أفضل طرق تساعدك على تبريد مركز البيانات
هل لديك فكرة عن كيفية تبريد مركز البيانات!
غالبًا ما يكون التبريد أقل أولوية من الاهتمامات الأخرى عند بناء غرف الخوادم ومراكز البيانات الصغيرة والمتوسطة الحجم في البداية.
و مع إضافة المعدات لتلبية احتياجات الحوسبة المتزايدة، يمكن أن يؤدي زيادة إنتاج الحرارة إلى المساس بأداء المعدات، مما يتسبب في عمليات إغلاق مكلفة.
يمكن أن يؤدي التوسع السريع غير المخطط له إلى عدم كفاءة التبريد غير المقصودة التي تكبر هذه المشكلات. قد يفترض مديرو مراكز البيانات أنهم بحاجة إلى زيادة سعة التبريد. لكن هذا غالبًا ما يكون غير ضروري.
و في معظم الحالات، ستحل أفضل ممارسات تبريد الرفوف منخفضة التكلفة المشكلات المتعلقة بالحرارة. حيث تعمل أفضل الممارسات على تحسين تدفق الهواء وزيادة الكفاءة ومنع التوقف عن العمل وتقليل التكاليف.
فيما يلي بعض التوصيات العملية لزيادة كفاءة تبريد مركز البيانات
1. قياس درجات حرارة السحب
إن إعادة تدوير الهواء الساخن قد يرفع درجات حرارة مدخل المعدات إلى ما هو أعلى بكثير من درجة حرارة الغرفة المحيطة. ورغم أن معرفة درجة حرارة الغرفة قد تكون مفيدة، فإن درجات حرارة مدخل المعدات المعلوماتية هي البيانات الأساسية التي يجب عليك استخدامها لاتخاذ القرارات بشأن التبريد.
تتيح أجهزة الاستشعار البيئية مراقبة الظروف عن بعد لتوفير تحذير مبكر من المشكلات المحتملة. حيث تعمل ملحقات UPS وPDU، بالإضافة إلى أجهزة الاستشعار المستقلة التي يتم توصيلها بالرفوف، على الإبلاغ عن قيم درجات الحرارة عن بعد. وتسجيل سجلات زمنية وتوفير تحذيرات في الوقت الفعلي عندما تتجاوز درجات الحرارة الحدود المحددة.
يعد تسجيل بيانات درجة الحرارة بشكل مستمر أمرًا مهمًا لأن بعض المشكلات المتعلقة بالحرارة لا تظهر إلا عندما يكون الجهاز تحت الاستخدام المكثف أو عندما تتغير الظروف البيئية.
وبينما قد يكون من غير العملي قياس درجة حرارة السحب لكل قطعة من المعدات، فإن أخذ عينات تمثيلية من مواقع مختلفة في مركز البيانات الخاص بك يمكن أن يساعدك في تحديد مناطق المشكلة.
تأكد من الحصول على قراءات السحب بالقرب من الجزء العلوي من حاويات الرفوف، حيث تكون درجة الحرارة أعلى عادةً.
2. فهم الدور المناسب لأنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء
تم تصميم أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في المباني لتوفير الراحة للأشخاص في المبنى.
و قد يبدو إضافة مركز البيانات الخاص بك إلى نظام التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في منشأتك طريقة سهلة لتبريد المعدات، ولكن هذا مفهوم خاطئ شائع.
فقد يوفر تيار الهواء العائد مكانًا مناسبًا لتوجيه الهواء الساخن من مركز البيانات الخاص بك، ولكن أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء في المباني لها قيود تحد من استخدامها لتطبيقات التبريد في مجال تكنولوجيا المعلومات.
3. قم بإزالة مصادر الحرارة غير الضرورية
أي شيء يزيد من حرارة مركز البيانات الخاص بك سيجعل التبريد أقل كفاءة. عندما يكون ذلك ممكنًا، استبدل المعدات القديمة بمعدات أحدث تستهلك طاقة أقل وتنتج حرارة أقل.
فعلى سبيل المثال، قم بتحديث تركيبات الإضاءة القديمة بنماذج LED أكثر برودة واستبدل أنظمة UPS التقليدية بنماذج متصلة بالإنترنت موفرة للطاقة.
