اخبار مرکزداده مطالب ویژه مقالات

گزینه‌های سرمایش در تجهیزات رک با گذردهی جانبی هوا

مراکز داده و اتاق‌های شبکه‌ای که برای الگوهای جریان هوای راهروی گرم/راهروی سرد طراحی شده‌اند، بیشترین بازده را زمانی دارند که مطابق شکل 1، جریان هوا ی سرمایش با جهت‌گیری جلو به عقب در تجهیزات رک برقرار باشد. عمده‌ی سرورها و دستگاه‌های ذخیره‌ساز رک بند، از جریان هوای جلو به عقب استفاده می‌کنند. اگرچه، انواع مختلفی از سویچ‌ها و روترها نیز با محدودیت‌های طراحی روبرو بوده و به گذردهی جانبی هوا نیازمند هستند.

شکل 1: روش سرمایش راهروی سرد/راهروی گرم
شکل 1: روش سرمایش راهروی سرد/راهروی گرم

این جریان هوا، با روند همگرای کنونی شبکه‌های داده/صدا/تصویر در تقابل قرار گرفته و مشکل ساز خواهد بود. در گذشته، سیستم‌های تلفن به طوری جداگانه در اتاق‌های کوچک و ایمن قرار می‌گرفتند اما با پیدایش همگرایی، تجهیزات داده‌، صوتی و تصویری، با استفاده از رک‌های استاندارد، هم مکان شده‌اند. عامل دیگر در پیشبرد همگرایی، شبکه‌های ذخیره‌سازی (SAN) است که تجهیزات ذخیره‌سازی آن با دستگاه‌های سویچینگی مانند روتر، به کار گرفته می‌شوند. با رواج این روند، مدیران فاوا باید تجهیزات با گذردهی جانبی هوا را با تجهیزات سنتی با جریان هوای جلو به عقب، ترکیب کنند.

در تمام تجهیزاتی که برای هر یک از جریان‌های هوای جلو به عقب یا جانبی طراحی شده‌اند، دریافت هوای سرد کافی ضروری است. در صورت تامین نشدن این هوای سرد، دسترسی تجهیزات و فرایندهای کسب و کار تحت پشتیبانی آن تجهیزات، دچار مشکل شده زیرا عمر مفید دستگاه الکترونیکی ارتباط مستقیمی با دمای عملیاتی آن دارد. مطابق MIL-HNBK 338، برای هر 10°C افزایش دما بالاتر از حد نرمال، عمر مفید تجهیزات به نیم کاهش می‌یابد. مثالی از این تاثیر دمایی بر اجزای الکترونیکی در شکل 2 نمایش داده شده است. با افزایش دما، طول عمر و قابلیت اطمینان خازن تا حد زیادی کاهش می‌یابد.

شکل 2: تاثیر دما بر قابلیت اطمینان خازن
شکل 2: تاثیر دما بر قابلیت اطمینان خازن

بعضی از راهکارهای متداولی که کاربران در مدیریت گذردهی جانبی هوا از آن استفاده می‌کنند، به طور مناسبی با این مشکلات مقابله نکرده و هزینه‌های پنهانی در بر دارد. این راه‌کارها در ادامه‌ی این مقاله مطرح شده اما جهت درک بهتر موثرترین راه‌کارها و شناسایی مشکلات، کاربران مرکز داده باید با اصول پایه‌ی سرمایش آشنایی داشته باشند که در قسمت بعدی، توضیح داده خواهد شد.

الزامات اساسی جریان هوا

جریان هوای داخل و اطراف رک‌ها، نقشی کلیدی در عملکرد سرمایش دارد. درک رفتار جریان هوا نیازمند دو اصل مهم است:

  • در تمام ورودی‌های هوای تجهیزات، هوای مناسب تهویه مطبوع شده وجود داشته باشد.
  • جریان هوای ورودی و خروجی تجهیزات نباید محدود و محصور شود.

برای تجهیزات با سرمایش جلو به عقب، رک‌ها (در صورت اجرای درست) می‌توانند نقشی اساسی در سیستم جریان هوا ایفا کنند زیرا از گردش مجدد جریان هوای گرم و بازگشت آن به ورودی هوای تجهیزات جلوگیری می‌کنند. فشار هوای تهویه شده از تجهیزات کمی بالاتر بوده و با قرارگیری در معرض مکش‌های ورودی تجهیزات، موجب شده تا مطابق شکل 3A این هوای تهویه شده به داخل تجهیزات بازگردد.

