خنک سازی دیتاسنتر و اتاق سرور نقش مهمی را در حفظ عملکرد تجهیزات ایفا می کند. وجود هوای گرم و رطوبت بیش از حد می تواند نیاز وجود سیستم سرمایش دیتاسنتر را ضروری ساخته و به علت خساراتی که به تجهیزات وارد می شود، بار مالی سنگینی را بر دوش سازمان یا شرکت‌های مربوطه وارد سازد. با رعایت چک لیستی شامل نظارت مستمر بر دما و رطوبت محیط و اجرای استراتژی‌های پیشگیرانه، می توانید از بروز مشکلات جدی در دیتاسنتر پبشگیری کنید.
در دیتاسنتر افزایش تراکم سرورها و تجهیزات منجر به تولید حجم زیادی گرما می شود. در نتیجه طراحی اصولی مسیر جریان هوای سرد و گرم و بهره‌گیری از سیستم‌های سرمایش پیشرفته، یکی از اساسی ترین روش‌ها برای حفظ دمای مطلوب می باشد. انتخاب درست تجهیزات سرمایشی، با در نظر گرفتن ابعاد و توان مصرفی دیتاسنتر، نه تنها طول عمر سخت‌افزارها را افزایش می دهد، بلکه می تواند منجر به صرفه جویی قابل توجه در مصرف انرژی شود. در این مقاله از تک دیتا ما شما را با مهم ترین سیستم‌های خنک سازی دیتاسنتر آشنا می‌کنیم؛ بنابراین خواندن این مقاله جذاب را از دست ندهید.
تکنیک های مؤثر خنک سازی دیتاسنتر
فری کولینگ (Free Cooling)
فری کولینگ یکی از روش های مقرون به صرفه خنک سازی دیتاسنتر است که برای اطمینان از عملکرد صحیح مرکز داده و سرمایش آن استفاده می شود. در سیستم فری کولینگ هزینه‌های کلی برای سرمایش عمدتاً تا حجم زیادی کاهش می یابد. این روش ترکیبی، اقتصادی و مقرون به صرفه است و در آن از خنک سازی هوا در کنار آب استفاده می شود.
در فصول سرد سال می توان با استفاده از این سیستم و سرمای هوای محیط خارج از ساختمان، نسبت به سرد کردن آب در گردش اقدام نمود. فری کولینگ (Free Cooling) عمدتاً در سیستم‌های تهویه مطبوع صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.
فری کولینگ تولید آب سرد بدون استفاده از مدار سرمایش و کمپرسور چیلر است. از این سیستم می توان در نواحی که آب و هوای آن معتدل است و در اواخر فصول پاییز، زمستان و اوایل بهار مورد استفاده قرار داد.
هزینه برق در حالت فری کولینگ با توجه به اینکه چیلر در حال کار کردن است به طور کامل حذف نمی شود؛ اما فری کولینگ همچنان باعث کاهش بار کمپرسور و در نتیجه کاهش مؤثر مصرف برق در سیستم تهویه مطبوع می گردد.
در اتاق سرورهایی که در مناطقی ساخته می شوند که دمای هوای بیرون کمتر از 15 درجه سانتگیراد می باشد، می توان از تکنیک فری کولینگ جهت کاهش مصرف انرژی سیستم‌های سرمایشی استفاده نمود.
این روش دارای نقایصی هم است که از آن جمله می توان به امکان ورود آلاینده‌ها و رطوبت از بیرون به مرکز داده اشاره کرد.
سیستم آب سرد Chilled Water
از دیگر سیستم های خنک سازی دیتاسنتر چیلد واتر است. یک چیلر معمولی از فرآیند تبرید برای سرد کردن آب چیلر استفاده می کند. این آب از طریق لوله کشی آب سرد در تمام ساختمان در سراسر ساختمان پمپ می شود و در مسیر خود از طریق یک کویل عبور می کند. هوا از روی این سیم پیچ عبور کرده و روند تبادل گرما صورت می گیرد. سپس گرمای هوا در کویل ها و سپس درون آب جذب می شود.
خنک کننده مایع در تکنیک های سرد سازی می تواند کار آمدتر و بهینه تر باشد. این امر به دلیل این واقعیت است که آب سرد را می توان به طور مستقیم به منطقه مورد نظر فرستاد، بدون این که لازم باشد هوای خنک را برای تمام مناطق ساختمان تأمین کرد.
از آنجا که آب خنک شده از طریق سیم پیچ‌ها عبور می کند، گرما را درگیر می کند و آن را درون چیلر می برد. هنگامی‌که آب به چیلر بازگردد، با آب کندانسور که از طریق برج خنک کننده جریان می یابد ادغام می شود. در دیتاسنترهای با ظرفیت بالا، به طور معمول از سیستم‌های سرمایش مبتنی بر آب یا چیلد واتر استفاده می شود.
سیستم‌های سرمایش دیتاسنتر ها و خنک کننده اتاق سرور مبتنی بر سیکل تبرید تراکمی را می توان برحسب پارامترهای گوناگونی دسته بندی نمود. یکی از انواع این نوع سرمایش دیتاسنتر است.
