خنک کننده های مراکز داده چیست؟

پیاده سازی متراکم مراکز داده بزرگ به توان گستردهای نیاز دارد. بخش زیادی از این توان برای خنک سازی مراکز داده (دیتاسنترها) مورد نیاز است تا مانع از گرمایش بیش از حد آ نها شود. در حقیقت بسیاری از ناکارآمدهای انرژی مرتبط با مراکز داده خصوصی میتوانند مستقیما در زیرساختهای خنک سازی یا سرمایش آ نها ردیابی شوند.

چگونه تکنولوژی کولینگ(خنک سازی) مراکز داده در حال تغییر است ؟

کولینگ مراکز داده(دیتاسنترها) بازار بزرگی است که انتظار م یرود تا سال 2023 در حدود 8 میلیارد دلار ارزش داشته باشد. با توجه به پیشرفت سریع انرژی، بسیاری از شرکتها در زمینه تکنولوژیهای خنک سازی مراکز داده سرمایه گذاریهای زیادی انجام داده اند تا اطمینان حاصل کنند که قادر خواهند بود از قدرت محاسباتی نسل بعدی پردازندهها استفاده کنند. شرک تهای بزرگتر مانند گوگل حتی برای افزایش بازده خنک کنندههای خود از قدرت هوش مصنوعی استفاده میکنند. قبلاً راهکارهای دور از دسترس مانند سیستمهای کولینگ سرور مایع به سرعت رواج پیدا کردند زیرا شرکتها روشهای ابتکاری را برای خنک کردن نسل جدید پردازنده های با کارایی بالا آزمایش میکنند

تکنولوژیهای خنکسازی مراکز داده

با توجه به اهمیت زیرساخت خنک کنندههای مراکز داده (دیتا سنترها)ارزش آن را دارد برخی از تکنولوژیهای متداول مورد استفاده در تاسیسات امروزی را بررسی کنیم

خنک کننده برداری کالیبره شده ( CVC )
Calibrated Vectored Cooling یا CVC نوعی فناوری خنک کننده هوایی مرکز داده است که توسط IBM برای سرورهای با تراکم بالا طراحی شده است. این خنک کنندهها مسیر جریان هوا را از طریق تجهیزات بهینه م یکنند تا سیستم خنک کننده بتواند گرما را به طور مؤثر مدیریت کند. IBM می گوید CVC برای استفاده با سرورهای تیغهای که نازک هستند، بردهای مدار الکترونیکی ماژولار دارای ریز پردازنده و حافظه، به همراه بردهای مدار دیگر در رک استفاده میشوند که این رکها برای صرفه جویی در فضا مناسب هستند.

سیستم آب سرد (Chilled Water System )
یک سیستم خنک کننده مراکز داده است که معمولاً برای مراکز داده با اندازه متوسط و بزرگ مورد استفاده قرار میگیرد و از آب سرد برای خنک کردن هوای وارد شده توسط نگهدارنده های هوا ( CRAH ها) استفاده میشود. آب توسط یک چیلر واقع در قسمت تأسیسات تأمین میشود.

طراحی راهرو سرد ( Cold Aisle ) / راهرو گرم ( Hot Aisle )
یک شکل متداول استقرار ر کهای سروری مرکز داده (دیتاسنتر) است که از ردیفهای متناوب “راهروهای سرد” و “راهروهای گرم” استفاده میکند. راهروهای سرد دارای ورودی هوای سرد در قسمت جلوی ر کها و راهروهای گرم شامل اگزوزهای هوای گرم در پشت رکها هستند. راهروهای گرم، هوای گرم را به داخل ورودیهای تهویه مطبوع منتقل میکنند تا سرد شده و سپس وارد راهروهای سرد شوند. رکهای خالی توسط پانلهای خالی پر میشوند تا از گرمای
بیش از حد یا هدر رفتن هوای سرد جلوگیری شود.

تهویه مطبوع اتاق رایانه (CRAC )
واحدهای Computer Room Air Conditioner یا CRAC بسیار شبیه به تهویه مطبوع معمولی است که توان آن توسط یک کمپرسور تأمین میشود و هوا را در امتداد واحد خنک کننده پر شده از ماده مبرد ( refrigerant ) میکشد. این واحدها از نظر مصرف انرژی کاملاً ناکارآمد هستند، اما خود تجهیزات نسبتا ارزان هستند.