شدت و اهمیت این تاثیر بسیار بیشتر از تاثیر خاصیت شناوری هوای گرم است که به عقیده‌ی بسیاری، موجب شده تا به طور طبیعی هوای گرم تهویه شده از تجهیزات دور شده و به سمت بالای اتاق حرکت کند.

همان طور که در شکل 3B نشان داده شده، در حالت جریان هوای از جلو به عقب، رک، تجهیزات و پنل‌های کاذب یک سد و مانع طبیعی ایجاد کرده که به طور محسوسی طول مسیر گردش مجدد هوای گرم را افزایش داده و د نتیجه احتمال گردش مجدد هوا =ی گرم را کاهش می‌دهد. اگرچه، این کارکردهای اساسی در تجهیزات با ماهیت گذردهی جانبی هوا صحت ندارند.

 

شکل 3: گردش مجدد هوا به دلیل حذف یک پنل کاذب 3A (چپ): بدون پنل‌های کاذب 3B (راست): با پنل کاذب
شکل 3: گردش مجدد هوا به دلیل حذف یک پنل کاذب
3A (چپ): بدون پنل‌های کاذب 3B (راست): با پنل کاذب

مشخص است که تمامی تجهیزات مراکز داده‌ی مدرن، از مزایا جریان هوای جلو به عقب بهره می‌برند. اما متاسفانه، کارکرد بعضی از تجهیزات امکان استفاده از این الگوی جریان هوا را نمی‌دهد. به عنوان مثال، در شکل 4، عمده‌ی فضای جلوی روتر با پورت‌های متعدد داده و کابل‌ها اشغال شده و به هوای سرد اجازه نداده تا از جلوی سویچ بگذرد. با قرار دادن پورت‌ها در کنار روتر، با آن که مسیر عبور هوا از جلوی رک باز شده اما دسترسی مورد نیاز کارکنان فاوا، غیرممکن می‌شود. در نتیجه، در دستگاه‌هایی همچون روترها، روش فعلی متداول در سرمایش جانبی روشی غیر بهینه اما عملی است.

شکل 4: روتر با گذردهی جانبی هوا
شکل 4: روتر با گذردهی جانبی هوا

مشکلات جریان هوا در استفاده از سرمایش جانبی

در قسمت قبل توضیح داده شد که به طور طبیعی، هوای تهویه شده از رک، به سمت ورودی‌های هوا کشیده شده و در حالت استفاده از جریان هوای جلو به عقب، پنل‌های کاذب می‌توانند از این گردش مجدد هوا جلوگیری کنند. اگرچه، وقتی تجهیزات با گذردهی جانبی هوا به کار رفته، سه مشکل جدی به هوای گرم تهویه شده اجازه داده از تجهیزات به ورودی هوا بازگشته و دمای هوای ورودی تجهیزات را افزایش می‌دهد. این موارد شامل:

  1. تجهیزات کناری
  2. هیچ پارتیشنی برای جداسازی هوای ورودی از هوای تهویه شده وجود نداشته.
  3. نصب در رک

با افزایش توان مصرفی رک‌ها(تمامی مقدار برقی که در تجهیزات هر رک مصرف شده) این مشکلات نیز شدت می‌یابند.

تجهیزات کناری

اغلب تجهیزات با گذردهی جانبی هوا در رک‌های با چهارچوب باز نصب شده تا سرمایش را تسهیل سازند. اگرچه، وقتی رک‌ها در یک ردیف با تجهیزات داخل رک‌های کناری قرار گیرد، پیامدهای جدی پیش خواهد آمد. در این شرایط ممکن است هوای گرم تهویه شده‌ی از تجهیزات کناری مستقیما به ورودی هوای تجهیزات راه یابد. در این صورت، دمای هوای ورودی تجهیزات می‌تواند 10°C بیشتر از دمای هوای محیط باشد، که به طور طبیعی شرایطی غیر قابل قبول است.

علاوه بر آن، اگر تعدادی از این رک‌ها در یک ردیف قرار گیرند، با عبور هوا از میان رک‌ها، دمای هوای ورودی هر رک بالاتر از رک پیشین خود بوده که مانند رنگ‌های متغیر شکل 5، به دمای بسیار بالای ورودی می‌انجامد. حرارت بیش از حد ناشی از هوای تهویه شده از تجهیزات کناری که در این قسمت توضیح داده شد، بسیار متداول است. ردیابی این مشکلات سرمایش در رک‌هایی با چهارچوب باز، بسیار دشوار است زیرا پیش‌بینی الگوی جریان هوا دشوار است.

