مقایسهٔ کاربرد کف کاذب و کف سازه در مرکزداده [1]

مقدمه

دانش و فن مهندسیِ کف کاذب (Raised Floor) در دههٔ ۱۹۶۰ میلادی به‌خوبی رشد کرد و توسعه یافت؛ چنان‌که در سال ۱۹۸۳ این موضوع با جزئیات آن به استاندارد پردازش اطلاعات دولتی آمریکا [2] اضافه شد. از این که بگذریم، در ۴۰ سال بعد از آن، طراحی اصلی کف کاذب در مرکزداده تغییری نکرده است.

کف کاذب در صنعت مخابرات هیچ‌گاه متداول نبوده است. مسئلهٔ انتخاب میان کف کاذب یا کف سازه در مرکزداده، هنگامی پیش آمد که میان کسب‌وکار مخابرات و سیستم‌های فاوا هم‌گرایی رخ داد. اکنون می‌بینیم که در این سال‌ها بیش‌ازپیش مراکزداده‌ را بدون کف کاذب می‌سازند.

در این مقاله برای اینکه دربارهٔ پیشرفت‌هایی که کف کاذب کرده است آگاهی لازم را به‌دست بیاوریم، نگاهی به پیشینه و قابلیت‌ها و محدودیت‌های آن می‌اندازیم تا بتوانیم برای انتخاب راهکار مطلوب برای کف مرکزداده از آن بهره بگیریم.

عناصر و اجزای کف کاذب

کف کاذب را در اصل برای کاربردهای زیر اجرا می‌کنند:

• مسیر هدایت هوای سرد، به‌سوی تجهیزات فاوا
• جای کانال‌ها یا مسیر پایه، برای کابل‌کشی شبکه
• مسیر کابل‌کشی برق
• جای شبکهٔ کابل‌های مسی کف، برای اتصال و هم‌پتانسیل‌سازی تجهیزات با زمین
• جای لوله‌کشی، برای چیلر یا دیگر سیستم‌ها

برای درک بهتر و ارزیابی درست از کف کاذب، باید این کارکردها را یک‌به‌یک بررسی کرد. همچنین در این کار باید به ضرورت‌هایی که کف کاذب را به راهکار مطلوب تبدیل کرده‌اند توجه داشت. توجه به پیشینهٔ تغییر این الزامات نیز آموزنده و مفید است. در ادامه دربارهٔ ضروریات اولیه‌ و فعلی این کارکردها خواهیم گفت.

کف کاذب و هدایت هوای سرد برای سرمایش تجهیزات فاوا

تجهیزات در مراکزدادهٔ اولیه، شکل و ابعاد مختلفی داشتند و جانمایی آن‌ها ساخت‌یافته نبود. همین مسئله پیش‌بینی دقیق مکان‌هایی را که نیازمند سرمایش بودند، غیرممکن می‌ساخت. بدین ترتیب استفاده از کف‌پوش سوراخ‌دار (Tiles) برای رساندن سرمایش به مکان‌هایی که باید، ضروری می‌بود. هم‌اکنون دیگر شکل و ابعاد تجهیزات فاوا و مسیر جریان‌ هوا استاندارد شده است و می‌توان پیشاپیش برای مکانِ ردیف‌های تجهیزات برنامه‌ریزی کرد. می‌توان جای سینی‌های کابل، سیستم توزیع برق، همچنین سرمایش را از پیش مشخص نمود. در این حالت از فضا، بهینه استفاده می‌شود و می‌توان مسیرهای جریان هوا را به‌درستی مشخص کرد. نتیجهٔ همهٔ این‌ها، ظرفیت بسیار بیشتر تجهیزات و بهره‌وری انرژی است. این‌چنین شده که ضرورت تغییر مسیرهای سرمایش کاهش یافته است؛ تا جایی که شاید مراکزدادهٔ مدرن به‌کلی از این کار بی‌نیاز باشند.

پیش‌تر، هوای سرد بعضی از تجهیزات قدیمی فاوا فقط از پایین رک تامین می‌شد. امروزه دیگر چنین نیست و مسیر هوا تقریبا در همهٔ تجهیزات از جلو به عقب است. بدین ترتیب می‌توان تجهیزات را هم با کف کاذب و هم با کف سازه به‌کار برد.

مراکزدادهٔ اولیه با توان کمتر از ۲۴ کیلووات در رک کار می‌کردند. مرکزداده‌ای با این اندازه از توان مصرفی که ارتفاع کف کاذب آن ۰٫۵ متر باشد، بدون رخ‌دادن نقاط داغ و با اطمینان به کار ادامه می‌دهد. متوسط توان مصرفی مراکزدادهٔ امروزی ۵ تا ۱۰ کیلووات در رک یا بیشتر است. کف کاذب در مرکزداده‌ای با چنین توان مصرفی، اگر بخواهد هوای همگن را به‌خوبی در محیط ایجاد کند، باید حدود ۱ متر یا بیشتر ارتفاع داشته باشد؛ البته بدون موانعی که زیر کف را مسدود می‌کنند. حتی با کف کاذب ۱ متری هم تعدیل و همگون‌کردن جریان هوا دشوار خواهد بود و اغلب به‌دلیل اثر ونتوری (Venturi Effect) ـ[3] هوا از بخش‌هایی از کف‌پوش سوراخ‌دار به‌زیر پس کشیده می‌شود. برای اطلاع بیشتر دراین‌باره به مقالهٔ «همگون‌سازی جریان هوا از طریق تایل‌ها در کف کاذب مرکزداده» [4] مراجعه کنید.

در مراکزدادهٔ اولیه، دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع را اصولا برای این می‌ساختند که هوا را به داخل کف کاذب بفرستند. روشن است که این طراحی به کف کاذب وابسته است. دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع امروزی در پیکربندی‌های مختلفی عرضه می‌شوند؛ شامل سیستم ردیفی، دارای بهینه‌ساز هوای تازهٔ مستقیم و غیرمستقیم، همچنین مبدل‌های حرارتی که بر درب پشتی رک نصب می‌شوند و به‌اصطلاح RDHx (مبدل برودتی درب عقب) نام دارند. هیچ‌یک از این راهکارها به کف کاذب وابسته نیستند و بلکه برای بعضی از آن‌ها بهتر نیز هست که با کف سازه به‌کار بروند. حتی نوع سنتی دستگاه‌های CRAC و CRAH نیز قابلیت قرار گرفتن بر روی زمین را دارند و می‌توان از آن‌ها در محیط کف سازه استفاده کرد.

کف کاذب و مسیر کابل‌های شبکه

در مراکزدادهٔ قدیمی‌تر، کابل‌های حجیم مسی چند رسانایی که رک‌های فاوا را به هم متصل می‌کردند، دارای گوناگونی بسیاری از نظر اندازه و شکل بودند. برای جلوگیری از افت در سیگنال، باید این کابل‌ها کوتاه‌ترین طول ممکن را می‌داشتند. کف کاذب برای چنین هدفی مناسب‌ترین جای کابل‌کشی است. از سویی از آنجا که نیاز به جریان هوا در زیر کف کم بود، وجود این کابل‌ها چندان اثری بر کار سرمایش نمی‌گذاشت. امروزه برای ارتباطات داخلی مرکزداده، اغلب از فیبر نوری یا کابل‌های مسی با استاندارد اترنت (Ethernet) پرسرعت بهره می‌گیرند که می‌توانند به‌خوبی در فواصل طولانی‌تر عمل کنند. با این حال امکان تعویض آسان کابل‌ها یکی از ضرورت‌های اولیه است که باید به آن توجه شود. همچنین وجود کابل‌ها نباید مانع جریان هوایی بشود که به‌سوی تجهیزات پرظرفیت فاوا می‌رود.

