زمان تخمینی مطالعه: 9 دقیقه 

مرکز داده ها در حال‌حاضر سه درصد از برق تولید شده در سراسر جهان را مصرف می‌کنند که رقم نسبتا بالایی است. با این‌حال، انتظار می‌رود این رقم تا سال 2030 میلادی به چهار درصد افزایش پیدا کند. آمارها نشان می‌دهند تجهیزات سرمایشی نیمی از مصرف انرژی مرکز داده را به خود اختصاص می‌دهند و یکی از عوامل اصلی افزایش هزینه‌ها هستند. بنابراین، سازمان‌هایی که به‌دنبال صرفه‌جویی در هزینه‌ها از طریق کاهش مصرف انرژی در مراکزداده هستند باید به شکل بهینه‌‌ای از انرژی استفاده کنند و سعی کنند میزان تولید کربن را به شکل قابل‌توجهی کاهش دهند. خوشبختانه روش‌های مختلفی برای خنک‌سازی مراکزداده وجود دارند که میزان تولید کربن را نیز کاهش می‌دهند.

یکی از کارآمدترین و مهم‌ترین راهکارهای صرفه‌جویی مصرف انرژی مرکز داده ، مدیریت تجهیزات سرمایشی است. مدیریت بهینه تجهیزات سرمایشی به معنای نصب حس‌گرهای دقیق در تعامل با ابزارهای مدیریت و نظارت بر مراکزداده هوشمند (DCIM) و به کارگیری سامانه‌های خنک‌کننده نوین و همچنین نظارت دقیق بر کنترل جریان هوا است.

بد نیست بدانید که حتی یک تغییر کوچک و پیش‌بینی نشده یا یک بی‌دقتی به ظاهر ساده و بی‌اهمیت، تاثیر زیادی بر افزایش هزینه‌ها دارد. شکاف‌ها، سوراخ‌ها و شکاف‌های بی‌شمار در رک‌ها باعث می‌شوند تا هوای خنک‌ بیهوده از منافذ به خارج از رک‌ها برود و نه تنها باعث کاهش دمای رک‌ها نشود، بلکه بر روند گردش جریان هوا نیز تاثیر منفی بگذارد. طبق تحقیقات انجام شده، مراکزداده عادی که نسبت به این مسایل کم‌دقت هستند نزدیک به 50 درصد از جریان هوای خنک را از دست می‌دهند، هرچند مجبور هستند هزینه مربوط را پرداخت کنند. به بیان دقیق‌تر، اتلاف انرژی زیادی را تجربه می‌کنند. به طور معمول، این جریان هوای سرد به سمت اتاق سرور یا رک‌ها هدایت نمی‌شود یا دومرتبه به سمت فن‌های CRAC/CRAH انتقال پیدا می‌کند در حالی که باید به شکل مستقیم به سمت رک‌ها و تجهیزات فناوری اطلاعات انتقال پیدا کند.

بسیاری از اپراتورها برای آن‌که به بهترین شکل از مزایای عملکردی تجهیزات سرمایشی استفاده کنند، سعی می‌کنند بر مبنای الگوهای قدیمی و سنتی دمای مراکزداده و اتاق کامپیوتر را در بازه 16 تا 18 درجه سانتی‌گراد نگه دارند. به‌همین دلیل برخی فن‌ها با حداکثر سرعت کار می‌کنند تا دما را کاهش دهند. برخی دیگر سعی می‌کنند هوای گرم خروجی از سمت عقب رک‌ها را به سمت دالان‌های سرد هدایت کنند و به این شکل جریان هوای پایدار و خنکی به وجود آورند.

محوطه‌های ضروری

انکلوژرها یا رک‌های بسته می‌توانند با ایجاد راهروهایی جریان هوای سرد و گرم را از طریق دالان‌های جداگانه ایجاد کنند. دالان‌های سرد و گرم به کارشناسان مرکزداده این اطمینان خاطر را می‌دهد که هوای سردی که از طبقه زیرین جریان می‌یابد در راهروی سرد باقی می‌ماند. امروزه، بیشتر مرکزداده های بزرگ در سراسر جهان بر مبنای این مکانیزم اقدام به خنک‌سازی تجهیزات می‌کنند. انکلوژرهای BladeCube در ترکیب با کابینت‌های T7 BladeShelter از R&M Tecnosteel بر مبنای راه‌حل‌های پیچیده‌ای دست‌یابی به چنین استراتژی را امکان‌پذیر می‌کنند.