شکل 5: تجهیزات با گذردهی جانبی هوا دررک‌های با چهارچوب باز
شکل 5: تجهیزات با گذردهی جانبی هوا دررک‌های با چهارچوب باز

فاقد پارتیشن برای جداسازی هوای ورودی از هوای تهویه شده

در اکثر نصب‌های تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، هیچ راه‌کاری جهت مسدود یا جداسازی هوای تهویه شده با هدف جلوگیری از بازگشت آن به ورودی هوا، در نظر گرفته نشده است. جریان هوا به راحتی می‌تواند از خروجی تهویه خارج شده و مشابه تجهیزات با سرمایش جلو به عقب در شکل 3A، به قسمت پشت تجهیزات بازگردد.

علاوه بر آن، در بیشتر موارد تجهیزات با گذردهی جانبی هوا به طور عمودی داخل رک‌ها قرار داده می‌شوند. به عبارتی هوای تهویه شده با احتمال بیشتری در حرکت به سمت بالا یا پایین تجهیزات و بازگشت به ورودی در سمت دیگر روبروست. این مسیر برای بازگشت هوای تهویه شده معمولا کوتاه تر از مسیری خواهد بود که هوا باید دورتا دور تجهیزات را طی کرده و به قسمت پشتی رک برسد. در هر شرایطی، وقتی هوای تهویه شده بازگشته و با هوای خنک تازه ترکیب شود، دمای هوای ورودی تجهیزات، به طور نامطلوبی افزایش می‌یابد.

نصب در رک

همان طور که در مقدمه مطرح شد، معمولا نصب تجهیزات با الگوی هوای جانبی در یک رک، ساده‌تر است. اگرچه، بر خلاف جریان هوای جلو به عقب، که وجود رک‌ها سرمایش را ارتقا می‌دهد، در گذردهی جانبی هوا، سرمایش رک تاثیری منفی بر سرمایش دارد. کناره‌های رک، مقاومت اضافی اندکی در برابر ورود هوای خنک تازه ایجاد کرده و همچنین مانعی نیز در برابر هوای گرم تهویه شده، قرار می‌دهد. وقتی این مقاومت اضافی ایجاد شده با تمایل ذاتی هوای گرم در بازگشت به ورودی تجهیزات همراه شود، تاثیرات آن چند برابر می شود.

قسمتی از هوای گرم تهویه شده به ورودی هوا باز می‌گردد. اگر تجهیزات کناری بدون مانع هوایی فی مابین، در رک‌های قرار گیرند که در امتداد یکدیگر در ردیف چیده شده‌اند، این شرایط حتی بدتر نیز خواهد شد.

بکارگیری رک با تجهیزاتی که از گذردهی جانبی هوا استفاده کرده، به طور محسوسی تاثیرات زیان‌بار مطرح شده در قسمت قبل را، تشدید می‌کند.

با این حال، روش‌های موثر متعددی در بکارگیری رک‌هایی با تجهیزات گذردهی جانبی هوا وجود دارد که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

تمایل به حذف حرارت بیش از حد، کاربران را وا داشته تا برای کاهش دمای تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، تغییرات مختلفی اعمال کنند. با وجودی که کاهش دمای تجهیزات قابل دستیابی است، اما راه‌کارهای سنتی معمولا هزینه‌های پنهانی دیگری نیز دارد. در بعضی روش‌ها، دمای تجهیزات موجب شده سیستم سرمایش  عملکردی ناکارآمد داشته و می‌تواند از افزونگی سرمایش بکاهد. برای درک این هزینه‌ها، باید به عوامل تعیین کننده در هزینه‌ها توجه کرد.

عوامل موثر بر هزینه‌های سرمایش

هزینه‌ی سرمایش قابل ملاحظه است. در بسیاری از تجهیزات نصب شده، برق مصرفی در سیستم سرمایش تقریبا نیمی از کل برق مصرفی مرکز داده است. در مقایسه با هزینه‌ی سرمایه‌ی سیستم‌های برق و سرمایش، هزینه‌ی عملیاتی برق در سیستم سرمایش، اغلب عامل موثرتری در بهای تمام شده‌ی (TCO) به شمار می‌رود. در نتیجه، به نظر می‌رسد جلوگیری از هدررفت انرژی در سیستم سرمایش اقدامی محتاطانه و منطقی است.

مقدار وات سرمایش یا تن از ظرفیت سرمایش مورد نیاز یک مرکز داده تحت تاثیر گردش مجد هوا قرار نداشته اما، بهره‌وری سیستم سرمایش به طور محسوسی و البته به شکل معکوس، تاثیر می پذیرد. دلیلش آنست که سیستمی با گردش مجدد هوای شدید، خصوصیات زیر را خواهد داشت:

  • به دمای کمتری در هوای سرد CRAC نیاز داشته تا ترکیب شدن این هوا، با هوای گرم تهویه شده را جبران کند.