نظرًا لأن الأشخاص ومعدات المكتب أيضًا مصادر حرارة كبيرة، فاحرص على وضع المكاتب خارج مراكز البيانات.
4. تخلص من المعدات غير المستخدمة
عندما تصل الخوادم إلى نهاية عمرها الافتراضي، فإنها غالبًا ما تظل متصلة بالتيار الكهربائي، فتستهلك الطاقة وتولد الحرارة.
ولجعل المشكلة أسوأ، تميل الخوادم القديمة إلى عدم الكفاءة. في بعض الأحيان يبدو من الأسهل ترك المعدات في مكانها بدلاً من المخاطرة بفصل جهاز قد لا يزال شخص ما يستخدمه.
ومع ذلك، فإن قضاء الوقت في تحديد المعدات غير المستخدمة يمكن أن يؤتي ثماره حقًا. يمكن أن يؤدي مسح مركز البيانات الخاص بك وإيقاف تشغيل “الخوادم الميتة” إلى تقليل تكاليف الطاقة والصيانة بشكل كبير.
5. توزيع الأحمال لتقليل النقاط الساخنة
يمكن أن تتسبب خوادم الشفرات والأحمال الأخرى عالية الكثافة والقوة الكهربائية العالية في حدوث نقاط ساخنة إشكالية. خاصة إذا تم تركيبها على مقربة من بعضها البعض.
عادةً ما يكون مركز البيانات الصغير أو المتوسط الحجم الذي يحتوي على عشرة رفوف بقوة 2 كيلو وات ورفين بقوة 14 كيلو وات أكثر تعقيدًا وتكلفة للتبريد من مركز البيانات الذي يحتوي على اثني عشر رفًا بقوة 4 كيلو وات. على الرغم من أن كل منها يحتوي على إجمالي 48 كيلو وات من المعدات في اثني عشر حاوية رف.
إن تحويل المشاريع إلى مشاريع افتراضية وتوحيدها قد يجعل الأحمال أكثر كثافة وأقل قابلية للتنبؤ.
وفي التصميم العام لهذه المشاريع، يجب دائمًا مراعاة متطلبات التبريد. إن تقليل تكاليف الطاقة والتبريد يوفر فائدة أكبر من توفير المساحة، لذا فإن توزيع الأحمال عندما تكون الغرفة متاحة يمثل ميزة حقيقية.
6. قم بترتيب الرفوف في شكل ممر ساخن/ممر بارد
إن فصل إمداد الهواء البارد عن الهواء الساخن الذي تنتجه المعدات هو مفتاح كفاءة التبريد.
لذا قم بترتيب الرفوف في صفوف بحيث تواجه الواجهة بعضها البعض في الممرات الباردة وتواجه الخلفية بعضها البعض في الممرات الساخنة.
وهذا يمنع المعدات من سحب الهواء الساخن من المعدات الموجودة في الصف المجاور ويمكن أن يقلل بشكل ملحوظ من استخدام الطاقة.
يجب عليك أيضًا “ربط” أغلفة الرفوف الخاصة بك من خلال توصيلها جنبًا إلى جنب. يؤدي الربط إلى إنشاء حاجز مادي بين الهواء الساخن والبارد مما يثبط إعادة التدوير.
وللمضي قدمًا في هذا الأمر، يمكنك تحقيق احتواء أساسي للممرات باستخدام ستائر مركز البيانات المصنوعة من شرائح بلاستيكية – مثل تلك التي تجدها في الفريزر. تأكد من اختيار الستائر المصممة وفقًا لقواعد مكافحة الحرائق الوطنية والمحلية.
7. إدارة تدفق الهواء السلبي باستخدام لوحات التعتيم
توفر إدارة تدفق الهواء فوائد كبيرة بتكلفة قليلة أو بدون تكلفة على الإطلاق. حيث يمكن أن يؤدي تركيب ملحقات بسيطة مثل ألواح التغطية. والتي غالبًا ما يتم تجاهلها أثناء عمليات شراء الرفوف الأولية، إلى تحسين كفاءة التبريد بشكل كبير.