راهکار کف کاذب پیش‌تر، تنها روش اجرایی برای برآورده‌ساختن ضرورت‌های اولیه بود؛ ولی امروزه دیگر چنین نیست. چون دسترسی به کابل‌ها در کف کاذب دشوار است و از آنجا که گزینه‌های بهتری همچون سینی‌های کابل سقفی آمده است، در بیشتر مراکزدادهٔ امروزی برای اینکه جریان هوای زیر کف را به حداکثر برسانند، بخشی یا تمام کابل‌کشی شبکه را در سقف اجرا می‌کنند.

کف کاذب و مسیر کابل‌های برق

تجهیزات فاوا در مراکزدادهٔ قدیمی‌تر، معمولا توسط کارشناسان برق و با استفاده از کابل و مدارهای اختصاصی به منبع برق متصل می‌شدند. بیشتر اتصال برق در این تجهیزات باید از زیر دستگاه‌ها برقرار می‌شد. کف کاذب در اجرای مدار تجهیزات اولیه، بهترین روش به‌شمار می‌رفت و به بهره‌بردار امکان می‌داد تا با برداشتن بخشی از کف‌پوش به مدارها دست پیدا کند.

اکنون تجهیزات و رک‌های فاوا به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که می‌توان هم از بالا و هم از پایین اتصالات برق را برقرار کرد. امروزه با استفاده از PDUهای ماژولار یا باس‌بارهای سقفی (Busbar)، تغییر در مدارها بسیار آسان‌تر از به‌کارگیری «انشعاب‌های برق» (Power Whips) و مجراهای زیر کف شده است. در استفاده از تجهیزات پرظرفیت، وجود کابل‌های برق ممکن است تا حد زیادی میزان جریان هوای ضروری را به کمبود دچار کند. مشکل اصلی در کف کاذب، نشت هوا در اطراف روزنه‌های عبور کابل‌های برق PDU و رک‌ها است که به‌شدت از بهره‌وری انرژی در مرکزداده می‌کاهد. دراین‌باره مقالهٔ «اثر مثبت کابل‌کشی زیر سقف بر صرفه‌جویی در انرژی مراکزداده» [5] را نیز مطالعه کنید.

پیش‌تر راهکار کف کاذب برای رفع نیازهای اصلی در توزیع برق بسیار مناسب می‌نمود. ولی این روش امروزه به‌دلیل تنگ‌کردن مسیر جریان هوا، نشت هوا، همچنین دشواری دسترسی برای تعویض و تغییر در کابل‌کشی‌ها، با کاستی‌های بسیاری مواجه است. استفاده از باس‌بارهای سقفی آسان است و کابل‌ها جلوی مسیر هوا را نمی‌گیرند. ازاین‌رو توزیع سقفی برق، در هر دو شیوهٔ کف کاذب و کف سازه روزبه‌روز رایج‌تر شده است. بدین ترتیب کف کاذب دیگر چندان نقش مهمی در سیستم توزیع برق ندارد.

کف کاذب و شبکهٔ اتصال‌به‌زمین تجهیزات

مراکزدادهٔ قدیمی‌تر برای اطمینان از سلامت سیگنال‌‌های ارتباطی مانند RS-232 و هم‌پتانسیل بودن تجهیزات خوشه‌های پردازشی، به این وابسته بودند که هریک از تجهیزات فاوا به زمین اتصال مستقیم داشته باشند. بیشتر مراکزداده به «شبکهٔ مسی یکپارچه برای تعیین نقطهٔ پتانسیل صفر» مجهز بودند که با آن همهٔ تجهیزات را به رسانای ویژهٔ اتصال‌به‌زمین متصل می‌کردند که معمولا به‌شکل شبکهٔ تور مانند و تخت بود. در این شبکه، نقطهٔ مرجع ارت باید نزدیک دستگاه‌های فاوا قرار می‌گرفت که اغلب زیر کف کاذب یا به‌شکل یکی از اجزای چهارچوب کف نصب می‌شد. امروزه در تمامی فناوری‌های ارتباطات که مبتنی بر سیم‌های مسی هستند، همچون اترنت و RS-485 و فیبرهای نوری، سرتاسر کابل‌ها را با پوشش فلزی محافظت و هم‌پتانسیل می‌کنند. بدین شکل دیگر نیازی به اتصال دستگاه‌ها به زمین نیست. بی‌شک که از نظر ایمنی اتصال‌به‌زمین همچنان ضروری است؛ ولی این کار را با نقطهٔ اتصال به زمین در هریک از پریزها انجام می‌دهند. بدین ترتیب دیگر به وجود نقطهٔ مرجع ارت جامع نیازی نیست که از آن به‌عنوان یکی از دلایل استفاده از کف کاذب یاد می‌شد. در واقع در مراکزدادهٔ سنتی هم اگر چنین شبکه‌ای هنوز وجود داشته باشد، به هیچ‌یک از تجهیزات اتصال ندارد. [مطالعهٔ بیشتر]

کف کاذب و فضای لوله‌کشی برای چیلر و دیگر تاسیسات

کف کاذب در مراکزدادهٔ قدیمی‌تر، تنها روش عملی برای لوله‌کشی سیستم‌های آب خنک به تجهیزاتی همچون کامپیوترهای مین‌فریم (Mainframe) بود. ولی امروزه در مراکزداده، تعداد تجهیزات فاوایی که به‌جای استفاده از فن و هوای سرد با چرخش آب داخل شاسی کار می‌کنند بسیار اندک است. البته بعضی از سیستم‌های جدید سرمایشی هم هستند که در محیط فاوا همچنان با آب کار می‌کنند. این سیستم‌ها عبارت‌اند از:

• کولرهای آب خنک ردیفی
• سیستم RDHx
• دستگاه‌های CRAH که به‌شکل پراکنده برای خنک‌سازی تجهیزات پرظرفیت در محیط فاوا به‌کار می‌روند
• دستگاه‌های فاوا با سیستم سرمایش مستقیم آب خنک

اگر در محیط فاوا به آب‌رسانی نیاز باشد، به‌شکل منطقی کف کاذب همچنان راهکار مناسبی برای این کار است. توجه کنید که در استفاده از سیستم‌های سنتی CRAH که دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع را در داخل محیط فاوا قرار می‌دهند، بهتر آن است که لوله‌های آب در دیوار به‌شکل روکار یا توکار نصب بشوند و از کف کاذب صرف‌نظر شود.

لوله‌کشی آب خنک در روش سرمایش ردیفی، اغلب در سقف اجرا می‌شود (شکل ۴). بهره‌گرفتن از سیستم‌های سقفی برای سرمایش ردیفی (Row-based Cooling) و شاید WC-ITe به‌تعداد اندک امکان‌پذیر است، ولی اجرای آن برای RDHx به‌دلیل تعداد لوله‌ها و برای دستگاه‌های CARH که در داخل محیط فاوا قرار دارند به‌دلیل اندازهٔ لوله‌ها ممکن نیست. اگر هم لازم باشد لوله‌کشی زیر کف اجرا بشود و به همین دلیل نیز وجود کف کاذب ضروری باشد، ارتفاع ۰٫۴ متر یا کمتر برای آن کافی است. بهره‌گرفتن از آب برای سرمایش دستگاه‌های فاوا یا PoDها [6] یا کولرهای ردیفی یکی از مهم‌ترین دلایل استفاده از کف کاذب است. در این حالت، فضای کف کاذب دیگر نقش تامین هوا را برعهده ندارد. به همین دلیل نیز با ارتفاع و هزینهٔ کمتری اجرا می‌شود و از دشواری‌های بسیاری که در ادامهٔ این مقاله بیان می‌شود به‌دور است.