  • هوای سردتری را به CRAC بازگردانده زیرا هوای بازگشت تا حدی با هوای خنک رفت ترکیب می‌شود.

  • دمای سردتر در هوی بازگشتی CRAC، به رطوبت‌زدایی منجر شده که باید با دستگاه های رطوبت ساز مکمل جبران شود.

گردش مجدد هوا و نقاط پرحرارت مرتبط با آن، می‌توانند هزینه‌ی برق CRAC را تا بیش از 10% افزایش داده و به دستگاه‌های اضافی CRAC نیاز داشته که بر هزینه‌هایی سرمایه‌ و عملیاتی نیز می‌افزاید. علاوه بر آن، حین فرایند نگهداری سیستم باید بتواند با خاموشی یکی از دستگاه‌ها، با دستگاه دیگر نیز به کارکرد خود ادامه دهد که در این حالت، چنین انتظاری برآورده نمی‌شود. این مشکلات در گزارش ” اشتباهات قابل پیش گیری که عملکرد سرمایش را در مراکز داده و اتاق‌های شبکه، به خطر می‌اندازند”[1] با جزییات بیشتری مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

روش‌های موثر در سرمایش با گذردهی جانبی هوا

در سیستم‌های سرمایش یا گذردهی جانبی هوا، می‌توان از روش‌های متعددی استفاده کرد. در این قسمت، این روش‌ها با ویژگی‌های کلید هر یک توضیح داده خواهد شد. در جدول 1 انتهای این قسمت، گزینه‌های پیشنهادی به طور خلاصه آورده شده که در انتخاب روش مناسب مفید خواهد بود.

چهارچوب‌های باز رک با افزایش فواصل داخلی رک

در تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، استفاده از رک‌هایی با چهارچوب باز متداول است. اگرچه، این رک ها از ورود هوای تجهیزات کناری به ورودی هوای جلوگیری نمی‌کنند و هیچ جداسازی قابل ملاحظه‌ای نیز میان هوای تهویه شده از هوای ورودی  صورت نمی‌گیرد. در کاربرد متداول، این رک‌ها کاملا با تجهیزات پرظرفیت اشغال نشده و تجهیزات به طور عمودی در رک به رک، چیده شده تا از قرارگیری ورودی هوای خنک در راستای خروجی هوای گرم تهویه شده، جلوگیری شود. هرچند این استراتژی تنها تا حدی اثربخش است زیرا هوای گرم، پس از خروج از تجهیزات در فضا پراکنده شده و در نهایت، مطابق شکل 6، به ورودی هوای تجهیزات راه می‌یابد.

از معایب این روش می‌توان به نصب تجهیزات کم‌ظرفیت، گردش مجدد قابل توجه هوا و کاهش بهره‌وری سیستم سرمایش(که پیشتر توضیح داده شد) اشاره داشت. از آن جا که رک‌ها به طور پراکنده با تجهیزات اشغال شده‌اند، در نتیجه در این روش سطح بیشتری از فضا اشغال شده که در بعضی مواقع و متناسب با بازار، می‌تواند هزینه بر باشد. با این حال روش متداولی محسوب شده زیرا اجرای آن بسیار ساده است.

شکل 6: تاثیر شناور شدن هوای گرم بر تجهیزات پراکنده در رک‌هایی با چهارچوب باز
شکل 6: تاثیر شناور شدن هوای گرم بر تجهیزات پراکنده در رک‌هایی با چهارچوب باز

رک‌های کم‌ظرفیت

همچون رک‌های با چهارچوب باز، اگر تجهیزات با گذردهی جانبی هوا در رک‌های کاملا بسته نیز نصب شوند، به دلیل محدودیت‌های برق و سرمایش، تمام ظرفیت فضای فیزیکی رک را اشغال نمی‌کند. معمولا تجهیزات به طور عمودی در رک پراکنده شده و در فضای بلااستفاده‌ی RU، هیچ پنل کاذبی نصب نمی‌شود. با چنین چیدمانی، توان مصرفی رک به طور موثری کاهش یافته و در نتیجه، احتمال بروز نقاط پرحرارت نیز کاهش می‌یابد. هرچند، رک‌ها همچنان گردش مجدد هوا را تشدید کرده که البته در بکارگیری این روش، طبیعی است. در بازارهایی با بهای بالای زمین، استفاده از این روش توصیه نشده زیرا با کاهش توان مصرفی رک، بار گرمایشی در سطح بیشتری از فضا گسترده می‌شود.