تمنع الألواح تجاوز الهواء البارد وإعادة تدوير الهواء الساخن عبر المساحات المفتوحة.
تعد ألواح التغطية 1U القابلة للتركيب هي النوع الأفضل والأكثر ملاءمة. تتطلب وقتًا أقل بكثير للتثبيت من الطرز التي يتم تثبيتها بالبراغي، ويملأ حجم 1U مساحات الرفوف الفارغة بالتساوي.
يميل الهواء إلى اتباع مسار أقل مقاومة، لذلك حتى الحاجز المتواضع يمكن أن يحدث فرقًا كبيرًا.
8. استخدم الحاويات بدلاً من رفوف الإطار المفتوحة
تعتبر رفوف الإطار المفتوح مثالية لبعض التطبيقات، لكنها لا توفر سوى قدر ضئيل جدًا من التحكم في تدفق الهواء.
تأكد من التحكم في تدفق الهواء من الأمام إلى الخلف باستخدام حاويات ذات أبواب أمامية وخلفية جيدة التهوية بالكامل. إذا لم تكن مسألة الأمان على مستوى الرف مصدر قلق، فيمكنك إزالة الأبواب الأمامية والخلفية أو شراء حاويات بدونها.
قد تستخدم بعض الحاويات أبوابًا صلبة لإغلاق مسار تدفق الهواء ولكنها ستظل تحافظ على تدفق الهواء من الأمام إلى الخلف من خلال القنوات.
فإذا كان لا بد من وجود باب زجاجي، فتأكد من أن الحاوية تسمح بتدفق هواء كافٍ للحفاظ على برودة معداتك.
وإذا كان لديك أجهزة تستخدم تدفق هواء من جانب إلى جانب (وهو أمر شائع مع مفاتيح الشبكة وأجهزة التوجيه بسبب متطلبات الكابلات الخاصة بها)، فقم بتثبيت حشوات داخلية للرفوف أو قنوات جانبية لتحسين تدفق الهواء.
9. قم بتثبيت الألواح الجانبية الصلبة
قد يبدو أن الألواح الجانبية المزودة بفتحات تهوية من شأنها تحسين التبريد، ولكنها في الواقع تسمح للهواء الساخن بإعادة الدوران وتسبب مشاكل التبريد.
وتمنع الألواح الجانبية الصلبة الهواء الساخن من إعادة الدوران حول جوانب العلبة. ويجب أن تحتوي العلبة المزودة بخلجان على ألواح جانبية صلبة بينها لمنع الهواء الساخن من الانتقال من رف إلى آخر داخل الصف.
10. إدارة الكابلات بكفاءة
إن الكابلات غير المُدارة تعيق تدفق الهواء، مما يمنع توزيع الهواء البارد بكفاءة تحت الأرضيات المرتفعة ويتسبب في تراكم الحرارة داخل الحاويات.
في البيئات ذات الأرضيات المرتفعة، انقل الكابلات الموجودة تحت الأرضية إلى مديري الكابلات العلوية مثل السلالم أو الأحواض. داخل الحاويات، استخدم مديري الكابلات الأفقية والرأسية لتنظيم كابلات التوصيل وأسلاك الطاقة.
كما تعمل استراتيجية إدارة الكابلات السليمة على تقليل وقت استكشاف الأخطاء وإصلاحها ووقت الإصلاح وأخطاء التثبيت.
تذكر أن العلبة ذات العرض القياسي والعمق القياسي قد لا تحتوي على مساحة كافية لجميع الكابلات المطلوبة في التركيب عالي الكثافة.
في مثل هذه الحالة، ضع في اعتبارك علبة ذات عرض إضافي أو عمق إضافي لتوفير مساحة أكبر للتنفس.
11. استخدم إزالة الحرارة السلبية باستخدام القنوات الحرارية
تساعد حلول إزالة الحرارة السلبية في إزالة الحرارة من الرفوف ومركز البيانات دون إدخال تكاليف طاقة إضافية.
يمكنك استخدام نسخة بسيطة ومباشرة من إزالة الحرارة السلبية لتبريد غرفة مغلقة. أضف فتحتين للتهوية بجوار منطقة يتم التحكم في مناخها – واحدة عالية على الحائط والأخرى على الحائط أو الباب بالقرب من الأرضية.
