سرمایش مرکزداده برای تجهیزات رک با جریان هوای پهلوبه‌پهلو [1]

مقدمه

مرکزداده‌ای که با الگوی دالان گرم ـ دالان سرد [مطالعهٔ بیشتر] طراحی شده است، هنگامی بیشترین بازده را دارد که جریان هوای سرمایش در تجهیزات رک، از جلو به عقب (Front-to-Back Cooling) باشد (شکل ۱). بیشتر سرورها و دستگاه‌های ذخیره‌سازِ رک‌پایه (Rack Mounted)، با جریان هوای جلو به عقب کار می‌کنند. ولی هنوز انواعی از سوئیچ‌ها و روترها هستند که به‌دلیل محدودیت در طراحی، برای سرمایش به جریان هوای پهلوبه‌پهلو (Side-to-Side Airflow) وابسته‌اند.

شکل ۱: روش سرمایش دالان سرد ـ دالان گرم، با جریان هوای جلو به عقب

جریان هوای پهلوبه‌پهلو، با روند هم‌گرایی که اکنون میان انواع شبکه‌های داده و شبکه‌های صدا و تصویر رخ می‌دهد، سازگار نیست و با دشواری همراه است. پیش‌تر سیستم‌های تلفن را در اتاق‌های جداگانهٔ کوچک و ایمن قرار می‌دادند. اکنون تجهیزات صوتی و تصویری با استفاده از رک‌های استاندارد، با تجهیزات داده‌ هم‌مکان می‌شوند. عامل دیگری که به پیشبرد این هم‌گرایی کمک می‌کند، شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) ـ[2] هستند؛ زیرا این تجهیزات را با دستگاه‌های سوئیچینگ همچون روتر به کار می‌گیرند. مدیران فاوا با فراگیر شدن این روند ناچار می‌شوند تجهیزاتِ با جریان هوای پهلوبه‌پهلو را با تجهیزات سنتی که با جریان هوای جلو به عقب کار می‌کنند، کنار هم بیاورند.

رساندنِ هوای سرد کافی به همگی تجهیزات، مسئله‌ای ضروری است. چه خنک‌سازی با جریان هوای جلو به عقب باشد، چه با جریان هوای پهلوبه‌پهلو باشد. اگر هوای سرد کافی فراهم نشود، پایایی (Availability) تجهیزات و فرایندهای آن کسب‌وکاری که خدمات می‌گیرد، دچار مشکل می‌شود. زیرا عمر مفید دستگاه‌های الکترونیکی ارتباط مستقیم با دمای عملیاتی‌شان دارد. مطابق دست‌نامهٔ MIL-HNBK 338 ـ[3]، به‌ازای هر ۱۰ درجهٔ سانتی‌گراد افزایش دمای بیشتر از مقدار مطلوب، عمر مفید تجهیزات نصف می‌شود. نمودار شکل ۲ تاثیر دما را بر اجزای الکترونیکی نمایش می‌دهد. افزایش دما چنان‌که مشاهده می‌کنید، طول عمر و اطمینان‌پذیری خازن‌ها را به‌مقدار زیادی کاهش می‌دهد.

شکل ۲: تاثیر دما بر اطمینان‌پذیری خازن‌ها

بعضی از راهکارهای رایج که بهره‌برداران در مدیریت جریان هوای پهلوبه‌پهلو به کار می‌برند، مشکلات را به‌خوبی مهار نمی‌کند و هزینهٔ نادیده در بر دارد. در این مقاله به این راهکارها نیز خواهیم پرداخت. برای درک بهتر موثرترین راهکارها و شناسایی مشکلات، ضروری است کاربران مرکزداده ابتدا با اصول پایه‌ای سرمایش آشنا باشند. در ادامه به همین موضوع می‌پردازیم.

الزامات پایه‌ای جریان هوا

جریان هوای داخل و اطراف رک‌ها، در عملکرد سرمایش نقش اساسی دارد. برای درک رفتار جریان هوا باید از دو نکتهٔ مهم به‌خوبی آگاه بود:

1. هوای با کیفیت مناسب (هوای سرد رفت) در ورودی همگی تجهیزات فراهم باشد.
2. مسیر جریان هوای ورودی و خروجی تجهیزات، تنگ و گرفته نباشد.