یکی از این انواع دسته‌بندی‌ها بر اساس سیال عامل انتقال برودت به دیتاسنتر در سیکل سرمایش است. بر این اساس سیال عامل سیستم سرمایش دیتاسنتر و اتاق سرور به طور عمده می تواند یکی از دو گزینه ذیل باشد که شامل آب + ضد یخ (چیلد واتر) و فریون (گازی) می شود.
مبرد پمپ شده ( Pumped Refrigerant)
مبرد یا خنک کننده (refrigerant) ماده‌ای است که با جذب حرارت از یک ماده دیگر به عنوان یک سردکننده عمل می کند. در یک سیستم تبرید مکانیکی استاندارد، عمل جذب حرارت با تبخیر مایعی در اواپراتور (evaporator) و پس دادن آن در کندانسور (condenser) صورت می گیرد که این فرآیند باعث تغییر حالت ماده مبرد از بخار به مایع می گردد. سیالاتی که بتوانند به سادگی از مایع به بخار و بالعکس تبدیل شوند به عنوان واسطه انتقال حرارت به کاربرده می شوند؛ زیرا این تغییر حالت باعث انتقال حرارت نیز می گردد که به این سیالات مبرد گفته می شود. در این شیوه از روش‌های خنک سازی دیتاسنتر ماده را از طریق پمپ به قسمت‌های گرم می‌فرستد و از مبرد پمپ سرد برای بیرون کشیدن گرما استفاده می کند. تکنیک Pumped Refrigerant به علت کاهش رطوبت و جذب بالای گرمای سرورها بسیار بهینه و به صرفه است.
سیستم تبخیر هوا (evaporative cooling)
سرمایش تبخیری (evaporative cooling) از دیگر روش های خنک سازی دیتاسنتر است که به معنی خنک کردن هوا یا آب به وسیله تبخیر آب است. سیستم تبخیری به تغییر حالت مایع به گاز به دو صورت جوشیدن و تبخیر شدن گفته می شود که این تغییر حالت فاز گرماگیر است. این نوع سرمایش بر پایه تماس آب با هوای خشک اتفاق می افتد که در اثر آن، قطرات آب با هوا ادغام شده و گرمای هوا توسط قطرات آب گرفته می شود تا دمای هوا کاهش یابد.
قطرات آب نیز با گرفتن این گرما به بخار آب تبدیل شده و همراه هوا وارد محیط داخل ساختمان می شوند. در این سیستم، آب بر روی پوشال‌هایی افشانده می شود (به طور مستقیم بر روی هوا افشانده می شود) تا سطح تماس قطرات آب با هوایی که به وسیله فن سانتریفیوژ وزیده می شود افزایش یابد.
این روش از نظر انرژی کارآمد است و از هوای خارج از منزل برای خنک کردن تأسیسات استفاده می کند و در مواقعی که هوای بیرون سردتر از دمای داخل است کارایی بیشتری دارد. از این هوا برای افزودن هوای خنک تر به جریان هوا در مرکز داده استفاده می شود.
سازمان دهی دیتاسنتر و مرکز داده
سازمان دهی دیتاسنتر و نحوه چیدمان درست تجهیزات، از استراتژی های خنک سازی دیتاسنتر بشمار می رود. از عوامل مهم در کم کردن دمای دیتاسنتر و اتاق سرور، سازمان دهی بهینه و قرار دهی تجهیزات با استانداردهای خاص خود است. در یک دیتاسنتر استاندارد، باید تمام روش‌های ساخت منطبق بر استانداردها بوده و با ممیزی دیتاسنتر نسبت به ارتقا آن و پیدا کردن نقاط ضعف بهینه تر عمل کنیم. سازمان دهی کارآمد باعث کم کردن دمای کلی دیتاسنتر می شود. این سازمان دهی مطلوب شامل ساخت راهروی گرم و سرد، قراردادن رک‌ها، ساماندهی کابل‌ها و استفاده از روش‌های آرایش رک و آرایش کابل است.
بهینه سازی و ساماندهی کابل‌ها و محل قرارگیری تجهیزات مرکز داده، آسان ترین و مقرون به صرفه ترین روشی است که باعث می شود دیتاسنتر شما علاوه بر بهره‌وری بالاتر دمای مناسبی را نیز داشته باشد و تجهیزات دچار گرمای بیش ازحد نشود. تک دیتا توسط نیروهای متخصص خود می تواند با استانداردسازی اتاق سرور و دیتاسنتر این مهم را برآورده سازد.
راهرو گرم و سرد
مدیریت راهروهای گرم و سرد روشی معمولی برای حفظ درجه حرارت مراکز داده است. در حقیقت خنک سازی دیتاسنتر از طریق مدیریت جریان هوا و تفکیک راهروهای گرم و سرد انجام می گردد. در نوعی از طراحی دیتاسنترها که راهروی سرد و گرم نامیده می شود، رک‌ها و سرورها به گونه‌ای در کنار یکدیگر قرار می گیرند که هوای سرد را از روبرو دریافت و هوای گرم را از پشت به بیرون پرتاب کنند.