فن‌های مکمل

فن‌های مکمل به عنوان پاسخی متداول در مواجه با حرارت بیش از حد، به سیستم اضافه می‌شوند. در رک‌های با چهارچوب باز، این فن‌ها ممکن است داخل رک نصب شوند اما فن‌های مستقل و جداگانه نیز به کرات مشاهده می‌شوند. در اینجا ایده‌ی اصلی آنست که به سادگی هوای گرم از تجهیزات گرم کشیده و دور شود.

این فن‌ها در اصل به عنوان دستگاهی ترکیب کننده عمل می کنند که هوای گرم تهویه شده از تجهیزات را با هوای خنک CRAC ترکیب کرده تا هوا با دمایی گرم‌تر از هوای CRAC و سردتر از هوای تهویه شده حاصل شود.  همچنین این فن‌ها، به منظور افزایش جریان هوا در میان تجهیزات نیز به کار می‌رود. با آن که یک فن می‌تواند دمای عملیاتی تجهیزات و نقاط پرحرارت را کاهش دهد، اما هزینه‌ی قابل ملاحظه‌ای به دنبال دارد. بهره‌وری سیستم CRAC نیز به دلیل دمای کم‌تر در هوای بازگشتی به آن، کاهش یافته که پیامدهایی همچون افزایش رطوبت‌زدایی/رطوبت‌سازی، ظرفیت کمتر CRAC و احتمال کاهش افزونگی را در پی خواهد داشت.

توزیع هوای جانبی[2]

ممکن است در تامین مستقیم و قابل پیش‌بینی هوای خنک برای تجهیزات و کاهش گردش مجدد هوای تهویه شده به سوی ورودی هوا از توزیع جانبی هوا در رک استفاده شود. هوای خنک از طریق درب جلویی وارد شده و به دستگاه مخصوص گرداننده‌ی هوا که در بالا و/یا پایین تجهیزات قرار گرفته، رسیده تا خنک شود. (فضای بعضی از پنل‌های جلویی رک باید برای نصب این دستگاه‌ها محفوظ نگه داشته شود.) سپس هوا از طریق فن‌های فعال به کانال‌هایی هدایت شده که هوای خنک را از کناره‌ی رک به تجهیزاتی رسانده که با گذردهی جانبی هوا کار می‌کنند. در نهایت هوای تهویه شده از تجهیزات، از سمت پشت رک خارج شده که در نتیجه احتمال کمی برای بازگشت به ورودی هوای تجهیزات دارد.

در اصل این روش، الگوی سرمایشی فراهم کرده تا تجهیزات با گذردهی جانبی هوا نیز، مانند جریان هوای جلو به عقب، کار کنند و در نتیجه، این تجهیزات نیز می‌توانند به طور یکپارچه و مطابق استاندارد EIA-310D، با باقی تجهیزات رک ترکیب شوند. این روش، بالاترین توان مصرفی و بیشترین بهره‌وری در عملکرد سرمایش را امکان‌پذیر ساخته و قابل اجرا و بازسازی در رک‌های سرور نیز می‌باشد.

با کاهش تعداد رک‌های مورد نیاز و افزایش بهره‌وری سرمایش، به صرفه‌جویی در هزینه‌ها می انجامد.

در شکل 7، مثالی از این سیستم فعال توزیع جانبی وا در تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، نمایش داده شده است.

شکل 7: نمای پرسپکتیو روبرویی از گذردهی جانبی هوا در یک رک با الگوی هوای جانبی
شکل 7: نمای پرسپکتیو روبرویی از گذردهی جانبی هوا در یک رک با الگوی هوای جانبی

توزیع جانبی هوا به رک‌ها اجازه داده تا در کنار هم قرار گرفته و در عین حال، با اشغال سطح کمتری از فضا، جریان هوای مناسبی نیز برقرار سازند. اگرچه، دمای هوایی که به سمت تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، تغییر جهت داده، باید مطابق استانداردهای سرمایش تجهیزات الکترونیکیANSI[3] و ASHRAE[4] باشد.

برای اطمینان از اثربخشی این روش سرمایش، پژوهشی در زمینه‌ی اندازه‌گیری‌های حالت دائمی یک سیستم[5] صورت گرفته است. رک مورد آزمایش، شامل یک رک Schneider Electric NetShelter VX، 42U است. تجهیزات داخل رک شامل یک سویچ Cisco 6500 Series در مرکز و تعدادی بار گرمایشی 1U در بالا یا پایین آن بوده تا بار گرمایشی تجهیزات اضافی، به خوبی شبیه‌سازی شود.

