منظور از سرمایش دیتاسنتر(Data center cooling) مجموعه‌ای از تجهیزات و فرایند‌هایی است که دمای ایده‌آل را در اجزای دیتاسنتر فراهم میکند. از آنجا که بالارفتن دما در دیتاسنترها باعث اختلال در عملکرد آن‌ها می‌شود، استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده می‌تواند بر کارایی آن‌ها بیفزاید. در این مقاله قصد داریم توضیحاتی درباره‌ی سیستم‌های خنک‌کننده ارائه دهیم.
چگونه دیتاسنترها خنک میشوند؟
همانطور که قبلا گفتیم سرمایش دیتا سنتر روشی برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد سرورهاست. در روش‌های قدیمی‌تر سرمایش دیتا سنتر از کف کاذب به همراه CRAC و یا CRAH استفاده می‌شد. در یک تأسیسات می‌توان از یک فن یا تهویه هم استفاده کرد اما در بسیاری از مواقع استفاده ازخنک‌کننده‌ها روشی مطمئن‌تر است. حال به بررسی این سوال می‌پردازیم که خنک‌کننده‌ها چگونه عمل می‌کنند؟ طبق گفته‌ی مؤسسه‌ی Uptime( مؤسسه‌ای با هدف نظارت بر کیفیت زیرساخت‌های دیجیتال)، هوای سرد ناشی از تهویه‌ی اتاق کامپیوتر(CRAC) و یا کنترل کننده‌ی هوای اتاق کامپیوتر( CRAH) فضای زیر کف کاذب را تحت فشار قرار می‌دهد. کاشی‌های سوراخ‌دار راهی برای خروج هوای سرد از فضای اشغالی و ورود به فضای اصلی را فراهم می‌کنند، که این فضای اصلی جایی در ورودی‌های سرور است. بعد از عبور از میان سرور، هوای گرم به CRAC یا CRAH برمی‌گردد تا خنک شود. اغلب اوقات، دمای برگشتی واحد CRAC به عنوان نقطه تنظیم برای کنترل عملکرد سیستم خنک‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرد. ازآنجا که هوای سرد به راحتی می‌تواند از محفظه‌ی سرور خارج شود این را می‌توان روشی ناکارآمد دانست. اگرچه این روش برای تجهیزات کوچک، کم‌حجم و با نیازکم به خوبی عمل میکند اما پاسخگوی نیاز طبقاتی از داده با حجم زیاد نیست. از این رو بیشترتأسیسات از روش‌هایی برای جداسازی هوای سرد ورودی به سرور از هوای گرمی که از اگزوز تخلیه خارج می‌شود استفاده می‌کنند. جلوگیری از اختلاط این دو نوع هوا باعث کارایی بیشتر می‌شود چون درجه‌ی حرارتی سازگارتری را بوجود می‌آورد واینکه هوای سرد، سرد باقی خواهند ماند و هوای گرم بدون افزایش دمای محیط به سمت گرداننده‌های هوا می‌رود. دیتاسنترهای مدرن از تکنولوژی‌های جدیدی برای حفظ و رسیدن به وضعیت مطلوب خود استفاده می‌کنند. این تکنولوژی‌ها از فناوری‌های پیچیده‌ی انقال حرارت استفاده می‌کنند. بعضی از آن‌ها از منابع بیرونی مانند هوای سرد یا آب استفاده می‌کنند تا سرمایش دیتاسنترها با بهره‌وری بیشتری انجام شود.
چه دمایی برای دیتاسنتر مناسب است؟
انجمن گرمایش، سرمایش و تهویه‌ی مطبوع آمریکا((ASHRAE دمای اجزای داخلی سرور‌ها را بین 18 تا 27 درجه‌ی سانتی‌گراد پیشنهاد می‌دهد. با رطوبتی نسبی بین 20 تا 80 درصد. مؤسسه‌ی Uptime محدوده‌ی دمایی بالاتر از 25 درجه‌ی سانتی‌گراد را پیشنهاد میکند. در نظر داشته باشید که این دمای پیشنهادی برای ورودی‌های سرور است نه کل اتاق سرور. هوای اطراف سرور‌ها به دلیل انتقال گرما، گرم‌تر میشوند بخصوص دیتاسنترهایی با فعالیت بیشترگرمای بیشتری تولید می‌کنند. از آنجا که سرمایش دیتا سنترها اهمیت زیادی دارد در ادامه به بررسی بعضی از فناوری‌های جدید سرمایش دیتاسنتر می‌پردازیم.
خنک کننده ی مسیر کالیبره شده(CVC)
نوعی از فناوری سرمایش دیتاسنتر است که مخصوص سرور‌های بافعالیت زیاد(با مصرف انرژی بیشتر از 7 کیلو‌وات در هر رَک) طراحی شده‌است. این فناوری، مسیر جریان هوا را از طریق مجموعه‌ای از تجهیزات بهینه میکند تا سیستم خنک‌کننده بتواند گرما را به طور موثرتری مدیریت کند، افزایش نسبت صفحات مدار به شاسی سرور و استفاده از فن‌های کمتر، از ویژگی‌های این مدل از خنک‌کننده است.