سيرتفع الهواء الساخن ويتدفق عبر الفتحة العلوية ويتم استبداله بهواء أكثر برودة من الفتحة السفلية. تذكر فقط: ستتطلب هذه الفتحات مصدرًا للهواء البارد النظيف بدرجة كافية ليتم سحبه منه.
لإزالة الحرارة بشكل أفضل، قم بتوصيل القنوات الحرارية بصناديق الرفوف. ستعمل مثل المداخن القابلة للتعديل، حيث تقوم بتوجيه عادم المعدات مباشرة إلى قناة العودة أو غرفة التهوية والتكييف والتبريد.
الهواء الساخن معزول ماديًا، لذا لا توجد طريقة لإعادة تدويره وتلويث مصدر الهواء البارد.
يعمل الحمل الحراري والضغط السلبي لقناة عودة الهواء على سحب الحرارة من الصندوق، بينما يعمل نظام التدفئة والتهوية والتكييف والتبريد الذي يضخ الهواء إلى الغرفة على خلق ضغط إيجابي.
والنتيجة هي مسار تدفق هواء عالي الكفاءة يسحب الهواء البارد إلى الداخل ويدفع الهواء الساخن إلى الخارج.
كما أن القنوات الحرارية القائمة على الأغلفة متوافقة مع تكوينات الممرات الساخنة/الممرات الباردة وأكواد الحرائق، لذا فإن إعادة تركيب التركيبات القائمة أمر غير مؤلم نسبيًا.
كما أنها توفر بديلاً أكثر فعالية من حيث التكلفة وعملية لأغلفة الممرات المغلقة، والتي تخلق في الأساس غرفة داخل غرفة.
تتطلب معظم أكواد الحرائق تركيب أو تمديد أنظمة إخماد الحرائق باهظة الثمن داخل أغلفة الممرات المغلقة، لذا فإن التكاليف والتأخيرات والاضطرابات يمكن أن تتراكم بسرعة.
12. استخدم إزالة الحرارة النشطة
تساعد حلول إزالة الحرارة النشطة في إزالة الحرارة السلبية باستخدام مراوح التهوية.
إذا نظرنا إلى فتحة التهوية العلوية/السفلى المذكورة أعلاه، يمكنك مساعدة تدفق الهواء عن طريق إضافة مروحة إلى فتحة التهوية العلوية. الهواء الساخن أخف من الهواء البارد، لذا سيرتفع نحو فتحة التهوية العلوية، وستعمل المروحة على تسريع العملية.
يمكن أن يساعد إزالة الحرارة النشطة أيضًا في المواقف التي لا يمكن فيها توصيل القنوات الحرارية مباشرة بقناة العودة.
تسحب المراوح المرفقة داخل العلبة الحرارة لأعلى وللخارج، لذلك لا يتعين عليك الاعتماد على الضغط السلبي لقناة العودة.
يمكن تثبيت المراوح على سقف العلبة أو في أي مساحة رف، مع أو بدون قنوات حرارية. وعلى الرغم من أن هذه الأجهزة تستخدم الكهرباء وتولد بعض الحرارة، فإن السحب وناتج الحرارة ضئيلان عند مقارنتهما بمكيفات الهواء التي تعمل بالضاغط.
قد يؤدي استخدام مراوح متغيرة السرعة تحكمها درجة الحرارة المحيطة أيضًا إلى تقليل استهلاك الطاقة.
13. استخدم التبريد المتقارب
إذا استمرت المشاكل المتعلقة بالحرارة بعد تنفيذ أفضل ممارسات التبريد الأخرى، فقد يكون نظام التبريد المتقارب خيارًا ذكيًا واقتصاديًا.
إنه حل مثالي عندما:
- تتداخل الجدران الخارجية المصنوعة من الطوب مع تبديد الحرارة الفعال
- أو عندما لا يتوفر الهواء البديل لأن الغرفة محاطة بمناطق غير خاضعة للتحكم في المناخ
- أو عندما تتسبب عمليات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء غير المتسقة في المبنى في تقلبات درجات الحرارة الضارة المحتملة
- أو عندما تكون القوة الكهربائية لكل رف أعلى ببساطة من الطرق الأخرى.