اگر رک‌ها درست اجرا بشوند، در خنک‌سازی با جریان هوای جلو به عقب نقش اساسی خواهند داشت. زیرا از بازگشت هوای گرم تهویه‌شده به ورودی تجهیزات جلوگیری می‌کنند. هوای تهویه‌شده، گرم و کم‌فشار است و هنگامی که در معرض مکش ورودی تجهیزات قرار می‌گیرد، دوباره به درون کشیده می‌شود (شکل ۳a). بیشتر افراد معتقدند هوای گرم به‌دلیل طبیعت بالارونده‌اش خودبه‌خود از تجهیزات دور می‌شود. ولی پرفشار بودن هوا با وجود مکندگی ورودی تجهیزات، شدت چنین وضعیتی را بسیار بیشتر از شرایطی می‌کند که فقط سیال بودن هوای گرم آن را به وجود می‌آورد. شکل ۳b نشان می‌دهد هنگامی که جریان هوا از جلو به عقب باشد، رک و تجهیزات یا پنل‌های کاذب نصب‌شده در آن، به‌شکل مانع طبیعی طول مسیر بازگشت هوای گرم تهویه‌شده را آشکارا افزایش می‌دهند. این وضعیت از احتمال بازگشت هوای تهویه‌شده می‌کاهد. بی‌شک در تجهیزاتی که از خنک‌سازی با جریان هوای پهلوبه‌پهلو استفاده می‌کنند، این کارکردهای اساسی هیچ فایده‌ای ندارند.

شکل ۳: نمایش بازگشت هوا تهویه‌شده به‌دلیل نبودن پنل کاذب

شکل 3a – مقاله ۵۰ نمای پهلوی رک: بدون پنل‌های کاذب	شکل 3b – مقاله ۵۰ نمای پهلوی رک: با پنل‌های کاذب

شکل ۴: روتر با جریان هوای پهلوبه‌پهلو

روشن است در مرکزدادهٔ مدرن، همگی تجهیزات از مزایای جریان هوای جلو به عقب بهره می‌برند. ولی متاسفانه ویژگی کارِ برخی از تجهیزات، امکان استفاده از این الگو را نمی‌دهد. برای نمونه چنان‌که در شکل ۴ می‌بینید، بیشتر فضای جلوی روتر را پورت‌های داده و کابل‌ها پر کرده‌اند. این حجم از کابل نمی‌گذارد هوای سرد آزادانه از جلوی سوئیچ عبور کند. اگر پورت‌ها را در پهلوی روتر قرار دهید، مسیر عبور هوا از جلوی رک باز می‌شود؛ ولی کارکنان فاوا به آن‌ها دسترسی ندارند. بدین ترتیب می‌بینیم با اینکه روش خنک‌سازی رایج با سرمایش پهلوبه‌پهلو، در دستگاه‌هایی همچون روترها بهینه نیست؛ در عوض عملی است.

مشکلات جریان هوا در هنگام استفاده از سرمایش پهلوبه‌پهلو

پیش‌تر گفتیم هوای گرم تهویه‌شده از رک، به‌طور طبیعی به‌سوی ورودی هوای تجهیزات کشیده می‌شود و اگر خنک‌سازی با جریان هوای جلو به عقب باشد، وجود پنل‌های کاذب از آن جلوگیری می‌کند. ولی در خنک‌سازی با جریان هوای پهلوبه‌پهلو، سه مسئلهٔ مهم وجود دارد که به هوای گرم تهویه‌شده امکان می‌دهد به ورودی تجهیزات بازگردد و دمای هوای را افزایش دهد:

1. تجهیزات کناری
2. نبودن هیچ‌گونه وسیله‌ای برای جداکردن هوای سرد ورودی از هوای گرم تهویه‌شده
3. نصب تجهیزات در داخل رک

با افزایش توان مصرفی رک‌ها، یعنی حاصل‌جمع مقدار برقی که در تجهیزات هر رک مصرف می‌شود، این مشکلات نیز شدت می‌یابند.

تجهیزات کناری

بیشتر تجهیزاتی که با جریان هوای پهلوبه‌پهلو کار می‌کنند، در رک‌های با چهارچوب باز نصب می‌شوند تا سرمایش بهتری داشته باشند. در یک ردیف بودن تجهیزاتِ رک‌های هم‌جوار، در این حالت پیامدهای بدی دارد.