سیستم آب سرد
این نوع سیستم خنک‌کننده معمولاً در دیتاسنترهایی با اندازه‌ی متوسط تا بزرگ استفاده می‌شود و از آب سرد برای خنک کردن هوایی که توسط CRAH وارد می‌شود استفاده میکند. آب از طریق دستگاه چیلر که در مکانی از تأسیسات واقع شده تامین می‌شود.
راهروی سرد/راهروی گرم
شکلی متداول از سرور دیتاسنتر که از رَک‌های متناوب راهروهای سرد و راهروهای گرم استفاده میکند. راهروهای سرد دارای ورودی‌های هوای سرد در جلوی رَک هستند، در حالی که راهروهای گرم دارای خروجی‌های هوای گرم در پشت رَک‌ها هستند. راهروهای گرم هوای گرم را به درون ورودی‌های تهویه مطبوع می‌رانند تا سرد شوند و سپس به راهروهای سرد وارد میشوند. رَک‌های خالی برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد هوا و یا هدر رفتن هوای سرد با پنل‌های خالی پر میشوند.
تهویه کننده‌ی هوای اتاق کامپیوتر(CRAC)
CRAC یکی از بخش‌های معمول در هر دیتا سنتری است. بخش‌های CRAC شباهت زیادی به تهویه‌کننده‌های معمولی هوا دارند که از کمپرسور تغذیه میشوند و هوا را به سمت واحد خنک‌کننده‌ی پر از ماده‌ی سردکننده می‌کِشند. آن‌ها از نظر مصرف انرژی ناکارآمد اما دارای تجهیزاتی نسبتاً ارزان هستند.
کنترل کننده‌ی هوای اتاق کامپیوتر(CRAH)
واحدCRAH شامل بخش آب سرد در قسمتی از تأسیسات است. آب سرد از طریق یک کویل خنک‌کننده در داخل واحد، جریان می‌یابد و سپس از فن‌های تعدیل‌کننده برای دریافت هوا از خارج از تأسیسات استفاده می‌شود. از آنجا که آن‌ها هوای خارج را خنک می‌کنند، وقتی در مکان‌هایی با هوای سردتر نصب میشوند کارایی بیشتری دارند.
بار خنک‌کننده‌ی بحرانی
این مقیاس نشان دهنده‌ی کل ظرفیت قابل استفاده‌ی خنک‌کننده (که معمولا با وات بیان می‌شود) در کف دیتاسنتر با هدف خنک‌کردن دیتاسنترها است.
خنک کننده‌ی Direct-to-chip
یک روش خنک‌کننده‌ی دیتاسنتر با مایع است که از لوله‌ها برای انتقال سرما به صفحه‌ی سردی که در برداصلی قراردارد استفاده میکند تا از این طریق باعث کاهش دما شود. گرمای خارج شده به دریچه‌ی آب سرد وارد و سپس به بخش چیلر در تأسیسات منتقل می‌شود. این روشی مستقیم و کارآمد برای خنک کردن سیستم‌هاست.
خنک‌کننده‌ی تبخیری
در این روش آب در معرض هوای گرم قرار می‌گیرد در نتیجه آب تبخیر و گرما از هوا خارج می‌شود و از این طریق دما را کنترل میکند. آب را می‌توان به صورت سیستم مه پاش یا ماده‌ای مرطوب مانند فیلتر و یا پوشال وارد کرد. این سیستم از نظر انرژی بسیار کارامد است و در آن از واحدهای CRAC یا CRAHاستفاده نمی‌شود.در این مدل اغلب از برج‌های سرمایش دیتاسنتر برای سهولت در تبخیر و انتقال گرمای اضافی به جو استفاده می‌شود.
خنک‌کننده‌ی مستقل(Free cooling)
خنک‌کننده‌ای که از جو خارجی به جای سرد کردن مداوم هوای داخل دستگاه استفاده میکند و نوعی کارآمد از سرمایش دیتاسنتر است.
کف کاذب
کف کاذب حائلی است که کف دیتاسنتر را از کف بتنی ساختمان بالاتر نگه می‌دارد. از فضای بین این دو برای قراردادن لوله‌های خنک‌کننده‌ی آب و یا افزایش جریان هوا استفاده می‌شود. کابل‌های برق و شبکه نیز در بعضی از موارد از این فضا عبور می‌کنند.