در این شرایط، دما در ورودی سویچ Cisco برای بارهای گرمایشی مختلف اندازه‌گیری شده است. این اندازه‌گیری‌ها یک بار با بکارگیری دستگاه‌های توزیع جانبی هوا و یک بار دیگر بدون آن، صورت گرفته و متوسط تفاوت‌های این دو تست، 8.3°C محاسبه شده است. نتایج این تست، در شکل 8 نشان داده شده است.

شکل 8: دمای ورودی تجهیزات در ارتباط با مصرف رک
شکل 8: دمای ورودی تجهیزات در ارتباط با مصرف رک

*تمامی تست‌ها در یک رک APC NetshelterVX انجام شده است.

+ANSI- موسسه‌ی ملی استاندارد آمریکا

ˆASHRAE- انجمن مهنسین گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا

 

جدول 1: روش‌های سرمایش با گذردهی جانبی هوا

متغیرهای گذردهی جانبی هوا

روش‌های سرمایش جانبی

رک‌ با چهارچوب باز با افزایش فواصل داخلی رک

رک کم‌ظرفیت

فن مکمل

توزیع جانبی هوا

توان مصرفی

·  0-1kW در هر رک

·  بار گرمایشی در سطح وسیع‌تری از کف گسترده شده

·  0-1kW در هر رک

·  بار گرمایشی در سطح وسیع‌تری از کف گسترده شده

· 0-2kW

·  0-6kW در رک

بهینه‌سازی سطح کف

·  اشغال سطح بیشتری از فضا

·  اشغال سطح بیشتری از فضا

· استفاده‌ی بهتر از سطح کف با افزایش توان مصرفی در هر رک

·  نیازمند فضای عمودی در رک برای دستگاه بازگرداننده‌ی هوا

·  بهینه‌سازی فضای کف با افزایش توان مصرفی رک

بهره‌وری سیستم سرمایش

·  ترکیب جریان هوای گرم و سرد به کاهش بهره‌وری منجر شده

·  کاهش در تحمل خطا در سیستم سرمایش

·  با هدایت هوای تهویه شده به راهروی گرم، جریان هوای سرد و گرم جدا شده و بهره‌وری افزایش می‌یابد.

· با استفاده از فن‌های سقفی، بهره‌وری افزایش یافته

· با استفاده از فن مستقل بهره‌وری و تحمل خطای سیستم سرمایش کاهش یافته

·  با جداسازی جریان هوای سرد و گرم، بهره‌وری افزایش یافته

بهای تمام شده (TCO)

·  هزینه‌ی بالاتر سرمایش

·  هزینه‌ی کمتر در هر رک

·  با کاهش تعداد تجهیزات در هر رک، تعداد کل رک‌ها افزایش یافته

·  هزینه‌ی بالاتر سرمایش

·  هزینه‌ی کمتر در هر رک

·  با کاهش تعداد تجهیزات در هر رک، تعداد کل رک‌ها افزایش یافته

·    با استفاده از رک با چهارچوب باز، هزینه‌ی سرمایش افزایش یافته

·  هزینه‌ی کمتر سرمایش

·  تعداد کمتری از رک نیاز بوده و در هزینه صرفه‌جویی می‌شود

·  به سطح فضای کمتری در کف نیاز است.

تامین قابل پیش‌بینی هوای خنک در ورودی

· جریان هوا با مانع روبرو نشده اما به دلیل گرمای تجهیزات کناری، متغیر بوده و مدیریت آن دشوار است.

·  در بعضی از رک‌ها، گرمای تجهیزات، بر هوای خنک رفت تاثیر گذاشته و مدیریت آن دشوار است.

·   در بکارگیری رک با چهارچوب باز، فن‌ها می‌توانند مستقیما بر ورودی تجهیزات متمرکز شوند اما در استفاده از فن‌های سقفی در رک، هوای خنک بی‌ثبات است.

·  تامین قابل پیش‌بینی و ثابت هوای خنک در ورودی تجهیزات

قابلیت اطمینان در تجهیزات جانبی

· کاهش قابلیت اطمینان رک‌ها

·  کاهش قابلیت اطمینان رک‌ها

·   در شرایط پیش فرض محتمل اما غیرقابل پیش‌بینی است.

·  شرایط پیش‌فرض قابل پیش‌بینی فراهم کرده تا قابلیت اطمینان مورد انتظار تنظیم گردد.

برنامه‌ریزی مرکز داده

· برنامه‌ریزی دشوار بوده زیرا رک‌ها با چهارچوب باز، به فواصل کافی نیاز دارند.

