خنک‌ سازی دیتاسنتر چگونه است؟

خنک‌ سازی دیتاسنتر، یکی از بحث‌ برانگیزترین و مهم‌ترین موضوعات در حوزه آی.تی است. بر کسی پنهان نیست که مراکز داده یکی از بزرگترین مصرف کنندگان برق در سراسر جهان هستند. تخمین زده می شود که صنعت مرکز داده مسئول 1 تا 1.5 درصد مصرف برق جهانی است. یکی از دلایل اصلی این مصرف برق بالا نیز، فناوری های مورد استفاده برای خنک سازی دیتاسنترها است. در این مقاله، ما سیستم‌ ها و روش‌ های فعلی برای خنک‌ سازی تاسیسات مراکز داده و همچنین فناوری‌ های خنک‌ کننده آینده را که می‌ توانند صنعت مرکز داده را متحول کنند را معرفی می‌ کنیم. با وبلاگ تهران سرور در این مطلب همراه باشید.

چرا خنک سازی دیتاسنتر به طور اصولی مهم است؟

بدیهی است که سرد کردن مرکز داده با مدیریت ضعیف می تواند منجر به گرمای بیش از حد شود که می تواند منجر به صدمات قابل توجهی بر سرورها، دستگاه های ذخیره سازی و سخت افزار شبکه شود. این می تواند منجر به خرابی، آسیب به اجزای حیاتی و طول عمر کوتاه تر تجهیزات شود. که منجر به افزایش هزینه های سرمایه ای می شود. سیستم های خنک کننده ناکارآمد و غیر اصولی می توانند هزینه های برق را از منظر عملیاتی به طور قابل توجهی افزایش دهند.

سیستم ها و روش های خنک کننده فعلی

1. خنک کننده برداری کالیبره شده (CVC)

CVC نوعی فناوری خنک کننده مرکز داده است که به طور خاص برای سرورهای با چگالی بالا ساخته شده است. این مسیر جریان هوا را از طریق تجهیزات بهینه می‌ کند تا به سیستم خنک‌ کننده اجازه دهد گرما را به طور مؤثرتری مدیریت کند. همچنین این امکان را فراهم می‌ کند که نسبت برد مدار به ازای هر شاسی سرور افزایش یابد.

2. سیستم آب سرد (Chilled Water System)

آب سرد یک سیستم خنک‌ سازی دیتاسنتر است که معمولاً در مراکز داده با اندازه متوسط ​​​​تا بزرگ استفاده می شود. و از آب گرم برای خنک کردن هوای وارد شده توسط هواگیرها (CRAHs) استفاده می کنند. آب توسط یک کارخانه چیلر واقع در جایی در تاسیسات تامین می شود.

3. طراحی راهرو سرد (Cold Aisle) / راهرو گرم (Hot Aisle)

یک شکل متداول استقرار رک‌ های سروری دیتاسنتر است که از ردیف‌ های متناوب راهروهای سرد و راهروهای گرم استفاده می‌ کند. راهروهای سرد دارای ورودی هوای سرد در قسمت جلوی رک‌ ها و راهروهای گرم شامل اگزوزهای هوای گرم در پشت رک‌ ها هستند. راهروهای گرم، هوای گرم را به داخل ورودی‌ های تهویه مطبوع منتقل می‌ کنند تا سرد شده و سپس وارد راهروهای سرد شوند. رک‌ های خالی توسط پنل‌ های خالی پر می‌ شوند تا از گرمای بیش از حد یا هدر رفتن هوای سرد جلوگیری شود.

4. تهویه مطبوع اتاق رایانه (CRAC)

Computer Room Air Handler یا CRAC در یک سیستم گسترده‌ تر که شامل یک کارخانه آب سرد (یا چیلر) در جایی در تأسیسات است، عمل می‌ کند. آب سرد از طریق یک سیم پیچ خنک کننده در داخل واحد جریان می یابد. که سپس از فن های تعدیل کننده برای کشیدن هوا از خارج از تاسیسات استفاده می کند. از آنجایی که واحدهای CRAH با خنک کردن هوای خارجی کار می کنند، زمانی که در مکان هایی با دمای سالانه سردتر استفاده می شوند بسیار کارآمدتر هستند.