روش های مختلفی برای پیاده سازی واحدهای CRAC وجود دارد. یکی روشهای اجرای این واحدها که موفقیت آمیز بوده خنک کردن هوا و توزیع آن از طریق یک طبقه مرتفع است. هوا از طریق قسم تهای سوراخ دار بالا می رود و راهروهای سرد را ایجاد م یکند. هوای سرد قبل از خارج شدن از قسمت پشت ر کها، در میان آ نها حرکت میکند و گرما را میگیرد. هوای گرم خارج شده، راهروهای گرم را در پشت رکها تشکیل میدهد و هوای گرم به ورودی های CRAC که در بالای طبقه قرار دارند برمیگردد.

کنترل کننده هوای اتاق کامپیوتر( CRAH )
واحدهای Computer Room Air Handler یا CRAH ب هعنوان بخشی از سیستم وسیعتری که شامل یک دستگاه خنک کننده آب یا چیلردر جایی از تاسیسات است، عمل می کنند. آب خنک شده از طریق یک کویل خنک کننده درون واحد جریان می یابد. که در این صورت از ف نهای تعدیل کننده برای بیرون کشیدن هوای بیرون تجهیزات استفاده میشود.
برخلاف واحد تهویه مطبوع اتاق رایانه ( CRAC ) که از تبرید مکانیکی برای خنک کردن هوای یک مرکز داده (دیتاسنتر) استفاده میکند، CRAH از فنها، کویلهای خنک کننده و یک سیستم چیلر آب برای رفع گرما استفاده میکند.
از آنجا که تقاضای برق مراکز داده (دیتا سنترها)همچنان در حال افزایش است، به تکنولوژیهای جدید خنک کننده نیاز خواهد بود تا عملکزد تأسیسات در اوج ظرفیت باقی بماند. با استفاده از رو شهای آزمایش شده و صحیح مانند پیاده سازی راهرو گرم و سرد آخرین نوآوریها مراکز داده میتوانند به ارائه خدما ت قابل اعتماد خود در سطوح بالا ادامه دهند.

بار خنک کننده بحرانی ( Critical Cooling Load )
کل ظرفیت خنک کننده قابل استفاده (معمولاً بر حسب وات) را در طبقه مرکز داده (دیتاسنتر) به منظور خنک سازی سرورها نشان میدهد

خنک سازی Direct-to-Chip
یک روش خنک کننده (کولینگ) مراکز داده (دیتا سنترها) با مایع است که از لوله ها برای انتقال مستقیم مایع خنک کننده به صفحه سرد که در پردازنده های مادر جا م یگیرد استفاده م یشود تا گرما را پراکنده کند. گرمای استخراج شده در یک چرخه آب سرد قرار میگیرد و به سمت چیلر منتقل میشود. از آنجا که این سیستم پردازندهها را مستقیما خنک میکند، این
روش یکی از کارآمدترین روشهای خنک سازی سرور است

خنک کننده تبخیری (EC )
در روش Evaporative cooling یا EC ، خنک کننده های تبخیری در اصل یک فن بزرگ هستند که هوای گرم را از طریق پدهای مرطوب جذب میکند و هنگامی که آب جذب شده توسط این پدها تبخیر میشود، هوا سرد شده و به داخل اتاق رانده میشود. آ نها با تنظیم جریان هوا م یتوانند دما را کنترل کنند. خنک کننده های تبخیری با توجه به حجم هوای گرم یا خنکی که میتوانند در یک دقیقه مبادله کنند و مقدار انرژی مورد نیاز آ نها برای راه اندازی رتبه بندی شوند. EC بهترین شرایط را در آب و هوای خشک دارد. هرچه رطوبت نسبی پایین تر باشد، تبخیر رطوبت از پدها راحتتر است. اگرچه این سیستم به دلیل اینکه از واحدهای CRAC یا CRAH استفاده نمیکند بسیار کارآمد است، اما به آب زیادی احتیاج دارد. برجهای خنک کننده اغلب برای تسهیل تبخیر و انتقال گرمای اضافی به جو خارج استفاده میشوند.

Free Cooling
در این روش سیستم خنک کننده دیتاسنتر از جو خارج استفاده می کند تا هوای خنک تر را به سرورها وارد کند نه اینکه به طور مداوم همان هوا را سرما بخشد. این خنک کنندهها تنها در اقلیمهای با شرایط آب و هوایی خاص قابل اجر هستند. با این حال روش بسیار کارآمد است.