در شرایطی که پیاده‌سازی چنین استراتژی در ظاهر به جزئیات کوچک و ساده‌ای اشاره دارد، اما باید اطمینان حاصل شود که هوای سرد و گرم با یکدیگر ترکیب نمی‌شوند. نکات مهم و جزئیات فنی زیادی وجود دارد که باید در این زمینه به آن‌ها اشاره کرد که از آن جمله باید به کابل‌کشی‌ها، نصب براکت‌ها، صفحه‌نمایش‌ها، صفحات مورب (lamellas)، لبه‌ها، پلاگ‌های پرکننده شکاف‌ها و اسلات‌های خالی رک‌ها اشاره کرد. پژوهشگران موسسه تحقیقاتی گارتنر در این ارتباط می‌گویند: «مهر و موم‌ کردن منافذی که از نظر فنی پیچیده نیستند قادر هستند تا ده درصد صرفه‌جویی در مصرف برق تجهیزات سرمایشی را به همراه داشته باشند».

لازم به توضیح است که هرچه درهای جلو و عقب رک‌ها و کابینت‌ها سوراخ‌های بیشتری داشته باشند به‌همان نسبت مانع از محبوس شدن جریان هوای گرم می‌شوند و از به وجود آمدن نقاط داغ جلوگیری می‌کنند. کابینت‌های T7 R&M با نرخ 82 درصد سوراخ روی درها به بالاترین استاندارد در این زمینه دست پیدا کرده‌اند. علاوه بر این، داخل کابینت‌ها، کانال‌های هوای جانبی اضافی و فن‌های کنترل شده با حس‌گر قرار دارند که اجازه می‌دهند جریان هوای سرد/گرم به شکل بهتری در گردش باشند.

در حال‌حاضر نیازی نیست از فرامقیاس‌ها به شکل کف‌های کاذب استفاده کنید. به طوری که می‌توانید آن‌ها را روی زمین مورد استفاده قرار دهید تا بتوانید به حداکثر تراکم بسته‌بندی دست پیدا کنید و از تجهیزات خنک‌کننده جانبی و داخلی برای دست‌یابی به هوای سرد استفاده کنید. اطمینان از فشار هوای ثابت و گردش هوای پایدار و حصول اطمینان از وجود جریان هوای کافی در سراسر راهرو برای جلوگیری از گرمای بیش از حد در انتهای یک ردیف اصل مهمی است که باید به آن دقت کنید. ارائه‌دهندگان پارادایم‌های چند ابری که قادر هستند بر مبنای مکانیزم‌های مدیریتی کارآمد به درستی بر راهروی سرد نظارت داشته باشند قادر هستند به میزان ده درصد صرفه‌جویی در مصرف انرژی داشته باشند.

انکلوژرهای ماژولار مثل BladeShelter از R&M Tecnosteel، می‌توانند به بهترین شکل با زیرساخت‌هایی که نیازمند نوسازی یا گسترش هستند و در اصطلاح زیرساخت‌ حوزه‌قهوه‌ای (brownfield infrastructure) نام دارند، یکپارچه شوند. به بیان دقیق‌تر، این انکلوژرهای ماژولار به کارشناسان شبکه اجازه می‌دهند از طریق بهینه‌سازی‌های لازم از ظرفیت‌های اتاق کامپیوتر به بهترین شکل استفاده کنند.

شاخص اثربخشی مصرف برق در بهره وری انرژی مرکز داده

شاخص اثربخشی مصرف برق (PUE) سرنام Power usage effectiveness، مهم‌ترین شاخص بهره‌وری انرژی مرکز داده است. این شاخص رابطه بین برق ورودی و انرژی صرف شده برای کار با تجهیزات فناوری اطلاعات در دیتاسنتر را بیان می‌کند. هرچه مقدار PUE کمتر باشد، به این معنا است که تجهیزات به شکل کارآمدتری انرژی را مورد استفاده قرار می‌دهند و تجهیزات سرمایشی عملکرد خوبی دارند. به‌طور مثال، اگر PUE برابر با 1 باشد به این نکته اشاره دارد که کل انرژی توسط کامپیوترها مورد استفاده قرار می‌گیرد. همچنین، اگر این شاخص در بازه 2/1 تا 3/1 باشد به این معنا است که یک مرکزداده از نوع سبز است. در این‌جا، نزدیک به 20 یا 30 درصد انرژی به جای آن‌که در اختیار واحدهای محاسباتی قرار بگیرد در اختیار فرآیندهایی مانند سرمایش یا تهویه مطبوع قرار می‌گیرد. شاخص PUE برای چنین مراکز داده‌ای برابر با 9/1 است. این حرف بدان معنا است که تقریبا نیمی از کل انرژی مصرف شده هیچ‌گاه توسط تجهیزات پردازشی مورد استفاده قرار نخواهند گرفت.