·  با قرارگیری رک‌های استاندارد در هر نقطه از مرکز داده، برنامه ریزی آتی تسهیل شده

·   برنامه ریزی آتی برای رک‌ها با قرارگیری رک‌های استاندارد در هر نقطه از مرکز داده

·  با قرارگیری رک‌های استاندارد در هر نقطه از مرکز داده، برنامه ریزی آتی تسهیل شده

امنیت فیزیکی در سطح رک

· فاقد امنیت فیزیکی در سطح رک

·  امنیت فیزیکی در سطح رک

·   تجهیزات امنیت فیزیکی رک ها

·  امنیت فیزیکی در سطح رک

کاربرد توصیه شده

· رک ایزوله در فضای کم‌ظرفیت

·  رک ایزوله در فضای کم‌ظرفیت

·  مراکز داده با طراحی راهروی گرم/راهروی سرد و فضای جریان هوای جلو به عقب

·   فضاهای پرظرفیت‌تر

·   جانمایی راهروی گرم/راهروی سرد(تنها برای رک)

·  فضای پرظرفیت

·  جانمایی راهروی گرم/راهروی سرد

·  شبکه‌های همگرای صدا/داده/تصویر

نکته: خانه‌های سایه‌دار نمایان‌گر بهترین عملکرد برای آن متغیر است.

محدودیت‌های تجهیزات با گذردهی جانبی هوا

سازندگان تجهیزات اغلب راهنمایی‌های زیست‌ محیطی و دستورالعمل‌هایی برای نصب محصولات خود، منتشر می‌کنند. در مورد تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، با توجه به افزایش توان مصرفی و کمبود سرمایش، این راهنمایی‌ها به نوعی محدود‌کننده خواهند بود. مانند بسیاری از تجهیزات فاوا، قطعات الکترونیکی در تجهیزات با گذردهی جانبی هوا، بر دمای داخلی تجهیزات نظارت می‌کنند. اگر دمای عملیاتی داخلی تا بیش از بیشینه‌ی دمای توصیه شده (معمولا 40°C) افزایش یابد، تجهیزات می‌توانند برای جلوگیری از آسیب و خرابی در سیستم حساس و حیاتی، خاموش شوند.

راهنمایی‌های مخصوص سرمایش از سازندگان مختلف سویچ‌ و روتر گرد آوری شده و در ادامه آمده است:

  • بین دیوارها و شاسی کانال‌های هوا، حداقل فاصله‌ی 6inch (تقریبا 15cm) برای عبور هوا وجود داشته باشد.

  • برای جداسازی دو شاسی، به حداقل 12inch (تقریبا 5cm) فاصله‌ی افقی بین آن‌ها نیاز است.

  • از قرار دادن شاسی در رک‌ بیش از حد متراکم، اجتناب شود.

  • تجهیزات را نزدیک قسمت پایینی رک قرار ندهید زیرا ممکن است گرمای اضافی تولید کند که به سمت بالا و داخل پورت‌های ورودی تجهیزات بالایی کشیده شده و به دمای بیش از حد در شاسی‌های بالای رک بیانجامد.

  • هرگز شاسی‌ها را در رک بسته فاقد تهویه مناسب هوا یا تهویه مطبوع، نصب نکنید.

  • تنها در صورتی شاسی را در رک بسته‌ نصب کنید، که تهویه‌ی کافی و فن در آن برقرار باشد، در هر زمانی که ممکن است از رک باز استفاده شود.

  • داخل رک از تیغه‌هایی استفاده کنید که به سرمایش شاسی کمک کند.

  • برنامه‌ریزی مناسب مکان و جانمایی تجهیزات رک عاملی ضروری در عملیات موفق سیستم محسوب می‌شود.

  • دستگاه‌های سرمایش مخصوص نصب در فضاهایی با دسترسی محدود است. این فضای با دسترسی محدود ممکن است دارای یک ابزار مخصوص، قفل و کلید یا دیگر وسایل امنیتی باشد.

با این محدودیت‌ها، انعطاف پذیری محدودی در طراحی جانمایی مرکز داده، برای مدیران فاوا باقی می‌ماند. با پیدایش راه‌کار مناسب رک برای گذردهی جانبی هوا، مدیران فاوا راحت‌تر از پیش قادر خواهند بود با تغییرات مراکز داده‌ی امروزی، سازگاری یابند. به خصوص، روش توزیع جانبی هوا اجرای رک‌های با ظرفیت بالاتر و در عین حال دارای بهره‌وری قابل پیش‌بینی در سرمایش، را امکان‌پذیر ساخته است. علاوه بر آن، روش توزیع جانبی هوا، همگرایی شبکه‌های داده و صدا را در فضای متداول راهروی گرم/راهروی سرد، تسهیل ساخته است. اگرچه در راهنمایی‌ها مطرح نشده، اما یک رک امنیت فیزیکی بیشتری نیز فراهم کرده و در نتیجه، نیاز به وسایل جداگانه‌ی امنیتی را نیز برطرف می‌سازد.

