراه دارد. از این رو طراحی هوشمندانه تهویه و پایش مداوم این گاز، یک الزام استانداردسازی در پیاده‌سازی دیتاسنترهای مدرن است.

مکانیزم تولید گاز هیدروژن در باتری‌ها

باتری‌های سرب-اسید به‌طور گسترده در دیتاسنترها استفاده می‌شوند. هنگام شارژ، به‌ویژه در شرایط Overcharge، الکترولیز آب رخ می‌دهد:

• هیدروژن (H₂): گازی سبک، بی‌رنگ و بی‌بو که به سقف اتاق حرکت می‌کند.

• اکسیژن (O₂): می‌تواند با هیدروژن واکنش داده و باعث انفجار شود.

طبق استاندارد IEEE 1635/ASHRAE 21، تقریباً 0.45 لیتر هیدروژن در هر آمپر-ساعت شارژ اضافی تولید می‌شود. این عدد اگرچه کوچک به نظر می‌رسد، اما در محیط بسته و با حجم بالای باتری‌ها، به‌سرعت خطرناک خواهد شد.

خطرات اصلی هیدروژن در اتاق‌های باتری دیتاسنتر​​​

1. قابلیت انفجار بالا:

   • هیدروژن در بازه ۴٪ تا ۷۵٪ در هوا قابل انفجار است.

   • تنها یک جرقه کوچک می‌تواند انفجار مهیبی ایجاد کند.

2. شعله نامرئی:

   • شعله هیدروژن تقریباً بی‌رنگ است و با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شود.

   • این موضوع باعث می‌شود حریق به‌موقع تشخیص داده نشود.

3. تأثیر بر تجهیزات دیتاسنتر:

   • خوردگی اتصالات فلزی و کابل‌ها.

   • ایجاد ریسک برای سیستم‌های سرمایش و تهویه مرکزی.

4. حوادث واقعی:

   • در سال‌های اخیر انفجارهای متعددی در اتاق‌های باتری گزارش شده که علت اصلی آنها عدم تهویه کافی و نبود سیستم پایش هیدروژن بوده است.

استانداردها و الزامات طراحی و تهویه

۱. حدود مجاز غلظت هیدروژن

• NFPA و OSHA: حداکثر غلظت مجاز ≤ 1٪ حجم اتاق.

• برخی منابع اروپایی (EN 50272-2): حد سختگیرانه‌تر 0.4٪.

۲. نرخ تهویه

• ASHRAE 21: حداقل 5 تعویض هوا در ساعت.

• NFPA 70E: الزام به محاسبه دقیق نرخ تهویه بر اساس تعداد سلول و جریان شارژ.

۳. طراحی کانال تهویه

• دریچه‌های خروجی در بالاترین نقطه اتاق (چون هیدروژن سبک است).

• ورودی هوا در نزدیکی کف اتاق برای گردش مناسب.

• نصب فن‌های پشتیبان (Redundant Fans) با آلارم خطا.

۴. الزامات الکتریکی

• تمامی تجهیزات روشنایی و تهویه در اتاق باتری باید Explosion-Proof یا ضدجرقه باشند.

• رعایت کدهای NFPA 70 (NEC) در انتخاب کابل و کلیدها.

مثال محاسباتی

فرض کنیم اتاق باتری دیتاسنتر دارای ۱۲۰ سلول باتری سرب-اسید با جریان شارژ ۲۰ آمپر باشد.

• میزان تولید هیدروژن:

• اگر حجم اتاق 30 m³ باشد:

  • غلظت در یک ساعت ≈ 3.6٪ (بالاتر از حد مجاز!).

  • برای کاهش به زیر 1٪ → نیاز به حداقل 110 m³/h تهویه یا حدود 5 تعویض هوا در ساعت.

جمع‌بندی

تولید گاز هیدروژن در اتاق‌های باتری دیتاسنتر یک واقعیت علمی و عملی است که در صورت بی‌توجهی می‌تواند به بحرانی جدی تبدیل شود. تجمع این گاز بی‌رنگ و بی‌بو در محیط بسته، علاوه بر تهدید مستقیم برای سلامت کارکنان، می‌تواند باعث انفجار، آتش‌سوزی و حتی از بین رفتن کل زیرساخت دیتاسنتر شود. بر اساس استانداردهای بین‌المللی مانند NFPA، ASHRAE و EN 50272-2، طراحی دقیق سیستم تهویه، پایش لحظه‌ای و رعایت الزامات ایمنی، نه یک انتخاب، بلکه یک الزام حیاتی در مراکز داده محسوب می‌شود.

در دنیای امروز که دیتاسنترها نیازمند هوشمندسازی و استانداردسازی کامل هستند، استفاده از راهکارهای سنتی کافی نیست. اینجاست که شرکت فراز شبکه کارنو به‌عنوان پیشرو در زمینه طراحی، استانداردسازی و هوشمندسازی مراکز داده و اتاق‌های باتری وارد عمل می‌شود.

کارنو با تکیه بر تجربه تخصصی خود، علاوه بر اجرای استانداردهای بین‌المللی، از دستگاه‌های نوآورانه هوشمندسازی برای پایش و کنترل پارامترهای حیاتی محیطی استفاده می‌کند. محصولاتی مانند:

• Smart Bit Rack (اسمارت بیت رک): یک سیستم هوشمند برای مانیتورینگ شرایط رک و تجهیزات حیاتی دیتاسنتر، شامل دما، رطوبت و تهویه.

• Karno Logic (کارنو لاجیک): راهکاری جامع برای اتوماسیون و مدیریت هوشمند اتاق باتری و دیتاسنتر، با قابلیت تنظیم تهویه، هشداردهی و بهینه‌سازی مصرف انرژی.

این محصولات در کنار طراحی مهندسی و پیاده‌سازی اصولی، باعث می‌شوند مراکز داده علاوه بر ایمنی بالا، به بهره‌وری انرژی و طول عمر بیشتر تجهیزات نیز دست پیدا کنند.

 در نهایت، اگر هدف شما داشتن دیتاسنتری پایدار، ایمن و کاملاً هوشمند است، انتخاب یک تیم متخصص مانند فراز شبکه کارنو و استفاده از راهکارهای نوآورانه این شرکت، آینده‌ای مطمئن برای زیرساخت دیجیتال سازمانتان تضمین خواهد کرد.