صرفه‌جویی با ماژول‌های خنک‌کننده در مرکز داده 

یکی از گام‌های مؤثر نصب ماژول‌های خنک‌کننده فشرده و خلاقانه است. آن‌ها در کنار ردیفی از کابینت‌ها، داخل ردیف‌ها یا در سمت عقب کابینت‌ها قرار می گیرند. این تجهیزات به فضای کمی نیاز دارند و نزدیک به منابع تولید گرما قرار می‌گیرند. طبق تحقیقات انجام شده توسط موسسه Graphical Research، ماژول‌های خنک‌کننده رک و ردیفی نزدیک به 30 درصد صرفه‌جویی در هزینه‌ها را به همراه دارند. همچنین، فرآیند پیاده‌سازی و استقرار آن‌ها تا 60 درصد سریع‌تر از راه‌حل‌های معمولی گردش هوا است. علاوه بر آب، آمونیاک و پروپان نیز خنک‌کننده‌های مناسبی هستند که این ماژول‌ها قادر به استفاده از آن‌ها هستند. R&M Tecnosteel با خانواده BladeCooling خود، ماژول‌های خنک‌کننده گاز و آب را با مدارهای باز و بسته ارائه می‌دهد.

امکان گرم‌تر شدن وجود دارد

چه میزان هوای سرد و خنک نیاز داریم؟ این یک موضوع بحث‌برانگیز است. دمای اتاق سرور به صورت استاندارد 22 تا 25 درجه سانتی‌گراد است. البته، بسیاری از مرکز داده های امروزی در دمای بالای 25 درجه بدون گرمای بیش از حد یا خرابی تجهیزات فناوری‌اطلاعات کار می‌کنند. سامانه‌های خنک‌کننده مایع خلاقانه امکان کار با آب در دمای 50 تا 70 درجه سانتی‌گراد را فراهم می‌کنند. البته، تحت شرایط خاصی، امکان بازیابی گرما به منظور گرم کردن ساختمان‌های مجاور وجود دارد. ارائه‌دهنده خدمات سوییسی Green Datacenter AG نمونه خوبی در این زمینه است که موفق شده از طریق گرمایش منطقه‌ای، چند هزار خانه را گرم کند.

گارتنر بر این باور است که می‌توان سهم تجهیزات تهویه مطبوع در مصرف انرژی را به 15 درصد کاهش داد، در حالی که این رقم در حال‌حاضر 35 تا 50 درصد است. برای این منظور باید تمهیداتی در ارتباط با اقدامات حرارتی، سیال و طراحی هدفمند شبکه‌ها انجام داد و عملکرد تجهیزات را به‌طور مستمر مورد بررسی قرار داد.

البته، دقت کنید که هر مرکزداده‌ای به ساز و کار محیطی مخصوص به خود در زمینه تجهیزات سرمایشی نیاز دارد. به بیان دقیق‌تر، همواره باید به بررسی این موضوع بپردازید که چه چیزی برای مرکزداده و اتاق کامپیوتر مناسب است. در هر صورت، مراکزداده باید گردش هوا، دمای هوا، فشار و رطوبت یکنواختی داشته باشد و به این معیارها به دقت کنترل شوند. بد نیست بدانید که سرعت زیاد باعث فرسودگی سریع فن‌ها می‌شوند و بنابراین فن‌ها نباید به شکل دائما و تمام وقت کار کنند. شما تنها زمانی قادر به ارزیابی دقیق عملکرد هستید که بتوانید داده‌ها را به شکل دقیقی ارزیابی کنید. برای این منظور به یک سامانه جامع DCIM مثل inteliPhy net از شرکت R&M  نیاز دارید که قادر است اطلاعات فوق را به دقیق‌تر شکل ممکن پردازش کند.

منبع و ترجمه: حمیدرضا تائبی

بخوانید: زیرساخت‌های اتصال برای دیتاسنتر