نتیجه‌گیری

سرمایش تجهیزات رک با گذردهی جانبی هوا، نیازمند برنامه ریزی خاصی برای پیشگیری از ناکارآمدی و عملکرد معیوب می‌باشد. به خصوص وقتی این تجهیزات، در مراکز داده با جهت‌گیری جریان هوای جلو به عقب، نصب شوند، این نیاز محسوس‌تر خواهد بود. مشکل اصلی در سرمایش جانبی، آنست که ورودی هوای تجهیزات اغلب در معرض هوای گرم تهویه شده از آن یا تجهیزات کناری، قرار می‌گیرد.

با راه‌کارهای سنتی چون گسترده‌سازی تجهیزات یا استفاده از فن‌های مکمل، می‌توان نقاط پرحرارت را کنترل کرد اما در عین حال، بهره‌وری عملکردی سیستم سرمایش نیز کاهش می‌یابد. در این سیستم‌ها، ترکیب قسمتی از هوای تهویه شده و هوای ورودی، از رسیدن دمای هوای ورودی تجهیزات به کمترین دمای ایده‌آل جلوگیری کرده که در سرمایش سنتی جریان جلو به عقب، این دما به راحتی قابل دستیابی بود.

باور عمومی حاکی از آنست که نمی‌توان از رک‌های کاملا بسته همراه با گذردهی جانبی هوا استفاده کرد و به رک‌هایی با چهارچوب باز نیاز است.

اگرچه، با روش‌های ثابت‌شده‌ای می‌توان رک‌های پرظرفیت شامل تجهیزات با گذردهی جانبی هوا را نیز به روشی بهینه خنک کرد. این روش‌ها شامل کشیدن هوا از سمت جلوی رک و تغییر جهت آن به سمت ورودی تجهیزات در کناره‌ی واحد است و سپس هوای گرم شده در تجهیزات، از پشت رک تهویه می‌شود. این سیستم دمای عملیاتی تجهیزات را تا سطح امنی کاهش داده و با جداسازی هوای تهویه شده از هوای خنک ورودی، بهره‌وری را به حداکثر می‌رساند.

در این روش، با تبدیل جریان هوای جانبی به جریان هوای جلو به عقب، می‌توان با استفاده از طراحی مشخصی چون راهروی گرم/راهروی سرد، تمام سیستم‌های سرمایش مرکز داده‌ی پرظرفیت را یکپارچه ساخت. ارزش تبدیل جریان هوا در چنین تجهیزاتی، در قابلیت پیش‌بینی عملکرد در هر زمانی در آینده نهفته است که در نتیجه‌ی آن، دیگر نیاز نیست محل قرارگیری هر یک از تجهیزات از پیش مشخص شود.

یک مدیر فاوا می‌تواند در هر زمانی و هر مکانی، این تجهیزات با گذردهی جانبی هوا را اجرا کرده و مطمئن باشد که با بقیه‌ی رک‌های فضا، یکپارچه عمل خواهد کرد. با این روش، دیگر به طراحی فضاهای کم‌ظرفیت در مرکز داده برای تجهیزات با گذردهی جانبی هوا نیز نیاز نخواهد بود.

 

[1] – White Paper 49, Avoidable Mistakes that Compromise Cooling Performance in Data Centers and Network Rooms

[2] – طراحی رک‌های و لوازم جانبی آن، که شامل اجرای پارتیشن‌های هوا و تغییر مسیر هوا باشد، یکی از ابداعات آتی اشنایدر الکتریک خواهد بود.

[3] – موسسه‌ی ملی استاندارد آمریکا(ANSI) در استاندارد T1.304-1997 بیان داشته که دمای عملیاتی قابل قبول در تجهیزات تلکام، بین 5-40°C است.

[4] – انجمن مهندسین گرمایش، سرمایش و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE) در استاندراد TC9 توصیه کرده تا دمای هوای ورودی تجهیزات الکترونیکی بین 18-27°C نگه داشته شود.

[5] – یک سامانه با حالت دایمی خواصی دارد که در طی زمان تغییر نمی‌کند.

درج دیدگاه

برای درج دیدگاه کلیک کنید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سوال امنیتی *