شکل ۵: افزایش پیاپی دمای ورودی هوای تجهیزات با جریان هوای پهلوبه‌پهلو، در رک‌های با چهارچوب باز

در چنین وضعیتی ممکن است هوای گرمی که از تجهیزات هر رک تهویه می‌شود، مستقیم به ورودی هوای تجهیزات رک کناری راه یابد. دمای هوای ورودی تجهیزات در این حالت ممکن است ۱۰ درجهٔ سانتی‌گراد بیشتر از دمای هوای محیط بشود که پذیرفته نیست. افزون بر این اگر چند رک پیاپی در یک ردیف قرار گرفته باشند، هوا با گذشتن از میان هر رک، پی‌درپی گرم‌تر می‌شود. بدین ترتیب همان طور که پیش می‌رود، سرانجام دمای آخرین ورودی بسیار زیاد خواهد شد. شکل ۵ این مسئله را با تفاوت رنگ‌های مسیر هوا نشان می‌دهد. مشکل گرمای بیش از حد که از هوای تهویه‌شدهٔ تجهیزات کناری ناشی می‌شود، بسیار شایع است. در سرمایش رک‌های با چهارچوب باز، رسیدگی به این مشکلات بسیار دشوار است. زیرا پیش‌بینی الگوی جریان هوا در آن‌ها به‌سختی ممکن می‌شود.

نبودن هیچ‌گونه وسیله‌ای برای جداکردن هوای سرد ورودی از هوای گرم تهویه‌شده

در نصب بیشتر تجهیزاتِ با الگوی جریان هوای پهلوبه‌پهلو، هیچ‌گونه راهکاری برای بستن مسیر برگشت یا جداسازی وجود ندارد تا از بازگشتن هوای تهویه‌شده به ورودی تجهیزات جلوگیری شود. در این وضعیت، جریان هوای گرمِ تهویه‌شده به‌سادگی به ورودی تجهیزات بازمی‌گردد؛ همانند آنچه در خنک‌سازی جلو به عقب رخ می‌دهد (شکل ۳a). همچنین بیشتر این تجهیزات به‌شکل عمودی در داخل رک قرار می‌گیرند و هوای تهویه‌شده از بالا و پایین تجهیزات نیز به‌سوی ورودی‌ها راه دارد. ازاین‌رو حجم بازگشت هوا بیشتر می‌شود. این مسیر برای بازگشت هوا معمولا کوتاه‌تر از حالتی است که دورتادور تجهیزات را طی کند. به یاد داشته باشید، به‌هرشکلی که هوای تهویه‌شده بازگردد و با هوای سرد ورودی تجهیزات ترکیب شود، دمای هوای رفت در ورودی‌ها به‌مقدار نامطلوبی افزایش می‌یابد.

نصب تجهیزات در داخل رک

چنان‌که در مقدمه نیز گفتیم، معمولا ساده‌تر است تجهیزاتی که الگوی جریان هوای پهلوبه‌پهلو دارند، در رک نصب بشوند. استفاده از رک برای جریان هوای جلو به عقب، سرمایش را بهبود می‌دهد؛ ولی برعکس در جریان هوای پهلوبه‌پهلو تاثیر کاهنده دارد. پوشش دو سوی رک‌ها مقاومت در برابر جریان ورود هوای سرد و خروج هوای گرم تهویه‌شده را اندکی بیشتر می‌کند. با افزایش این مقاومت، اثر تمایل ذاتی هوای گرم تهویه‌شده در بازگشتن به ورودی تجهیزات دوچندان می‌شود. بدین ترتیب همیشه بخشی از هوای گرم تهویه‌شده به ورودی بازمی‌گردد. هنگامی که در رک‌های کناریِ بدون هیچ مانع جریان هوا، تجهیزات در یک ردیف قرار می‌گیرند، این شرایط بدتر نیز می‌شود. استفاده از رک برای تجهیزاتی که با جریان هوای پهلوبه‌پهلو کار می‌کنند، آشکارا مشکلات زیان‌بار پیش‌گفته را بیشتر می‌کند. با این حال چندین روش موثر وجود دارد که با آن‌ها می‌توان رک را با تجهیزاتی به کار برد که پهلوبه‌پهلو خنک می‌شوند. در این مقاله دربارهٔ آن‌ها توضیح خواهیم داد.