فقط ضع في اعتبارك أنه في كثير من الحالات، تم تصميم التبريد المتقارب لتكملة أفضل الممارسات الأخرى وليس استبدالها.
حيث أن تحسين كفاءة تبريد مركز البيانات يعني الجمع بين جميع الخيارات القابلة للتطبيق والمتوافقة.
توفر أنظمة التبريد المتقاربة التحكم الدقيق في درجة الحرارة المناسب لمعدات تكنولوجيا المعلومات.
كما أنها توفر كفاءة أفضل من الأنظمة التقليدية المحيطية والأرضية المرتفعة.
كما يمكنها تحسين كفاءة أنظمة CRAC الحالية من خلال التخلص من النقاط الساخنة دون خفض إعداد درجة حرارة CRAC.
على الرغم من أن أنظمة التبريد المتقاربة تتطلب استثمارًا أكبر من أفضل ممارسات التبريد الأخرى، إلا أنها لا تزال أقل تكلفة بكثير من تركيب أو توسيع أنظمة HVAC/CRAC الأكبر حجمًا.
هناك عدة أنواع مختلفة لأنظمة التبريد:
- يمكن تركيب أنظمة التبريد المحمولة في أي وقت مع الحد الأدنى من الانقطاع. ويمكنها إما تبريد غرفة أو تركيز الهواء البارد على رف معين أو نقطة ساخنة من خلال قناة إخراج مرنة. وتتوفر هذه الأنواع من الأنظمة بسعات متنوعة.
- يتم تركيب أنظمة التبريد القائمة على الرفوف داخل حاوية الرفوف. وهي تتطلب مساحة للرفوف ولكنها لا تتطلب مساحة أرضية إضافية.
- تتناسب أنظمة التبريد القائمة على الصفوف داخل صف الرفوف، مثل العلبة الإضافية، وتحافظ على الفصل بين الممر الساخن والممر البارد.
14. فكر فيما يحدث أثناء انقطاع التيار الكهربائي
إذا كان لديك طاقة احتياطية طويلة الأمد لمعدات مركز البيانات الخاص بك، فيجب أن تفكر في استخدامها لأنظمة التبريد الخاصة بك أيضًا. أثناء انقطاع التيار الكهربائي، ستستمر الخوادم والمعدات الأخرى التي تدعمها أنظمة UPS في العمل وتنتج الحرارة. ولكن أنظمة التبريد قد تكون بدون طاقة. بدون خطة لتوفير التبريد الكافي أثناء انقطاع التيار الكهربائي، قد تتوقف أنظمتك عن العمل بسبب التحميل الحراري الزائد قبل وقت طويل من نفاد طاقة البطارية – وخاصة أنظمة VoIP التي تتطلب ساعات من وقت تشغيل البطارية الاحتياطية.
15. جدولة تقييم مركز البيانات
مع زيادة كثافة المعدات في مراكز البيانات الصغيرة والمتوسطة الحجم، غالبًا ما يؤدي الافتقار إلى التخطيط إلى مشاكل تتعلق بالحراطاقة
ورغم أن معدات تكنولوجيا المعلومات لا تتطلب درجات حرارة عالية للعمل بشكل صحيح، فإن الحرارة الزائدة أو التقلبات الكثيرة يمكن أن يكون لها تأثير سلبي على موثوقية المعدات وتوافرها.
ختامًا:
تختلف كل عملية تركيب عن نظيراتها، ويعتمد الحل الأمثل على الموقع والمعدات والتطبيق.
ولكن يمكن أن يساعدك تقييم مركز البيانات في تحديد المشكلات المتعلقة بالحرارة وحلها، حتى تتمكن من تحديد التجهيز المثالي لمساحتك.
اقرأ أيضًا:
تبريد مراكز البيانات: دليل شامل للمبتدئين
تأثير البيانات الضخمة على الاقتصاد
دور السياسة المالية في إنعاش الاقتصاد
ما هي اليد الخفية في الاقتصاد؟