5. خنک کننده تبخیری (Evaporative Cooling)

با قرار دادن هوای گرم در برابر آب، دما را مدیریت می کند که باعث تبخیر آب و همچنین بیرون کشیدن گرما از هوا می شود. آب را می توان در نوع سیستم مه پاش یا مواد مرطوب مانند فیلتر یا حصیر تخلیه کرد. در حالی که این سیستم بسیار کارآمد در مصرف انرژی است زیرا از واحدهای CRAC یا حتی CRAH استفاده نمی کند، نیاز به آب زیادی دارد. برج های خنک‌ سازی دیتاسنتر اغلب برای تسهیل تبخیر و انتقال گرمای اضافی به جو بیرون استفاده می شوند.

6. خنک کننده رایگان!

هر سیستم خنک‌ کننده مرکز داده که از جو بیرونی برای ارائه هوای خنک‌تر به سرورها به جای سرد کردن مداوم همان هوا استفاده می‌ کند. حتی اگر این فقط در شرایط آب و هوایی خاص قابل اجرا باشد، اما یک شکل بسیار کارآمد از خنک کردن سرور است.

سیستم ها و فناوری های خنک کننده آینده

اگرچه فناوری خنک کننده هوا در طول سال ها به طور قابل توجهی بهبود یافته است، اما هنوز به دلیل مشکلات اساسی بی نقص نیست. علاوه بر هزینه های قابل توجه انرژی، سیستم های تهویه مطبوع مقدار زیادی از فضای مرکز داده را مصرف می کنند. آنها همچنین رطوبت را به محیط های مهر و موم شده وارد می کنند و به دلیل خرابی های مکانیکی مورد علاقه بسیاری نیستند. اما تکنولوژی امروزی نشان می دهد باید با سیستم ها و فناوری های خنک کننده آینده آشنا شویم.

1. فن آوری های خنک کننده مایع

در حالی که تلاش های اولیه سیستم های خنک کننده مایع پیچیده، نامرتب و بسیار گران بود، آخرین نسل آن ها کارایی و اثربخشی بیشتری را در خنک سازی ارائه می دهد. برخلاف خنک کننده هوا، که به قدرت زیادی نیاز دارد و آلاینده ها و تراکم را وارد مرکز داده می کند. سیستم خنک کننده مایع تمیزتر، مقیاس پذیرتر و بسیار هدفمند است. دو روش متداول خنک‌ کننده مایع، خنک‌سازی کامل غوطه‌ وری و خنک‌ سازی مستقیم به تراشه است.

1.1. خنک کننده غوطه وری

سیستم‌ های غوطه‌ وری شامل غوطه‌ ور شدن خود سخت‌ افزار در وان مایع دی‌الکتریک غیر رسانا و غیرقابل اشتعال است. هم سیال و هم سخت افزار داخل یک محفظه ضد نشتی قرار دارند. سیال دی الکتریک گرما را بسیار موثرتر از هوا جذب می کند و با تبدیل شدن آب گرم شده به بخار، متراکم می شود و برای کمک به خنک شدن به داخل سیال می رود.

1.2. خنک‌ کننده مستقیم به تراشه

خنک‌ کننده مستقیم به تراشه از لوله‌ هایی استفاده می‌ کند که مایع خنک‌ کننده را مستقیماً به یک صفحه سرد که در بالای تراشه‌ های مادربرد قرار می‌ گیرد، می‌رساند تا گرما را خارج کند. گرمای استخراج شده متعاقباً به مقداری حلقه آب سرد وارد می‌ شود تا به کارخانه خنک‌ کننده تأسیسات منتقل شده و به اتمسفر بیرونی دفع شود. هر دو روش راه‌ حل‌ های خنک‌کننده بسیار کارآمدتری را برای استقرار مراکز داده تشنه انرژی ارائه می‌ کنند!