بهره‌برداران به‌دلیل ضرورتِ از میان بردن گرمای بیش از حد، ناچار شده‌اند تغییرات گوناگونی را برای کاهش دمای تجهیزات با خنک‌سازی پهلوبه‌پهلو اعمال کنند. کاستن از دمای تجهیزات امکان‌پذیر است؛ ولی معمولا راهکارهای سنتی هزینهٔ نادیده دارند. در برخی روش‌ها، کاهش دمای تجهیزات به ناکارآمدی کارکرد و کاهش افزونگی سیستم سرمایش می‌انجامد. برای درک این هزینهٔ نادیده باید به ریز هزینه‌های اثرگذار در سرمایش توجه کرد.

عوامل موثر بر هزینهٔ سرمایش

هزینهٔ سرمایش بسیار زیاد است. در بسیاری از تاسیسات، مصرف برقِ بخش سرمایش تقریبا نیمی از کل برق مصرفی آن مرکزداده را در بر می‌گیرد. هزینهٔ جاری مصرف برقی که در بخش سرمایش مصرف می‌شود، اغلب از هزینهٔ خرید سیستم‌های برق و سرمایش، در بهای تمام‌شده موثرتر است. این نشان می‌دهد جلوگیری از هدررفت انرژی در سرمایش، کاری دوراندیشانه و منطقی است.

مشکل بازگشت هوای گرم تهویه‌شده، بر مقدار ظرفیت سرمایشِ ضروری در مرکزداده (وات یا تن تبرید) تاثیری نمی‌گذارد؛ اما آشکارا از بهره‌وری سیستم سرمایش می‌کاهد. زیرا شدت بازگشت هوای گرم تهویه‌شده مسائل زیر را خواهد داشت:

• برای جبران درآمیختن هوای سرد رفت با هوای گرم تهویه‌شده، می‌باید دمای هوای CRAC را سردتر تنظیم کرد.
• دمای هوایی که به CRAC بازمی‌گردد کمتر است؛ زیرا هوای گرم برگشت نیز با هوای سرد رفت ترکیب می‌شود.
• کمتر بودن دمای هوایی که به CRAC باز می‌گردد، باعث افزایش رطوبت‌زدایی می‌شود. رطوبت ازدست‌رفته باید دوباره با دستگاه‌های رطوبت‌ساز مکمل جبران شود.

بازگشت هوای گرم تهویه‌شده و نقاط داغی که به وجود می‌آورد، هزینهٔ برق CRAC را بیش از ۱۰ درصد افزایش می‌دهد. همچنین با وجود این مشکل، به دستگاه‌های CRAC بیشتری نیاز خواهد بود که بر هزینهٔ سرمایه‌ای و عملیاتی می‌افزاید. از سویی باید بتوان همچنان که سیستم به‌شکل بی‌وقفه به کار خود ادامه می‌دهد، یکی از CRACها را برای فرایند نگهداری خاموشی کرد؛ ولی این کار در چنین وضعیتی ممکن نخواهد بود. مقالهٔ «اشتباه‌های قابل پیش‌گیری که تداوم کار سرمایش مرکزداده را به خطر می‌اندازند» [4] به‌تفصیل این مشکلات را بیان کرده است.

روش‌های موثر در سرمایش با جریان هوای پهلوبه‌پهلو

در سیستم‌های سرمایش که با جریان هوای پهلوبه‌پهلو کار می‌کنند، از چندین روش می‌توان استفاده کرد. اکنون هریک از این روش‌ها را با ویژگی‌های مهم‌شان توضیح می‌دهیم. جدول ۱ در انتهای این قسمت، به‌طور خلاصه گزینه‌های پیشنهادی را برای انتخاب روش مناسب ارائه کرده است.