سیستم‌های پیشرفته‌ی سرمایش دیتاسنتر
اگر چه در طول سال‌های گذشته فناوری خنک‌کننده هوا به طور قابل‌توجهی پیشرفت کرده ولی هنوز مشکلاتی اساسی دارد. علاوه بر هزینه‌های چشمگیر انرژی، بخش زیادی از فضای دیتاسنترها را اشغال می‌کنند و همچنین باعث ایجاد رطوبت در فضا و خرابی در بعضی از اجزای مکانیکی میشوند. تا چندی پیش روشی مطمئن و کارآمد برای خنک کردن دیتاسنترها وجود نداشت اما با دستیابی به فناوری جدید مایع خنک‌کننده، افراد برای خنک کردن دیتاسنترها به روش‌های جدید روی‌آوردند.
مایع خنک‌کننده
در ابتدا، این فناوری صرفه‌ی اقتصادی و کارایی لازم را نداشت اما در آخرین نسل از آن این کاستی‌ها برطرف شده‌است. برخلاف خنک کننده‌های هوا که انرژی بیشتری را مصرف و آلاینده ها را به دیتاسنتر وارد می‌کنند، سیستم مایع‌خنک‌کننده به روشی هدفمند و با آلاینده‌ای کمتر دیتاسنترها را خنک میکند. مایع خنک‌کننده به دو روش این کار را انجام می‌دهد که در ادامه به بررسی آن می‌پردازیم
خنک کننده ی شناور
در سیستم‌های خنک‌کننده‌ی شناور اجزا درون مایعی دی‌الکتریک،غیرقابل اشتعال و نارسانا شناور هستند. مایع دی‌الکتریک در جذب گرما نسبت به هوا کارآمد‌تر است و هنگامی که آب به بخار تبدیل می‌شود، متراکم شده و دوباره به درون مایعات می‌ریزد تا به روند خنک‌شدن کمک کند.
خنک کننده‌ی Direct-to-chip
پیش‌تر به توضیح این مورد پرداختیم.
مصرف انرژی
دیتاسنترها می‌توانند بسیار پرمصرف و هزینه بر باشند. مقدار انرژی مصرفی به نوع سیستم خنک‌کننده، طراحی و عملکرد آن بستگی دارد. به طور کلی اگر یک تأسیسات بتواند انرژی مصرفی در واحد CRAC را کاهش دهد و آن را بهینه کند، مطمئناً در مصرف انرژی صرفه جویی خواهدشد. در بعضی از دیتاسنترها ممکن است نیاز به فعالیت بخشی از واحد ها نباشد ، با خاموش کردن آن‌ها هزینه‌های انرژی و نگهداری کاهش می‌یابد.
نگهداری و نظارت
شما با بررسی اتاق سرور می‌توانید مطمئن شوید که سیستم خنک‌کننده‌ی شما به درستی عمل میکند یا نه. نظارت ونگهداری صحیح از سیستم‌ها می‌تواند راهی برای پیشگیری از خرابی‌های اساسی و هزینه‌های بیشتر باشد. همچنین با این کار نیاز سیستم خنک‌کننده به بهبود تجهیزات و امکانات بررسی می‌شود. خرابی سیستم‌های خنک‌کننده ممکن است باعث کاهش عملکرد دیتاسنترها و یا از دست رفتن بخشی از اطلاعات شود.
چگونه سیستم خنک‌کننده‌ی بهینه‌ای داشته باشیم؟
در بیشتر اوقات آگاهی از نحوه‌ی عملکرد سیستم‌های خنک‌کننده می‌تواند راهی برای بهینه‌سازی آن‌ها باشد. اقداماتی که می‌توانید به این منظور انجام دهید:
-از سیستم هایی با راهروی آب گرم یا راهروی آب سرد استفاده کنید.
-از واحدهای محدودکننده استفاده کنید. از آنجا که هوا تمایل به جریان در تمام مسیرها را دارد ، در سیستم های خنک کننده ی جدید دیواره‌هایی برای هدایت جریان هوا نصب می‌شود تا هوای سرد را در راهروی هوای سرد و هوای‌گرم را در راهروی هوای گرم نگه دارد.
-نشتی را در اجزا رفع کنید، ورودی‌های کابل و ستون‌های پشتیبانی را بررسی کنید.
-نقاط کنترل رطوبت را همگام‌سازی کنید.
پیشنهادات
تیم نیاسرویس جهت آشنایی بیشتر شما با محصولات سرمایش پیشنهاد میکند مقالات زیر را نیز بررسی نمایید:
خدمات نیاسرویس
در این مقاله سعی کردیم تا شما را با اهمیت سرمایش و نحوه‌ی عملکرد دیتاسنترها آشنا کنیم. از آنجا که مجموعه نیا سرویس خدماتی را در زمینه‌ی تعمیر انواع خنک‌کننده‌ها در تهران ارائه می‌دهد، شما می‌توانید برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره با متخصصین نیاسرویس در ارتباط باشید. این مجموعه سعی دارد با به کارگیری افرادی با تجربه خدمتی شایسته به شما مشتریان عزیز ارائه دهد.
.