دوراندیشی در استفاده از کف کاذب

آنچه بیان کردیم نشان می‌دهد پیش‌تر کف کاذب در مرکزداده راهکاری بسیار کارآمد و اجرایی بود که نیازهای اصلی را برآورده می‌ساخت. از سویی آشکار است بسیاری از این نیازها که کف کاذب را لازم می‌کردند، اکنون دیگر وجود ندارند. در واقع ضرورت‌های مرکزداده آشکارا تغییر کرده و تکامل یافته‌اند. امروزه در هنگام انتخاب میان کف کاذب و کف سازه، باید به مشکلات احتمالی و ویژهٔ کف کاذب توجه شود.

مقاومت در برابر زلزله

دربارهٔ مقاومت کف کاذب نسبت به زمین‌لرزه نمی‌توان مطمئن شد. در مرکزداده‌ای که کف کاذب داشته باشد، تعیین میزان مقاومت در برابر زلزله کار دشواری است. هیچ معلوم نیست تجهیزاتی که بر روی شبکهٔ تایل‌های کف کاذب قرار گرفته‌اند بتوانند بر جای خود بمانند. از سویی چون هر نصبی با نصب دیگر متفاوت است، نمی‌توان مقاومت لرزه را برای هرکدام آزمود یا اعتبار آن را تایید کرد. این مسئله در هنگامی که رعایت بازهٔ مجاز و مشخص‌شده برای شدت زمین‌لرزه ضروری باشد، بسیار خطرناک خواهد بود.

در زلزلهٔ بزرگ سال ۱۹۹۵، مراکزدادهٔ شهر کوبهٔ ژاپن دچار خرابی و آسیب فراوان شدند. بسیاری از آن‌ها باید در چند روز یا چند ساعت دوباره به‌کار می‌افتادند؛ ولی بیشتر از یک ماه تعطیل ماندند. با اینکه بسیاری از آن‌ها از مقاومت کف کاذب مطمئن بودند، هنگام زلزله درهم شکستند و تجهیزات فاوا به فضای زیر سقوط کردند. بدین ترتیب برای خارج‌کردن تجهیزات آسیب‌دیده و تعمیر یا تعویض آن‌ها، عملیات زمان‌بر و پیچیده‌ای انجام شد.

در سال ۲۰۰۱، هنگام تخریب برج‌های تجارت جهانی نیز مراکزدادهٔ اطراف آن نباید آسیبی می‌دیدند. ولی کف‌پوش‌ها از شدت لرزهٔ حادثه خراب شدند؛ تجهیزات با سقوط در کف کاذب به‌سختی آسیب دیدند و زمان درازی ازکارافتاده ماندند.

برای مراکزدادهٔ شهر کوبه، توقف عملیات ۵ دقیقه در سال پیش‌بینی شده بود؛ یعنی قابلیت اطمینان پنج ۹ (۹۹٫۹۹۹ درصد). ولی ازکارافتادگی ۵ هفته‌ای که پس از زمین‌لرزه رخ داد، برابر ۵۰ هزار دقیقه شد که ۱۰ هزار برابر از مقدار طراحی پنج ۹ بیشتر است. اگر آن‌ها احتمال وقوع چنین زلزله‌ای را ۱۰ درصد از کل ریسک پایایی (Availability) در نظر می‌گرفتند، بازهم نمی‌توانستند قابلیت اطمینان پنج ۹ را به دست آورند. مگر آنکه این احتمال تنها یک بار در هر ۱۰۰ هزار سال می‌بود؛ فرضی که هیچ واقع‌بینانه نیست.

مقاومت کف کاذب در برابر زلزله، به چند عامل بستگی دارد. اولین آن میزان مقاومت پایه‌ها و قاب‌ها در برابر بار وارده است. دوم مهاربندی مناسب است؛ هرچه ارتفاع کف به‌ضرورت نیاز تجهیزات مدرن فاوا بلندتر باشد، مهاربندی نیز پیچیده‌تر و گران‌تر درمی‌آید. سوم هنگامی که سیستم زیر فشار باشد، نیروهای طولی زیادی به دیوارهای اطراف وارد می‌کند؛ تحمل چنین نیرویی باید برای دیوارها پیش‌بینی شده باشد وگرنه فرو می‌ریزند. چهارم اینکه همهٔ قطعات کف‌پوش‌های سوراخ‌دار (تایل‌ها) باید به هم متصل شوند و در محل دقیق نصب خود قرار بگیرند. این کار نقش مهمی در تحمل بار سیستم دارد. در بسیاری از مراکزداده‌ که به‌خوبی نیز ساخته شده‌اند، برای اینکه دسترسی به فضای زیر کف کاذب آسان باشد، همیشه کف‌پوش‌ها را از جای خود درمی‌آورند و بدین ترتیب مورد آخری را اغلب نادیده می‌گیرند.

شکل ۱: نمونه‌ای از تحلیل مهندسی نیروها در کف کاذب

مهندسان می‌توانند برای اعتبارسنجی الزامات و آماده‌سازی برای مقاومت در برابر زلزله، مدل‌های ریاضی به‌کار برند. این مدل‌ها مقاومت سازه و ابعاد و فشار واقعی احتمالی را شبیه‌سازی می‌کنند و تحلیلی از تنش وارد شده بر سیستم ارائه می‌دهند (شکل ۱). آنگاه مهندسان باید بسنجند که آیا کف و دیوارها نیروهای احتمالی را تحمل می‌کنند؟ بی‌شک امکان دارد کف کاذب را پس از این فرایند مهندسی، برای نواحی زلزله‌خیز مناسب ندانند و رد کنند.

یکی از دلایلی که مراکز تلفن از کف کاذب استفاده نکرده‌اند، مشکل مقاومت در برابر زلزله بوده است. بیشتر مراکزدادهٔ با پایایی مطلوب نیز به همین دلیل از کف سازه استفاده کرده‌اند.

دسترسی به زیر کف

اکنون عمر مفید تجهیزات در مرکزدادهٔ مدرن به دو سال رسیده است. بدین ترتیب کابل‌های برق و شبکه در کار تعویض تجهیزات دچار تغییرات گسترده‌ای می‌شوند. دسترسی به کابل‌های زیر کف با برداشتن کف‌پوش ممکن می‌شود. ولی قاب‌های ماتریسیِ نگه‌دارندهٔ قطعات کف‌پوش (تایل‌ها) ممکن است مانع تغییر مسیر کابل‌ها باشند. هنگام طراحی کف و در شبیه‌سازی‌ها، اغلب تاثیر وجود کابل‌ها را بر مسیر جریان هوا در نظر نمی‌گیرند. بدین ترتیب کابل‌ها مانع جریان هوا می‌شوند و دما در تجهیزات فاوا بیش از اندازه افزایش می‌یابد. استفاده از سینی‌های کابلی در زیر کف نیز که برای هدایت و تعیین مسیر کابل‌ها‌ به‌کار می‌روند، اغلب وضع را بدتر می‌کند.

