در سیستمهای تهویه مطبوع دیتاسنتر، کنترل دقیق دما و رطوبت امری ضروری است. سرورهای پرقدرت قادر به تولید گرمایی بیش از 30 کیلووات در هر رک هستند. در صورتی که دفع این حرارت بهدرستی انجام نشود، عمر تجهیزات کم شده و خطر خرابیهای پر هزینه افزایش مییابد. در نتیجه، شاخص کارایی مصرف انرژی (PUE) بیشتر از حد مطلوب میشود. بر اساس استاندارد ASHRAE، دمای بهینه بین ۱۸ تا ۲۷ درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی میان ۴۰ تا ۶۰ درصد است و برای قرار گرفتن در این محدوده، انتخاب سیستم خنککننده مناسب، الزامی است.
سیستم تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر (CRAC)
واحد تهویه مطبوع اتاق کامپیوتر یا CRAC ، یکی از راهکارهای رایج برای سیستم تهویه مطبوع دیتاسنتر است. این دستگاهها هوای گرم اتاق را به کمک سیکل تبرید انبساط مستقیم یا کویلهای آب سرد، جذب کرده و با عبور از مبدلهای حرارتی، هوای خنک را به سالن برمیگردانند.
جریان هوا میتواند به صورتهای مختلف هدایت شود؛
- در روش دانفلو (Down-Flow) از کف کاذب هوای سرد به سمت بالا توزیع میشود که رایجترین الگو است.
- در روش آپفلو (Up-Flow) از بالای دستگاه هوای سرد وارد و هوای گرم از پایین جمعآوری میشود و برای فضاهای بدون کف کاذب مناسب است.
- و در مدل کولتاپ (Cool-Top) در قسمت بالای رک واحد خنککننده نصب میشود تا گرمای جمعشده در سقف سریعتر تخلیه شود.
سیستمهای تهویه مطبوع به دلیل دقت بالا در کنترل دما، رطوبت و سادگی گسترش، انتخابی مناسب برای مراکز داده کوچک تا متوسط هستند. البته این سیستمها در محیطهای بسیار متراکم، مصرف انرژی بیشتری دارند.
سیستم مدیریت هوای اتاق کامپیوتر یا (CRAH)
واحدهای مدیریت هوای اتاق کامپیوتر یا CRAH در مقیاسهای بزرگتر، کارایی بیشتری ارائه میکنند. این دستگاهها با عبور دادن هوای گرم سالن از روی کویلهای آب خنک متصل به یک چیلر مرکزی، آب گرم را دوباره به چیلر بازمیگردانند تا خنک شود.
CRAH راندمان انرژی بیشتری نسبت به CRAC دارد و برای دیتاسنترهای سازمانی و تأسیساتی که توان بالای یک مگاوات دارند، بسیار مناسب است. البته هزینه اولیه و نیاز به زیرساخت برج خنککننده در این مدل بیشتر است.
تفاوت اصلی میان CRAC و CRAH در منبع تولید سرمایش و راندمان کلی آنهاست. CRAC معمولاً از سیکل تبرید مستقیم یا یک مدار آب سرد مستقل بهره میبرد و به دلیل طراحی یکپارچه نصب و نگهداری سادهتری دارد.
در مقایسه، CRAH متکی به یک سیستم چیلر مرکزی است که مدیریت متمرکز و بهرهوری انرژی بالاتر را فراهم میکند. بنابراین برای مراکز کوچک و متوسط که انعطافپذیری و هزینه اولیه اهمیت بیشتری دارد، CRAC انتخاب مناسبی است. در حالی که برای دیتاسنترهای بزرگ و پرچگالی که کاهش مصرف انرژی در اولویت است، CRAH گزینه بهتری خواهد بود.
علاوه بر این دو فناوری، روش خنکسازی اینروم نیز در برخی پروژههای سیستم تهویه مطبوع دیتاسنتر کاربرد دارد. در این روش، واحدهای تهویه، از هر دو نوع CRAC و CRAH، درون خود سالن نصب شده و بدون استفاده از کف کاذب، مستقیماً هوای محیط را خنک میکنند. این روش مناسب برای فضاهای بازسازیشده یا دیتاسنترهای کوچک که امکان ایجاد مسیرهای جریان هوا محدود است، مناسب است.
سیستم تهویه In-Row
خنککننده اینرو یا In-Row Cooling، برای رکهای با چگالی بسیار بالا راهکاری هدفمند به حساب میآید. در این روش واحدهای فشرده میان ردیفهای سرور قرار گرفته، هوای گرم خروجی رکهای مجاور را مستقیماً جذب کرده و پس از خنکسازی دوباره به ورودی رکها بازمیگردانند.
نزدیکی منبع سرمایش به منبع حرارت، باعث کاهش تلفات جریان هوا و صرفهجویی قابل توجه انرژی میشود و مانع ایجاد نقاط داغ میشود؛ به همین دلیل در بارهای کاری سنگین مثل پردازش هوش مصنوعی محبوبیت زیادی دارد.
سیستم خنککننده مایع
در نهایت، خنککننده مایع برای سیستم تهویه مطبوع دیتاسنتر به عنوان پیشرفتهترین فناوری روز محسوب میشود. این روش از مایعات برای انتقال گرما به جای هوا استفاده میکند و میتواند به صورت مستقیم روی چیپ، از طریق صفحات سرد، یا به شکل غوطهوری کامل سرورها در مایع دیالکتریک و همچنین مبدلهای درب عقب رک اجرا شود.
سیستمهای مایع میتوانند مدیریت رکهای بیشتر از صد کیلووات را با مصرف انرژی کمتر نسبت به سامانههای مبتنی بر هوا برعهده بگیرند و شاخص PUE را به حدود ۱٫۰۳ کاهش دهند. برای اطلاع از روشهای خنک کنندگی مایع، مقاله آبان انرژی را میتوانید مطالعه کنید.
کدام فناوری انتخاب بهتری است؟
انتخاب میان این فناوریها به اندازه و چگالی توان مرکز داده، محدودیت فضا، بودجه و اهداف پایداری بستگی دارد. معمولاً دیتاسنترهای کوچک و متوسط از CRAC در الگوهای دانفلو، آپفلو یا کولتاپ یا از چیدمان اینروم استفاده میکنند.
مراکز بزرگ سازمانی نیز دست به انتخاب CRAH و زیرساخت چیلر مرکزی میزنند و برای رکهای با چگالی بالا یا پردازشهای سنگین، خنککننده In-row یا سامانههای مایع کارایی بیرقیبی ارائه میدهند. در بسیاری از مراکز پیشرفته، ترکیب هوشمندانه چند روش بهترین توازن میان مصرف انرژی، قابلیت اطمینان و هزینه را فراهم میکند.