استفاده از رک‌های با چهارچوب باز و افزایش فواصل داخلی رک

استفاده از رک‌های با چهارچوب باز، برای تجهیزاتی رایج است که با جریان هوای پهلوبه‌پهلو کار می‌کنند. چنین رک‌هایی مانع از رسیدن هوای تهویه‌شدهٔ رک کناری به ورودی هوای تجهیزات نمی‌شوند و هیچ جداسازی کارآمدی نیز ندارند. معمولا این رک‌ها را با تجهیزات پرظرفیت پر نمی‌کنند. بلکه تجهیزات را رک‌به‌رک به‌شکل عمودی طوری جانمایی می‌کنند که ورودهای هوای سرد تجهیزات هر رک، در مقابل خروجی‌های هوای گرم تجهیزات رک کناری قرار نگیرند. البته این راهبرد به‌خوبی موثر نیست؛ زیرا هوای گرم پس از خارج‌شدن بالا می‌رود و به ورودی هوای تجهیزات کناری می‌رسد (شکل ۶).

شکل ۶: نمایش تاثیر بالا رفتن هوای گرم تهویه‌شده بر دمای ورودی هوای تجهیزات، در رک‌های با چهارچوب باز

روش استفاده از رک‌های با چهارچوب باز کاستی‌هایی دارد. از جمله کم‌ظرفیت‌بودن رک‌ها، بازگشت چشمگیر هوای گرم تهویه‌شده، همچنین کاهش بهره‌وری سیستم سرمایش؛ همان طور که پیش‌تر گفته‌ایم. افزون بر این از آنجا که رک‌ها با تجهیزات کمی پر می‌شوند، در این روش فضای بیشتری اشغال می‌شود؛ مسئله‌ای که با توجه به بازار، در بعضی مواقع خودش دلیل افزایش هزینه است. استفاده از رک‌های با چهارچوب باز با تمام این کاستی‌ها، روش متداولی است چون ساده است.

استفاده از رک‌های کم‌ظرفیت

همانند آنچه دربارهٔ رک‌های با چهارچوب باز گفتیم، رک‌های بسته را نیز به‌دلیل محدودیت در برق و سرمایش، با تجهیزاتی که به‌شکل پهلوبه‌پهلو خنک می‌شوند پر نمی‌کنند. این تجهیزات را معمولا در رکِ با فواصل خالیِ عمودی نصب می‌کنند؛ ولی جلوی جاهای خالی را با پنل کاذب نمی‌پوشانند. با چنین چیدمانی، توان مصرفی رک کاهش می‌یابد؛ ازاین‌ور احتمال بروز نقاط داغ نیز کم می‌شود. البته رک همچنان بازگشت هوای گرم تهویه‌شده را تقویت می‌کند که در این روش طبیعی است.

این روش برای مرکزداده‌ای که در زمین گران‌قیمت ساخته شده باشد، مناسب نیست. زیرا بار گرمایشی با کاهش توان مصرفی رک‌ها، در سطح بیشتری گسترده می‌شود.

استفاده از فن‌های مکمل

افزودن فن‌های مکمل راه‌حل متداولی است که برای کاهش گرمای بیش از حد به کار می‌رود. ممکن است فن‌ها را در داخل رک‌های با چهارچوب باز نصب کنند؛ ولی استفاده از فن‌های جداگانه نیز معمول است. در اینجا هدف اصلی این است که هوای گرم به‌سادگی با دمیدن یا مکش از تجهیزات دور شود.

این فن‌ها در اصل ترکیب‌کننده هستند و هوای گرم تهویه‌شدهٔ تجهیزات را با هوای سردی که از CRAC می‌آید، به هم می‌زنند تا یکنواخت شود. دمای حاصل از کار فن‌ها، از هوای سرد CRAC گرم‌تر و از هوای گرم تهویه‌شده خنک‌تر است. این فن‌ها همچنین برای افزایش جریان هوای میان تجهیزات به کار می‌روند. با آنکه استفاده از فن، دمای عملیاتی تجهیزات و نقاط داغ را کاهش می‌دهد، هزینهٔ چشمگیری به دنبال دارد. از سوی دیگر دمای هوای بازگشت در این روش کمتر است. این باعث می‌شود بهره‌وری سیستم CRAC کاهش یابد که پیامدهایی را همچون افزایش هدررفت با مسئلهٔ رطوبت‌زدایی ـ رطوبت‌سازی، کمتر شدن ظرفیت CRAC، همچنین احتمال کاهش افزونگی در پی دارد.