از سویی در مرکزدادهٔ پرظرفیت با متوسط توان بیش از ۶ کیلووات در هر رک، هنگامی که کف‌پوش‌ها را برای دسترسی به کابل‌ها برمی‌دارند، به‌ویژه اگر چند تایل به‌طور هم‌زمان باشد، حرکت هوا به‌سوی رک‌های فاوا مختل می‌شود.

به همین دلایل اگر در محیط پرظرفیت برای تامین جریان هوا از کف کاذب استفاده می‌شود، بهتر است کابل‌های برق و شبکه را از زیر کف عبور ندهند. با توجه به اینکه خواهی‌نخواهی مرکزدادهٔ با کف سازه به کابل‌کشی زیر سقف نیاز دارد، همهٔ مراکزدادهٔ جدید پرظرفیت، با کف کاذب یا کف سازه، باید از کابل‌کشی زیر سقف استفاده کنند. توجه داشته باشید که به‌کارگیری سینی‌های کابل سقفی نیز خطراتی برای کارکنان در پی دارد؛ زیرا برای تغییر کابل‌ها باید از نردبان بالا بروند که این از نظر ایمنی در کار خطراتی دارد.

تحمل بارگذاری کف

وزن هر رک معمول تا ۱ تن نیز می‌رسد؛ تا آنجا که ممکن است برای جابه‌جایی آن به وسیله نیاز باشد. افزون بر این باید کف کاذب وزن ابزار و ماشین‌آلاتی مانند لیفتراک را نیز تحمل کند که بر روی آن برای جابه‌جایی تجهیزات رفت‌وآمد می‌کنند. بدین ترتیب ممکن است تقویت‌کردن‌ سازه‌های نگه‌دارندهٔ زیر کف کاذب، به کار ویژه‌ای نیاز داشته باشد. در بعضی موارد می‌توان تحمل بار بیشتر را به بخش‌های خاصی از راهروها محدود کرد. بدین ترتیب برای اینکه اطمینان یابیم کف کاذب میزان باری را که باید تحمل می‌کند، به هزینه و برنامه‌ریزی گسترده‌ای نیاز است.

ظرفیت کلی تحمل بار کف را تنها هنگامی می‌توان تعیین کرد که همهٔ قطعات کف‌پوش در جای خود قرار گرفته باشند. اگر تمامی تایل‌ها در جای خود باشند، توان کف در برابر کمانش (Buckling) افزایش می‌یابد. ولی در زمان کار با کابل‌ها، یکی و گاهی حتی یک ردیف کامل از تایل‌ها را برمی‌دارند. به همین دلیل مطلوب است کف کاذب را طوری طراحی کنند که انسجام سازهٔ آن وابسته به نصب تایل‌ها نباشد. هرچند پیچیدگی این طراحی ممکن است بر هزینه بیفزاید.

هدر رفتن سطح کف مرکزداده با رمپ (سطح شیب‌دار)

در مرکزداده‌ای که از کف کاذب استفاده می‌کند، در بیشتر مواقع برای بردن تجهیزات و افراد از کف ساختمان به روی کف کاذب، از رمپ استفاده می‌شود.[7] با توجه به اینکه برای هر خروجی اصلی به وجود یکی از این رمپ‌ها نیاز است، می‌توان گفت بیشتر مراکزداده دست‌کم دو رمپ دارند. این رمپ‌ها و فضای دسترسی پیرامون‌شان مساحت زیادی از کف را اشغال می‌کنند. به‌ویژه در مراکزدادهٔ پرظرفیت چون ارتفاع کف کاذب بیشتر است، طول رمپ‌ها باید بیشتر باشد. حداکثر شیب معمول در این سطوح شیب‌دار ۱:۱۲ است. بدین معنی که اگر ارتفاع کف کاذب ۱ متر باشد، به رمپی به‌طول ۱۲ متر نیاز خواهد بود. اکنون اگر عرض و فضای دسترسی کافی در پیرامون چنین رمپی را نیز در نظر بگیریم، نزدیک به ۱۵ متر مربع را اشغال می‌کند که برای دو رمپ در هر مرکزداده ۳۰ متر مربع خواهد شد. چنین سطحی در مرکزدادهٔ کم‌ظرفیت ممکن است چندان چشمگیر نباشد. ولی در مرکزدادهٔ پرظرفیتی که در ساختمان تجاری برپا شده است، این اندازه از مساحت هزینهٔ زیادی را تحمیل می‌کند؛ چون برابر جای بیش از ۱۰ رک فاوا را پر می‌کند.

ارتفاع سرگیر

در ساختمان بعضی از مراکزداده، ارتفاع سرگیر با اجرای کف کاذب چندان کاهش می‌یابد که نمی‌توان آن را پذیرفت. این مسئله باعث می‌شود گزینه‌های انتخاب مکان مرکزداده کمتر شود، یا هزینه افزایش یابد. برای نمونه گاهی در ژاپن باید دو طبقه از ساختمان را با برداشتن کف طبقهٔ بالا یکی کنند تا فضای کافی برای مرکزداده‌ای که می‌خواهد کف کاذب داشته باشد فراهم بشود.

انشعاب‌های برق

با کابل‌کشی زیر کف کاذب ممکن است رعایت برخی از قوانین حفاظت در برابر حریق اجباری شود. کف کاذب را بعضی از قوانین ساخت‌وساز، نوعی از پلنوم هوا می‌دانند. این قوانین به خطر آتش‌سوزی در پلنوم به‌دلیل جریان هوای درون آن جداگانه می‌پردازند. به همین دلیل کابل‌هایی که از زیر کف عبور می‌کنند، اغلب باید در لوله‌های ضد حریق از جنس فلز یا پلیمر‌های ویژه حفاظت شوند که انشعاب برق نامیده می‌شوند. نصب این انشعاب‌ها هزینه و پیچیدگی زیادی در بر دارد. دشواری دیگر هنگامی رخ می‌دهد که انشعاب‌های نصب شده را باید هم‌زمان با عملکرد مرکزداده‌ تغییر داد. دراین‌باره قوانین محلی شرایط متفاوتی اجبار می‌کنند.

امنیت بخش‌های اختصاصی

زیر کف کاذب محیطی است که افراد یا تجهیزات درون آن به‌دور از چشم می‌مانند. این فضا به‌ویژه که ارتفاع آن برای رفت‌وآمد کافی باشد، در مرکزدادهٔ با قسمت‌های پارتیشن‌بندی شده مانند تاسیسات هم‌مکانی (Co-location) ـ[8]، ممکن است راهی برای ورود و دسترسیِ افراد غیرمجاز به قسمت‌های اختصاصی باشد. بعضی از تاسیسات هم‌مکانی که از کف کاذب استفاده نمی‌کنند، از همین این موضوع به‌عنوان یکی از مزایای نداشتن کف کاذب یاد می‌کنند.

توزیع برق

امروزه در مرکزدادهٔ جدید، تراکم شاخه‌مدارها در هر واحد سطح (متر مربع یا فوت مربع) بسیار بیشتر از آن زمانی است که کف کاذب را تازه طراحی کرده بودند. در دوران مین‌فریم‌ها، هر شاخه‌مدار Hardwired با جریان بالا می‌توانست برق یک رک را تامین کند که روی ۶ تایل‌ (۲٫۲ متر مربع) را می‌پوشاند. امروزه دو رک در همین مساحت جا می‌گیرد که هریک به ۱۲ کیلووات با ولتاژ ۱۲۰ ولت در دو ورودی A و B نیاز دارد و روی‌هم‌رفته برای آن ۱۲ شاخه‌مدار لازم است.