راهروی قسمت جلویی رک‌ها، راهروی سرد (Cold Aisle) و راهرویی که قسمت عقبی ر ک ها در آن قرار دارد، راهروی گرم (Hot Aisle) نامیده می شود.
بدون جدا کردن راهروهای گرم و سرد، هوا در دیتاسنتر مخلوط می شود و باعث هدر رفت انرژی می شود. با اختلاط هوا تجهیزات این امکان را ندارند که در دمای مطلوب مورد بهره‌وری مطلوب خود را داشته باشند.
از طریق راهروهای گرم و سرد، هوای گرم و سرد از بین قفسه‌ها و رک‌ها جدا می شود. در صورت استفاده از جداکننده‌ها، واحدهای HVAC می توانند عملکرد بهتری داشته باشند. برای این سیستم هوای گرم باید کنترل شود تا اطمینان حاصل شود که راه هوای گرم بیش از حد طولانی نشده است.
قرار دادن قفسه در خنک سازی دیتاسنتر
قرار دادن قفسه‌ها می تواند گردش گرما را از نقاط داغ رک به حداقل برساند و در خنک سازی دیتاسنتر و تجهیزات داخل آن کمک فراوانی کند. در داخل قفسه، گرم ترین مکان در بالای قفسه قرار دارد. برای اطمینان از خنک سازی می توانید قفسه‌های خود را با ساماندهی اجزای آن‌ها ترتیب دهید تا تجهیزات سنگین‌تر در قفسه‌های پایین قرار بگیرند. یکی از مهم‌ترین نکات در انتخاب رک، ارتفاع آن است؛ زیرا رک‌های بلند فضای بیشتری اشغال می کنند. امروزه استفاده بهینه از فضا در اتاق‌های سرور اهمیت زیادی دارد و تعداد قفسه های رک تعیین کننده ارتفاع نهایی آن است. پیش از خرید رک می توانید ارتفاع تجهیزاتی را که می خواهید در آن نصب کنید را با در نظر گرفتن ارتفاع اضافه به عنوان فضای تهویه محاسبه کرده و پس از آن رک مناسب خود را انتخاب نمایید.
ساماندهی کابل و آرایش رک
در بحث خنک سازی دیتاسنتر ساماندهی و مرتب سازی بسیار موثر است. حفظ ساماندهی کابل نه تنها اجازه می دهد تا دسترسی به کابل‌های شما راحت‌تر باشد، بلکه این اطمینان را می دهد که کابل‌ها مانع جریان هوا در مرکز داده نمی شوند. این قدم کوچک روشی برای بهینه سازی جریان هوا در مرکز داده شماست. هنگامی که کابل کشی به صورت منظم نباشد، گردش هوا به درستی صورت نگرفته و حتی ممکن است منجر به آتش‌سوزی گردد؛ بنابراین هنگام کابل‌کشی در نظر گرفتن فضای مناسب باعث بهبود جریان هوا و مدیریت تجهیزات شبکه می شود. قبل از سوار کردن تمامی تجهیزات شبکه، برنامه‌ریزی برای آرایش رک سرور در محیط های متراکم اهمیت زیادی دارد. نیاز است که تعیین کنید کدام یک از اجزا باید در سرور جای گیرند.
پانل های خالی
برای بخش‌هایی از رک که به هیچ کدام از تجهیزات شبکه اختصاص داده نشده از پنل خالی (blank panel) استفاده نمایید. اگر قفسه‌های شما از فضای استفاده نشده ای برخوردار نیستند و مرکز داده شما از پانل های خالی استفاده نمی کنند، گرمای اضافی در جریان هوای مرکز داده شما منتشر می شود تا فضای قفسه‌ای غیر قابل استفاده باشد. با استفاده از پنل های خالی، هوای گرم از ورود جریان هوا به مرکز داده شما مسدود می شود و این باعث افزایش کارایی سیستم‌های سرمایش و خنک سازی دیتاسنتر می شود.
نظارت محیط
علاوه بر همه این موارد باید این نکته را مد نظر داشته باشید که بهترین عملکرد دیتاسنترها در دمای مطلوب اتفاق می افتد. با سیستم نظارت بر محیط دیتاسنتر می توان از خنک سازی دیتاسنتر به نحو احسن آگاه شد که این سیستم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. به منظور اطمینان از عملکرد تجهیزات داخل مرکز داده و نظارت بر دمای مطلوب به تجهیزات و حس‌گرهای محیطی نیاز دارید. با تجهیزات مانیتورینگ دیتاسنتر و کنترل شرایط محیطی می توانید جریان هوا، میزان رطوبت، دما، فشار هوا و نقاط مهم مرکز داده خود را کنترل و مدیریت کنید. اطلاعات بیشتر درباره دستگاه کنترل شرایط محیطی را می‌توان در اینجا بیشتر بخوانید.