سیستم فعال هدایت هوا از پهلو [5]

ممکن است برای تامین مستقیم و پیش‌بینی‌پذیر هوای سرد و کاهش مشکل بازگشت هوای گرم تهویه‌شده، بتوان به‌شکلی از همان هدایت هوای پهلوبه‌پهلو در رک استفاده کرد. شیوهٔ کار چنین است که هوای سرد از در جلویی رک وارد می‌شود؛ آنگاه دستگاهی ویژه که در بالا یا پایین تجهیزات نصب شده است، هوا را از جلو به پهلو می‌گرداند. با نصب این دستگاه، جای بعضی از پنل‌های جلوی رک پر می‌شود.

شکل ۷: نمای سه‌رخ از رک با سیستم فعال هدایت هوا از پهلو

فن‌های دستگاه، هوای سرد را با هدایت از مجراهایی که درون خود دارد، از کنارهٔ رک به ورودی تجهیزاتی می‌رساند که با جریان هوای پهلوبه‌پهلو کار می‌کنند. در این روش، هوای تهویه‌شده نیز از پشت رک بیرون می‌رود و بدین ترتیب از احتمال بازگشتن هوای تهویه‌شده به ورودی‌ها کاسته می‌شود. با به‌کاربردن این روش، در واقع الگویی سرمایشی به دست می‌آید که به‌وسیلهٔ آن تجهیزاتی که با جریان هوای پهلوبه‌پهلو خنک می‌شوند، سازگار با جریان هوای جلو به عقب کار می‌کنند. با این الگو می‌توان هر دو نوع تجهیزات را در یک رک به‌شکل یکپارچه و مطابق استاندارد EIA-310D ترکیب کرد. «سیستم فعال هدایت هوا از پهلو» بیشترین توان مصرفی و بیشترین بهره‌وری در عملکرد سرمایش را ممکن می‌کند. آن را می‌توان در هنگام راه‌اندازی رک‌های سرور یا هنگام بازسازی نصب کرد. در این روش تعداد رک‌ها کم می‌شود و بهره‌وری سرمایش افزایش می‌یابد که صرفه‌جویی در هزینه را به دنبال دارد. در شکل ۷ نمونه‌ای از این سیستم را مشاهده می‌کنید.

شکل ۸: نمودار دمای ورودی تجهیزات در ارتباط با مصرف رک (آزمایش در رک APC NetshelterVX انجام شده است)

سیستم فعال هدایت هوا از پهلو، امکان کنار هم قرار گرفتن رک‌ها را عملی می‌کند؛ چنان‌که سطح کمتری اشغال می‌شود و هم‌زمان جریان هوا نیز شکل مناسبی دارد. ولی باید توجه داشت که دمای هوایی که در این روش به‌سوی تجهیزاتِ با جریان هوای پهلوبه‌پهلو تغییر جهت می‌یابد، باید مطابق با استانداردهای سرمایش تجهیزات الکترونیکی ANSI ـ[6] و ASHRAE ـ[7] باشد.

جدول ۱: مقایسهٔ روش‌های سرمایش با جریان هوای پهلوبه‌پهلو: خانه‌های سایه‌دار نمایانگر بهترین عملکرد برای آن متغیر است

برای اطمینان از کارآمد بودن سرمایش سیستمِ فعال هدایت هوا از پهلو، آزمایشی در زمینهٔ اندازه‌گیری‌های حالت پایدار سیستم [8] انجام شده است. رکِ نمونه در این آزمایش Schneider Electric NetShelter VX و 42U بود. برای اینکه بار گرمایشی تجهیزات اضافی به‌خوبی شبیه‌سازی شود، یک سوئیچ Cisco 6500 Series در وسط رک و تعدادی بار گرمایشی 1U در بالا یا پایین آن نصب شدند. سپس دمای هوای ورودی سوئیچ سیسکو، در بار مختلف گرمایشی، در دو حالت با دستگاه هدایت هوا از پهلو و بدون آن اندازه‌گیری شد. متوسط تفاوت دمای بین این دو حالت، ۸٫۳ درجهٔ سانتی‌گراد به دست آمد. نتایج این آزمایش را در شکل ۸ می‌بینید.