شکل ۲: نمونه‌ای از تودهٔ کابل‌ها که موجب گرفتگی مسیر جریان هوا در زیر کف کاذب شده است.

چنان‌که در شکل ۲ می‌بینیم، وجود این‌همه شاخه‌مدار تقریبا مسیر جریان هوای زیر کف کاذب را می‌بندد. در مرکزداده‌ای که چنین ظرفیتی داشته باشد، ارتفاع ۱٫۲ متری کف کاذب برای جریان هوای مناسب ضروری است.

اکنون اگر ارتفاع کف کاذب را افزایش بدهیم، با مسئلهٔ انسجام سازهٔ آن مواجه می‌شویم و می‌باید مشکلات مربوط به تحمل بار کف و نیز مقاومت در برابر لرزه را با افزایش هزینه حل کنیم. اگر هوارسانی در مرکزدادهٔ پرظرفیت از کف کاذب انجام بگیرد، باید کابل‌کشی برق از زیر سقف اجرا شود تا سیستم از مشکلات ناشی از گرفتگی جریان هوا به‌دور باشد.

نظافت زیر کف

نظافت فضای کف کاذب کار سختی است. معمولا گرد و خاک و سنگریزه و چیزهای دیگر در زیر آن جمع می‌شود. دشواری نظافت زیر کف و مشکلات ناخواسته‌ای که هنگام تمیز کردن آن پیش می‌آید، مهم‌ترین موانع این کار هستند. به‌همین دلایل است که آلودگی‌ها را اغلب در همان‌جا رها می‌کنند. از سویی جابه‌جایی و برداشتن حتی یک تایل هم باعث وزیدن باد شدید در زیر کف می‌شود. این باد سنگریزه یا چیزهای دیگر را به‌حرکت درمی‌آورد که ممکن است وارد تجهیزات شود یا به چشم کارکنان آسیب بزند. بدین ترتیب اگر تصمیم دارید از کف کاذب در مرکزداده استفاده کنید، باید نگهداری و نظافت آن را نیز در نظر بگیرید و در قالب قرارداد از خدمات حرفه‌ای نظافت بهره‌مند شوید.

همچنین معمولا پس از هر تغییر، کابل‌های اضافی را در زیر کف کاذب رها می‌کنند. آن‌ها را برنمی‌دارند چون امکان دارد به کابل‌های دیگر آسیب بزنند. همین کابل‌های بی‌استفاده، رفته‌رفته حجم زیادی پیدا می‌کنند و مانع از جریان هوا می‌شوند. برخی از سازندگان همچون IBM برای کمک به مشتریان، خدمات ویژهٔ شناسایی و خارج‌کردن کابل‌های زیر کف ارائه می‌دهند.

ایمنی کارکنان

باز بودن حتی فقط یکی از تایل‌های کف‌پوش، برای اپراتورها و بازدیدکنندگان بسیار خطرناک است. اگر ارتفاع کف کاذب در مرکزداده ۱٫۲ متر یا بیشتر باشد، وجود چنین گودالی، خطر سقوط به فضای زیر کف و مرگ را در پی دارد. کارکنان در محیط‌های دارای کف کاذب باید به‌خوبی برای علامت‌گذاری نواحی عملیات توجیه شده باشند و برای پیشگیری از هر حادثه‌ای، تمامی موارد ایمنی را رعایت کنند.

هزینه

ساختن کف کاذب بسیار گران درمی‌آید. جمع هزینه‌های معمول آن که شامل موارد مهندسی، مصالح، ساخت، نصب، همچنین بازرسی است، در هر متر مربع به ۲۱۵ دلار می‌رسد. این مبلغ جدای از هزینهٔ کابل‌کشی برق و شبکه است. همچنین هزینهٔ طراحی سازه، شبیه‌سازی، مقاوم‌سازی دیوارهای مرکزداده در برابر زلزله را نیز در بر نمی‌گیرد. چنین مخارجی هزینه را به‌مقدار زیادی افزایش می‌دهد؛ البته اگر هزینه‌کردن آن‌ها لازم باشد.

دلایل طراحی با کف کاذب

گرچه به‌دلایلی که گفتیم اکنون بیشتر مراکزداده کف کاذب را به‌کار نمی‌برند، اما همچنان بسیاری نیز برپایهٔ کف کاذب طراحی می‌شوند. نظرسنجی اشنایدر الکتریک از کاربران کف کاذب نشان می‌دهد دلایل انتخاب این سیستم موارد زیر هستند:

ظاهر زیبا

کف کاذب به‌نوعی نماد پایایی (Availability) مطلوب در مرکزداده‌ است. بخش مهمی از بازدید مشتریان مهم را تماشای تاسیسات تشکیل می‌دهد. مرکزداده‌ای که در آن کابل‌کشی از زیر کف انجام شده باشد، ظاهر مرتب‌تر و تمیزتری دارد. رنگ کف کاذب اغلب سفیدتر از کف سازه است که محیط مرکزداده را روشن‌تر و پرنورتر نشان می‌دهد. مرکزدادهٔ بدون کف کاذب ممکن است در نظر بعضی از مشتریان نیمه‌تمام یا ناقص یا کم‌کیفیت جلوه کند. بدین ترتیب گاهی از کف کاذب فقط برای بهتر کردن شکل مرکزداده استفاده می‌شود و هیچ نقشی در سرمایش و کابل‌کشی ندارد. پوشاندن کف با تایل‌ها، به‌تنهایی ظاهر بهتری به‌وجود می‌آورد. همین دلایل غیر فنی هستند که از کنار گذاشتن کف کاذب جلوگیری کرده‌اند. با این حال با افزایش استفاده از کف سازه، روزبه‌روز این وضعیت تغییر کرده و بهتر شده است.

آشنایی و تجربهٔ مهندسان

روی‌هم‌رفته به‌دلیل اینکه هوارسانی از طریق کف کاذب پیشینهٔ بیشتری دارد، تجربهٔ طراحان دربارهٔ آن بسیار بیشتر است و در پیش‌بینی عملکردهای آن با اطمینان بیشتری عمل می‌کنند. همچنین از آنجا که برخی از طراحان مرکزداده همیشه از کف کاذب در کارهای خود استفاده کرده‌اند، نمی‌توانند طراحی دیگری را ارائه‌ دهند. بسیاری از خبرگان مرکزداده نیز تنها تجربهٔ مدیریت با کف کاذب را در سابقهٔ کاری خود دارند و در کار با طراحی‌های جدید دچار مشکل می‌شوند. از سویی روش‌های سرمایش با کف سازه را همگی بهره‌برداران به‌خوبی درک نکرده‌اند. [9] این باور نادرست جا افتاده که کف سازه تنها برای مرکزدادهٔ بسیار بزرگ و اتاق‌های سرور کوچک مناسب است.

مسیر لوله‌کشی آب

هر روز مراکزدادهٔ بیشتری از کولرهای سیکل بسته همچون دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع ردیفی یا RDHx استفاده می‌کنند. تعداد کمتری نیز از تجهیزات WC-ITE بهره می‌برند. با وجود این سیستم‌ها است که لوله‌کشی برای آب‌رسانی در مرکزداده ضروری می‌شود. آب را می‌توان هم از زیر کف و هم از زیر سقف هدایت کرد؛ ولی برخی کف را ترجیح می‌دهند. زیرا اگر از کف باشد، فضای مرکزداده خلوت‌تر و مرتب‌تر به نظر می‌رسد و مشکل نشت یا میعان آب که از بالای سقف می‌رود پیش نمی‌آید.