سیستم غوطه ور در مایع ( Immersion System )
یک راهکار خلاقانه خنک سازی (کولینگ)مراکز داده(دیتاسنترها) با مایع است که در این روش سخت افزار را در حمام مایعات دی الکتریک غیر رسانا و غیر قابل اشتعال غوطه ور میسازند

خنک سازی با مایع
در این تکنولوژی ازمایعات برای تخلیه گرماازمحیط استفاده میشود.خنک سازی مراکزداده (دتاسنترها) بامایع به راهکارهایی اشاره دارد که که اجزای سرورها مانند پردازنده ها را در معرض مایعات قرار میدهند تا آنها را خنکترکنند.

کف کاذب
یک قاب است که طبقه مرکز داده را از کف سطح بتنی ساختمان بالاتر می آورد. از فضای بین این دو برای قرار دادن لوله های خنک کننده آب یا افزایش جریان هوا استفاده میشود. کابلهای برق و شبکه را نیز میتوان در این فضا پیاده سازی کرد.

خنک کنندههای Inrow
همان طور که قبلاً گفته شد هدف اصلی سیستم خنک کننده مراکز داده حذف گرمای تولید شده توسط تجهیزات فناوری اطلاعات با کارآمدترین روش از نظر مصرف انرژی است. اکثر تجهیزات IT در یک مرکز داده میتوانند دمای حداکثر 27 درجه سانتیگراد توصیه شده ASHRAE را تحمل کنند. ما م یتوانیم خنک کننده مورد نیاز خودرا به ر کها نزدیک کنیم، یعنی جایی که گرمای واقعی تولید میشود. بنابراین برای خنک کردن کل اتاق انرژی خود را
هدر نم یرود. بیشتر ظرفیت خنک کننده روی ر کها متمرکز خواهد شد که منبع اصلی گرما هستند. پیشنهاد میشود که سیستمهای کولینگ Inrow برای دستیابی به بهترین و کارآمدترین عملکرد خنک سازی در ترکیب با راهروهای گرم و سرد استفاده شوند.

هدف اساسی خنک کنندههای Inrow ، جذب گرما از تجهیزات IT در راهروهای داغ و خنثی کردن گرما قبل از ترکیب شدن در اتاق است. اختلاط هوای گرم در مراکز داده دلیل اصلی مشکلات مربوط به دمای فضا است. یک معیار استاندارد برای اندازه گیری اثربخشی چگونگی جذب هوای گرم خارج شده از تجهزات IT یا چگونگی تأمین هوای سرد برای ورود به تجهیزات IT شاخص ضبط ( capture index) نامیده میشود. این شاخص صرفا مبتنی بر الگوی جریان هوا بوده و با تأمین هوای سرد یا از بین بردن هوای گرم در یک رک مرتبط است. این شاخص یک معیار مبتنی بر رک( rack-based ) و دارای مقادیر بین 0 تا 100 درصد است. مقادیر بالاتر به معنای عملکرد خوب خنک کننده و مقیاس پذیری معماری آن است. خنک کنندههای Inrow دارای بالاترین مقادیر شاخص ضبط هوای گرم هستند زیرا در فاصله نزدیکتر به منبع گرما، یعنی بین رکها قرار گرفته اند.
هنگامی که سیستم در تعادل است، دمای تامین شده توسط خنک کننده برابر با دمای ورودی یه تجهیزات IT است. هنگامی که تجهیزات جانبی در بیرون اضافه میشوند، دمای کلی محیط اتاق به دلیل اختلاط هوای گرم افزایش مییابد. در این حالت خنک کنندههای row-based این افزایش دما را حس میکنند و با افزایش ظرفیت خنک کننده برای خنثی کردن
هوای گرم واکنش نشان میدهند.این افزایش ظرفیت خنک کننده با افزایش جریان هواخنک کننده های ردیفی باعث سرعت فنها میشود یا کاهش دمای هواخنک کننده های ردیفی باعث افزایش جریان سوپاپ آب سرد می شود حاصل میشود.

پاسخ دهید

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد. فیلدهای اجباری مشخص شده اند *
شما می توانید از این تگ های HTML و ویژگی ها استفاده کنید: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>