محدودیت تجهیزات با جریان هوای پهلوبه‌پهلو

سازندگان تجهیزات معمولا برای نصب محصولات خود، دستورالعمل‌های زیست‌‌محیطی منتشر می‌کنند. با توجه به افزایش توان مصرفی و کمبود سرمایش، چنین دستورالعمل‌هایی برای تجهیزاتِ با جریان هوای پهلوبه‌پهلو محدود‌کننده می‌شوند. همانند بسیاری از تجهیزات فاوا، در تجهیزات با جریان هوای پهلوبه‌پهلو نیز حسگرها بر دمای داخلی نظارت می‌کنند. بدین ترتیب اگر دمای عملیاتی داخلی از بیشینهٔ توصیه‌شده بیشتر بشود که معمولا ۴۰ درجهٔ سانتی‌گراد است، تجهیزات خاموش می‌شوند تا از آسیب و خراب‌شدن سیستم‌های حساس و ضروری جلوگیری شود.

راهنمایی‌های ویژهٔ سرمایش که در ادامه می‌آید، از سازندگان مختلفی گردآوری شده است که سوئیچ‌‌ها و روترهای با جریان هوای پهلوبه‌پهلو می‌سازند:

• میان دیواره‌ها و دریچهٔ هوای شاسی، برای عبور هوا دست‌کم ۱۵ سانتی‌متر فاصلهٔ خالی باشد.
• برای جداسازی میان دو شاسی، دست‌کم ۳۰٫۵ سانتی‌متر فاصلهٔ افقی ضروری است.
• از قرار دادن شاسی در رک‌ بیش از حد متراکم خودداری کنید.
• تجهیزات را در بخش پایینی رک قرار ندهید. زیرا ممکن است گرمای اضافی آن که بالا می‌رود، به پورت‌های ورودی تجهیزات بالایی برسد و شاسی‌ها دچار دمای بیش از حد بشوند.
• هرگز شاسی‌ها را در رک‌های بسته‌ای نصب نکنید که هواخور کافی یا تهویهٔ مطبوع ندارند.
• شاسی را فقط در رک بسته‌ای نصب کنید که هواخور کافی و فن داشته باشد. به‌طور کلی تا می‌شود از رک باز استفاده کنید.
• داخل رک از جداکننده استفاده کنید تا به سرمایش شاسی کمک کند.
• برنامه‌ریزی برای مکان مناسب و جانمایی درست تجهیزاتِ درون رک، برای دستیابی به عملیات موفق سیستم ضروری است.
• دستگاه سرمایش برای نصب در محیط‌های با دسترسیِ محدود است. چنین محیط‌هایی ممکن است قفل و کلید یا دیگر وسایل امنیتی داشته باشند.

این توصیه‌ها انعطاف‌پذیری طراحی را برای جانمایی مرکزداده محدود می‌کند. با پیدایش راه‌حل‌های مناسب برای رک‌های با جریان هوای پهلوبه‌پهلو، مدیران فاوا می‌توانند آسان‌تر از پیش با تغییرات مرکزدادهٔ امروزی سازگار شوند. به‌ویژه «سیستم فعال هدایت هوا از پهلو» به‌خوبی اجرای رک‌های با ظرفیت بیشتر را عملی می‌سازد؛ چنان‌که بهره‌وری سرمایشی بهتر و پیش‌بینی‌پذیر نیز خواهند داشت. همچنین این سیستم به تسهیل هم‌گرایی شبکه‌های داده و صدا در محیط‌های متداول دالان گرم ـ دالان سرد کمک می‌کند. این نکته در دستورالعمل‌ها نیامده است؛ ولی امنیت فیزیکی نیز برای رک‌ها فراهم می‌کند. ازاین‌رو به وسایل جداگانهٔ امنیتی نیاز نخواهد بود.

نتیجه‌گیری

برای خنک‌سازی تجهیزات رک با جریان هوای پهلوبه‌پهلو، به برنامه‌ریزی خاصی نیاز هست تا از ناکارآمدی و کارکرد معیوب پیش‌گیری شود. چنین نیازی به‌ویژه برای مرکزدادهٔ با جریان هوای جلو به عقب بیشتر است. مشکل اصلی در استفاده از سرمایش پهلوبه‌پهلو آن است که ورودی هوای تجهیزات اغلب در معرض هوای گرم تهویه‌شده از خودش، یا از تجهیزات کناری قرار دارد.