شکل ۳: نمونهٔ استفاده از کف کاذب که فقط برای لوله‌کشی آب کولرهای ردیفی در مصارف پرظرفیت است و نه برای هوارسانی؛ اگر برای هوارسانی بود باید ارتفاع بسیار بیشتری می‌داشت.

از چنین کف کاذبی برای هوارسانی استفاده نمی‌شود؛ بنابراین معمولا ارتفاع آن باید فقط به‌اندازهٔ جادادن لوله‌های آب باشد. بدین ترتیب ارتفاع کف از ۰٫۵ متر کمتر می‌شود که طراحی ساده‌تر و هزینهٔ کمتری نیز دارد. در شکل ۳ نمونهٔ چنین کفی را می‌بینید. این استفاده از کف کاذب روش بسیار مناسبی است؛ هرچند که از آن برای هوارسانی استفاده نمی‌شود.

معماری سرمایش

انعطاف‌پذیری معماری سرمایش در کف کاذب، برای طراحان و بهره‌برداران مرکزداده بسیار باارزش است. کف کاذب به بهره‌برداران امکان می‌دهد بدون نیاز به پیمانکاران متخصص و تنها با جابه‌جاکردن کف‌پوش‌ها (تایل‌ها) بتوانند دما را به‌اندازهٔ دل‌خواه برسانند. انجام این تغییرات موقت، در سیستم‌هایی که با کانال یا لوله‌کشی آب زیر سقف کار می‌کنند دشوارتر است. برخی از بهره‌برداران بر این باورند که اگر کف کاذب نباشد، بعضی از قابلیت‌های مدیریت نقاط داغ یا هدایت سرمایش نیز نخواهد بود.

طراحی بدون کف کاذب

تنها با گزینه‌های عملی و در دسترس می‌توان هزینه و مشکلات کف کاذب را برطرف کرد. خوشبختانه امروزه در طراحی مرکزدادهٔ با کف سازه نیز تجربهٔ بسیار خوبی به‌دست آمده است. در ادامه مهم‌ترین دشواری‌های کابل‌کشی و سرمایش در مرکزدادهٔ با کف سازه را بررسی می‌کنیم:

کابل‌کشی در محیط کف سازه

پیش‌تر دلایل برتری روش کابل‌کشی زیر سقف را در تمامی مراکزداده، حتی با سرمایش از کف کاذب بیان کردیم. کابل‌کشی شبکه از کانال‌های زیر سقف انجام می‌شود. کابل‌های برق را نیز یا از همان‌جا عبور می‌دهند یا از طریق باس‌بارها (Busbar) توزیع می‌کنند. بدین ترتیب الزامات کابل‌کشی برای کف کاذب و کف سازه همانند است. گرچه اگر کف سازه باشد، معمولا از سقف کاذب برای کانال هوای برگشتی استفاده می‌شود؛ که خواهیم گفت. در نتیجه باید برای سینی‌های کابل، جای کافی در فضای میان بالای رک‌های فاوا و زیر سقف کاذب در نظر گرفت.

سرمایش در محیط کف سازه

برای عملکرد مطلوب در کف کاذب، هوای سرد را به نزدیک ورودی تجهیزات فاوا هدایت می‌کنند. کارکرد (Operating) روش جایگزین می‌باید به همان خوبی یا بهتر از آن باشد. یعنی برای تجهیزات، هوای سرد کافی تامین کند و هوای گرمی را که از ردیف تجهیزات تهویه می‌شود، به‌خوبی دور کند. در محیط با کف سازه چهار روش اصلی زیر برای دستیابی به چنین کارکردی وجود دارد: [مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ روش‌های هوارسانی]

سیستم RDHx (مبدل برودتی درب عقب) [10]

در این روش، هر رک دارای کویل خنک‌کنندهٔ خودش است. دمای هوا پیش از آنکه از رک بیرون بیاید، در این کویل تعدیل و خنک می‌شود؛ سپس در فضای سالن رها می‌گردد. بدین ترتیب چون هوای سالن گرم نمی‌شود، هیچ‌یک از تجهیزات فاوا برای تامین هوای سرد رفت، به دستگاه‌های CRAC یا سیستم‌های هوارسانی نیازی ندارند. استفاده از سرمایش مکمل نیز کمتر ضروری می‌شود. به‌کاربردن آن بسیار گران‌قیمت است و در وضعیتی به‌کار می‌رود که مرکزداده بخش پرظرفیت داشته باشد؛ یعنی متوسط توان ۲۰ کیلووات یا بیشتر در یک ناحیه. از آن در کف سازه نیز استفاده می‌کنند؛ ولی بیشتر هنگامی به‌کار می‌رود که ارتفاع کف کاذب کم باشد یا موانعی در داخل آن جلوی حجم کافی جریان هوا را گرفته باشند. برای سرمایش محیط‌های کف سازه کمتر از این روش استفاده می‌شود.

سرمایش ردیفی با دالان گرم بسته

در این روش گروهی از رک‌ها در PoD پیکربندی می‌شوند و کولرهای ردیفی نیز در همان قرار می‌گیرد. دالان گرم در PoD محصور می‌شود تا هوای تهویه‌شده از مسیر آن یک‌راست به‌سوی کولرهای ردیفی برود. کولرها نیز هوای سرد را به محیط اتاق می‌فرستند تا همهٔ تجهیزات فاوا به‌اندازهٔ کافی هوای ورودی سرد دریافت کنند. این رویکرد برای مراکزدادهٔ کوچک و متوسط که در ساختمان‌های تجاری مستقر شده‌اند، بسیار کارآمد است.

شکل ۴: فراهم‌ساختن آب کولرهای ردیفی با لوله‌کشی زیر سقف در محیط کف سازه. نما از بالای رک‌ها، لوله‌های سیاه‌رنگ عمودی لوله‌های آب هستند.

در شکل ۴ نمونه‌ای از چگونگی لوله‌کشی آب تا کولرهای ردیفی را می‌بینید که در محیط کف سازه اجرا شده است. این شیوه همچنین در محیط کف کاذب که تجهیزات پرظرفیت دارد ولی سرمایش در آن ناکافی است، بسیار کاربرد دارد.

سقف کاذب با تایل‌های تهویهٔ سقفی (پوشش سوراخ‌دار سقف) برای انتقال هوای برگشت CRAC

این سیستم همانند کف کاذب ولی سقفی است. در کف کاذب تایل‌های تهویه را نزدیک به ورودی تجهیزات فاوا نصب می‌کنند که برای رساندن جریان هوای سرد به‌کار می‌روند. در سقف کاذب تایل‌های تهویه را برای گرفتن هوای برگشت از تجهیزات فاوا به کار می‌برند. در این سیستم به‌جای اینکه هوای رفت سرد از دستگاه‌های CRAC به کف کاذب دمیده شود، هوای برگشت دستگاه‌های CRAC به کانال‌های داخل سقف کاذب می‌رود. این روش همچون کف کاذب کار می‌کند با این تفاوت که رمپ و دیگر معایب آن را ندارد و ارزان‌تر است. البته جریان هوا در آن کاملا بسته نیست و به همین دلیل این روش نیز بسیاری از ناکارآمدی‌های کف کاذب را دارد.