با راهکارهای سنتی همچون پخش‌کردن تجهیزات یا استفاده از فن‌های مکمل، می‌توان نقاط داغ را مهار کرد؛ اما بهره‌وری عملیاتی سیستم سرمایش کاهش می‌یابد. در خنک‌سازی پهلوبه‌پهلو، درآمیختن بخشی از هوای گرم تهویه‌شده با هوای سرد مانع می‌شود هوای ورودی تجهیزات به مقدار مطلوب خنک باشد. در سرمایش سنتی با جریان هوای جلو به عقب، دمای مطلوب در ورودی‌ها به‌آسانی دست‌یافتنی است.

به‌باور عمومی، نمی‌توان از تجهیزات با جریان هوای پهلوبه‌پهلو در رک‌های کاملا بسته استفاده کرد؛ باید رک‌های با چهارچوب باز به کار برد. ولی روش‌های اثبات‌شده‌ای هستند که با آن‌ها می‌توان رک‌های پرظرفیتی را که تجهیزاتِ با جریان هوای پهلوبه‌پهلو در خود دارند، به‌روش بهینه خنک کرد. در این روش‌ها، تجهیزات ویژه‌ای به کار می‌روند که هوای سرد را از جلوی رک می‌کشند و آن را به‌سوی ورودی تجهیزات در پهلو هدایت می‌کنند. سپس به همین شیوه، هوای تهویه‌شده را نیز از پشت رک بیرون می‌دهند. چنین سیستمی دمای عملیاتی تجهیزات را تا مقدار ایمن کاهش می‌دهد و با جداسازی هوای گرم تهویه‌شده از هوای سرد ورودی، بهره‌وری را به‌حداکثر می‌رساند. با به‌کاربردن این روش می‌توان جریان هوای پهلوبه‌پهلو را به جریان هوای جلو به عقب تبدیل کرد؛ آنگاه با اجرای طراحی مشخصی همچون دالان‌های گرم و سرد، تمامی سیستم‌های سرمایش مرکزدادهٔ پرظرفیت را یکپارچه ساخت. ارزش تغییر جهتِ جریان هوای چنین تجهیزاتی در این است که عملکرد آیندهٔ آن‌ها را پیش‌بینی‌پذیر می‌کند. در نتیجهٔ دیگر ضروری نخواهد بود محل قرارگیری تجهیزات از پیش مشخص شده باشد. مدیران فاوا می‌توانند در هر زمانی و در هرجا که لازم بدانند، آن‌ها را به کار ببرند و مطمئن باشد که با بقیهٔ رک‌ها یکپارچه عمل خواهند کرد. اگر از روش «سیستم فعال هدایت هوا از پهلو» در مرکزداده استفاده شود، برای تجهیزاتِ با جریان هوای پهلوبه‌پهلو، نیازی به محیط‌های جداگانهٔ کم‌ظرفیت نخواهد بود.

پانویس

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

APC White Paper 50: “Cooling Options for Rack Equipment with Side-to-Side Airflow” (Revision 1)

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] Storage Area Network

[3] کتابچهٔ راهنمای وزارت دفاع آمریکا، برای به‌کارگیری تجهیزات الکترونیکی نظامی با اطمینان‌پذیری کافی

[4] APC White Paper 49: Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms

[5] Active Side Air Distribution System: طراحی رک‌های ویژه و لوازم جانبی آن که تغییر مسیر هوا را اجرا می‌کنند، از ابداعات جدید اشنایدر الکتریک است.

[6] موسسهٔ استانداردهای ملی آمریکا (ANSI) در استاندارد  T1.304-1997، دمای عملیاتی قابل قبول در تجهیزات تله‌کام را بین ۵ تا ۴۰ درجهٔ سانتی‌گراد تعیین می‌کند.

[7] انجمن مهندسان گرمایش، سرمایش و تهویهٔ مطبوع آمریکا (ASHRAE) در استاندارد TC9، توصیه می‌کند دمای هوای ورودی تجهیزات الکترونیکی بین ۱۸ تا ۲۷ درجهٔ سانتی‌گراد باشد.

[8] «سامانهٔ با حالت پایدار» دارای ویژگی‌هایی است که در طی زمان تغییر نمی‌کند.