دالان گرم بسته با کانال هوای برگشت به دستگاه سرمایش مرکزی

این سیستم هوای گرم برگشت را که از تجهیزات فاوا بیرون می‌آید، محصور می‌کند و از طریق پلنوم سقفی به دستگاه مرکزی سرمایش برمی‌گرداند. نگه‌داشتن هوای گرم برگشت و دورکردن کامل آن از ورودی هوای سردِ تجهیزات فاوا (رفت)، باعث می‌شود دمای هوای برگشتی بیشتر شود. با این کار بهره‌وری و ظرفیت دستگاه سرمایش افزایش می‌یابد. دستگاه سرمایش ممکن است از نوع سنتی CRAC باشد. ولی همچنین می‌توان از سیستم‌‌های بهینه‌ساز و پربازده هوای تازهٔ مستقیم و غیرمستقیم نیز استفاده کرد. استفاده از سیستم بهینه‌ساز در سرمایش، بیشترین بهره‌وری انرژی را دارد. همین موضوع دلیل اصلی بهره‌گرفتن از آن در مراکزدادهٔ عظیم است. البته در تاسیسات هم‌مکانی و مراکزدادهٔ تجاری با ابعاد گوناگون نیز کاربرد دارد.

نیاز روزافزون برای رفع مشکلات در ظرفیت زیاد، درخواست برای افزایش هرچه بیشتر بهره‌وری، همچنین ضرورت ویژگی پیش‌بینی‌پذیری در تهویهٔ مطبوع، موجب پدید آمدن فناوری‌های جدید مبتنی بر روش‌های ردیفی و رک بسته شده است که پیش‌تر دربارهٔ آن‌ها گفته‌ایم. این سیستم‌های تهویهٔ مطبوع جدید به بار فاوا بسیار وابسته‌اند. آن‌ها در درون رک‌ها ادغام و یکپارچه شده‌اند و گاهی نیز ممکن است زیر سقف نصب شوند. از آنجا که این سیستم‌ها هر سه مزیت ظرفیت زیاد و بهره‌وری مطلوب و پیش‌بینی‌پذیری (Predictability) را با هم دارند، روزبه‌روز کاربردشان افزایش می‌یابد. بی‌نیازی به کف کاذب، یکی از برتری‌های مهم این فناوری‌های جدید سرمایشی است. در مقالهٔ «معماری‌های سرمایش در مرکزداده: سالنی، ردیفی، رک بسته» [11] اطلاعات بیشتری در این زمینه بیان شده است.

مقایسهٔ سیستم هوای بسته در کف کاذب و کف سازه

مرکزداده‌ای که ظرفیت زیاد و بهره‌وری مطلوب دارد، ظرفیت سرمایش و بهره‌وری خود را با جداسازی چشمه‌های هوای گرم و سرد به‌‌حداکثر می‌رساند. این کار نقاط داغ را نیز کاهش می‌دهد. جداکردن به‌روش‌های گوناگون انجام می‌شود؛ ولی در PoDهای فاوا معمولا به‌شکل دالان گرم بسته یا سرد بسته اجرا می‌شود. موثرترین روش برای جداسازی چشمه‌های هوا در محیط کف کاذب، اجرای دالان سرد بسته است؛ در حالی که در محیط کف سازه، دالان گرم بسته روش موثرتری است. هر دوی این روش‌ها در جداسازی جریان هوا به‌خوبی کارآمد هستند؛ ولی نکته‌ای وجود دارد. در روش دالان گرم بسته، کارکنان و تجهیزات جانبی در بخش دالان سرد قرار می‌گیرند؛ در حالی که در روش دالان سرد بسته باید در بخش دالان گرم باشند. بدین ترتیب سیستم سرد بسته باید در دمای پایین‌تری کار کند تا کسانی که در بخش گرم به کار مشغول‌اند بتوانند محیط را تحمل کنند. از سویی در سیستم دالان گرم بسته، با کار کردن محیط فاوا در دمای بیشتر می‌توان بدون تغییر دادن تجهیزات، به بهره‌وری و ظرفیت بیشتری دست یافت. به همین دلیل بیشتر مراکزدادهٔ عظیم و کارآمد، دالان گرم بسته را انتخاب می‌کنند و در نتیجه کف سازه را به کار می‌برند. مقالهٔ «تاثیر دالان گرم بسته و دالان سرد بسته بر دما و بهره‌وری مرکزداده» [12] موضوع را به‌خوبی بررسی کرده است.

انتخاب میان کف کاذب و کف سازه برای مراکزدادهٔ متفاوت

مشکلات و مواردی که پیش‌تر گفتیم امکان دارد در هر مرکزداده‌ای پیش بیاید. روشن است در بعضی مراکزداده کف سازه و در بعضی دیگر کف کاذب انتخاب مناسب‌‌تر و منطقی‌تری است.

شرایط مناسب برای کف کاذب

منطقی‌ترین دلیل استفاده از کف کاذب این است که سیستم سرمایش در محیط فاوا با آبِ خنک کار کند. چنان‌که پیش‌تر گفتیم، این‌ها سیستم‌هایی هستند همچون سرمایش ردیفی و RDHx یا سیستم‌هایی که دستگاه‌های CRAC را در مرکز محیط قرار می‌دهند؛ نه در پیرامون اتاق. در چنین مواردی، کف کاذب مسیر جریان هوای سرد نیست و به ارتفاع چندانی نیاز ندارد. بدین ترتیب از هزینهٔ آن کاسته می‌شود و ایمنی آن نیز بهبود می‌یابد.

کاربرد دیگر کف کاذب در مرکزدادهٔ کم‌ظرفیتی است که تعیین‌کردن جای دستگاه‌های فاوا، پیش از اینکه در جای خود نصب شوند، دشوار یا غیرممکن است. نمونهٔ بسیار خوب این کاربرد، تاسیسات هم‌مکانی محصور است. در چنین حالتی، کف کاذب به‌ارتفاع تقریبا ۱ متر می‌تواند از ظرفیت متوسط تا ۵ کیلووات در رک پشتیبانی کند و حتی با وجود بعضی از موانع مانند کابل‌های زیر کف، کار خود را به‌خوبی انجام دهد. ظرفیت متوسط در فضاهای هم‌مکان واقعی، کمابیش ۳ تا ۴ کیلووات در رک است.

شرایط مناسب برای کف سازه

کف سازه برای مرکزدادهٔ کوچک و اتاق سروری که کمتر از ۵۰ رک در خود داشته باشد، گزینهٔ بسیار مناسبی است. اگر از کف کاذب برای چنین مرکزداده‌ای استفاده بشود، رمپ نیاز خواهد بود که مساحت زیادی از کف محیط اصلی فاوا را اشغال می‌کند. اکنون فناوری‌های جدید بسیاری برای سرمایش مراکزدادهٔ کوچک در دسترس‌اند که با آن‌ها کف کاذب ضرورتی ندارد. روش‌های پرکاربردی همچون سرمایش ردیفی با لوله‌کشیِ زیر سقف و سیستم‌های گازی (DX) نمونه‌ای از این فناوری‌ها هستند.

همچنین طراحی کف سازه، برای مرکزدادهٔ عظیم یا مرکزداده‌‌ای که دارای معماری استاندارد همچون سیستم‌های رایانش ابری باشد، به‌خوبی مناسب است. این تاسیسات با ظرفیت بسیار زیاد عمل می‌کنند و معمولا از سیستم‌های بهینه‌سازِ با هوای تازهٔ مستقیم یا غیرمستقیم بهره می‌برند. در نتیجه، اجرای دالان گرم بسته برای آن‌ها گزینهٔ مناسب‌تری است. کف سازه برای آن‌ها ارزان‌تر درمی‌آید و بهره‌وری انرژی بیشتری دارد. در جاهایی همچون ساختمان‌های تجاری در اروپا و آسیا که ارتفاع سرگیر کافی نیست، ممکن است دشوار باشد کف کاذبی فراهم بشود که برای مسیر کابل‌کشی برق و شبکه ارتفاع کافی داشته باشد. در چنین مکان‌هایی نیز کف سازه گزینهٔ منطقی‌تری است.

بازسازی مراکزدادهٔ دارای کف کاذب

به‌طور معمول مشکل هنگامی پیش می‌آید که سیستم‌های فاوای جدید در مرکزداده‌ نصب می‌شوند و این سیستم‌ها توان مصرفی‌شان بیشتر از اندازه‌ای است که کف کاذب موجود قابلیت پشتیبانی از آن را دارد. در این وضعیت نقاط داغ ایجاد می‌شود که مهار آن دشوار است. اضافه‌کردن تعداد دستگاه‌های CRAH نیز فشار هوا را در پلنوم زیر کف افزایش می‌دهد و ممکن است مشکل را حل نکند. چنین مرکزداده‌ای معمولا بهره‌وری انرژی پایینی دارد؛ زیرا دستگاه‌های تهویهٔ مطبوع در شرایط بهینهٔ خود عمل نمی‌کنند. ارتفاع کف کاذب در چنین محیط‌هایی اغلب حدود ۰٫۵ متر یا کمتر است و موانع بسیاری نیز در زیر کف وجود دارد که مسیر هوا را تنگ می‌کنند.

به نظر می‌رسد راهکار احتمالی برای اصلاح این وضعیت، برداشتن کف کاذب است. ولی اگر مرکزداده باید هم‌زمان با بازسازی به‌کار خود ادامه بدهد، اجرای این راهکار عملا غیرممکن خواهد بود. در چنین شرایطی می‌توان با به‌کار گرفتن سرمایش ردیفی یا ارتقای دالان سرد بسته، کاستی سیستم کف کاذب را جبران کرد و امکان بازسازی اساسی را فراهم ساخت. برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ راه‌اندازی تجهیزات پرظرفیت فاوا در مرکزدادهٔ با کف کاذب کم‌ظرفیت، به مقالهٔ «اجرای منطقهٔ پرظرفیت در مرکزدادهٔ کم‌ظرفیت» [13] و مقالهٔ «اجرای سیستم هوای گرم و سرد بسته در مراکزدادهٔ موجود» [14] مراجعه کنید.

نتیجه‌گیری

بسیاری از دلایلی که توسعه و گسترش استفاده از کف کاذب را توجیه می‌کردند، امروزه دیگر وجود ندارند. در نبودن دلایل قانع‌کننده برای استفاده از کف کاذب، با توجه به گران‌بودن آن و ناتوانی که در فراهم‌کردن سرمایش بهینه برای مرکزدادهٔ پرظرفیت دارد، اکنون بسیاری از مراکزدادهٔ جدید از کف سازه به‌جای کف کاذب بهره می‌برند. طراحی کف سازه را می‌توان در تمامی انواع مراکزداده اجرا کرد. کف سازه اکنون در اتاق‌های سرور و مراکزدادهٔ عظیم نیز متداول شده است. تجربه چنین نشان می‌دهد که بهره‌برداران پس از کار در محیط کف سازه، تمایل‌شان را به کف کاذب از دست می‌دهند.

با این‌همه برخی از مراکزداده هنوز از کف کاذب استفاده می‌کنند؛ زیرا تجربه و درک عمومی دربارهٔ اجرای کف کاذب، همچنین روش‌های لوله‌کشی سنتی و کابل‌کشی در زیر کف بیشتر است.

مراکزداده‌ای که هم‌اکنون با کف کاذب کار می‌کنند، معمولا در سرمایش تجهیزات جدید و پرظرفیت فاوا دچار مشکل می‌شوند. ارتفاع ناکافی کف و تراکم کابل‌کشی درون آن موجب می‌شود مسیر جریان هوا تنگ شود. این وضعیت موجب کاهش بهره‌وری انرژی می‌شود و نقاط داغ را به‌وجود می‌آورد. بردن کابل‌کشی از زیر کف به زیر سقف، چنین وضعیتی را بهبود می‌بخشد. به‌کاربردن راهکارهای سرمایشی در بخش‌های پرظرفیت همچون سرمایش ردیفی یا دالان گرم بسته و دالان سرد بسته نیز وابستگی سرمایش به جریان هوای زیر کف را کاهش می‌دهد و بر طول عمر مفید مرکزداده می‌افزاید.

پانویس

[1] این مطلب بخشی از کتاب «آئین‌نامهٔ مهندسی مرکزداده» و ترجمهٔ فارسی مقالهٔ زیر است:

APC White Paper 19: “Raised Floors vs Hard Floors for Data Center Applications” (Revision 3)

نویسنده نیل راسموسن (Neil Rasmussen) [آشنایی با نویسنده و مطالعه‌ی مقالات فارسی او]، مترجم نازلی مجیدی، بازنویسی و ویراستاری پرهام غدیری‌پور، به‌کوشش دکتر بابک نیکفام، تهیه‌شده در باشگاه مراکزداده

[2] US Federal Information Processing Standard 94

[3] اثر ونتوری اثر کاهش فشار در سیال است؛ هنگامی که سیال از قسمت تنگ لوله عبور می‌کند.

[4] APC White Paper 121: Airflow Uniformity Through Perforated Tiles in a Raised Floor Data Center

[5] APC White Paper 159: How Overhead Cabling Saves Energy in Data Centers

[6] Point of Presence: منطقهٔ ویژهٔ خدمات نوعی از مرکزداده است که در آن جای اختصاصی و تجهیزات و امکانات را به مشتریان اجاره می‌دهند.

[7] می‌توان به‌جای رمپ از بالابرهای مکانیکی استفاده کرد که فضای کمتری اشغال می‌کنند؛ اما گران‌ترند.

[8] تاسیسات هم‌مکانی: اجاره‌دادن فضا و امکانات زیرساختی به مشتری، برای نصب تجهیزات سخت‌افزاری خودش.

[9] درک سرمایش در مرکزدادهٔ دارای کف کاذب آسان است؛ زیرا هوای سرد به‌شکل محسوسی از نزدیکی ورودی سرورها خارج می‌شود. مرکزدادهٔ با کف سازه تقریبا همواره با روش هوای گرم بسته تهویه می‌شود و هوای محیط را با دفع گرما خنک می‌کند. بدین ترتیب معمولا منبع مشخصی از هوای سرد در اطراف تجهیزات فاوا احساس نمی‌شود. روش کف سازه کارآمدتر، ولی تشخیص کارکرد آن دشوارتر است.

[10] Rear Door Heat exchanger

[11] APC White Paper 130: Choosing Between Room, Row, and Rack-based Cooling for Data Centers

[12] APC White Paper 135: Impact of Hot and Cold Aisle Containment on Data Center Temperature and Efficiency

[13] APC White Paper 134: Deploying High Density Pods in a Low Density Data Center

[14] APC White Paper 153: Implementing Hot and Cold Air Containment in Existing Data Centers