تجهیزات ضروری برای سرمایش دیتاسنتر و اتاق سرور کدامند؟

سرورها، تجهیزات شبکه، ذخیره‌سازها و UPS هنگام کار گرما تولید می‌کنند و اگر این گرما به‌درستی از محیط خارج نشود، دمای ورودی تجهیزات بالا می‌رود و احتمال افت عملکرد، خطا و توقف سرویس بیشتر می‌شود. به همین دلیل، تجهیزات برای سرمایش دیتاسنتر و اتاق سرور فقط به یک کولر محدود نمی‌شوند؛ سیستم سرمایش باید بتواند گرما را دفع کند، هوای خنک را به محل مناسب برساند، دما و رطوبت را کنترل کند و وضعیت محیط را به‌صورت مداوم زیر نظر داشته باشد. در این مقاله با تجهیزات اصلی سرمایش آشنا می‌شویم و می‌بینیم برای انتخاب آن‌ها باید به چه عواملی مثل تعداد رک، بار حرارتی، تراکم تجهیزات، نوع کاربری و نیاز به افزونگی توجه کنیم؛ پس تا انتها با ما همراه باشید.

چرا دمای پایین دیتاسنتر و اتاق سرور مهم است؟

تجهیزات IT برای کار در یک محدوده مشخص از شرایط محیطی طراحی شده‌اند. اگر هوای ورودی به سرورها بیش از حد گرم شود، سیستم خنک‌کاری داخلی تجهیزات باید بیشتر کار کند و ممکن است دمای قطعات از محدوده مطلوب خارج شود. از طرف دیگر، سرمایش بیش از حد هم به معنی عملکرد بهتر نیست. هدف سیستم سرمایش، پایین آوردن دما به هر قیمت نیست؛ بلکه باید شرایط محیطی تجهیزات را در محدوده مناسب و پایدار نگه دارد.

در دیتاسنترها، مدیریت جریان هوا هم به اندازه تولید سرمایش اهمیت دارد. اگر هوای گرم خروجی دوباره وارد ورودی سرورها شود یا هوای سرد بدون عبور از تجهیزات مستقیم به مسیر برگشت برود، بخشی از ظرفیت سرمایش هدر می‌رود.

تجهیزات برای سرمایش دیتاسنتر و اتاق سرور کدامند؟

یک سیستم سرمایش مناسب می‌تواند از چند بخش تشکیل شود که هرکدام وظیفه متفاوتی دارند. مهم‌ترین تجهیزات و راهکارها عبارت‌اند از:

• سیستم تهویه دقیق یا  Precision Cooling
• CRAC  و  CRAH
• چیلر
• یونیت‌های In-Row
• سیستم‌های سرمایش رک
• تجهیزات توزیع و هدایت جریان هوا
• Hot Aisle  و Cold Aisle و تجهیزات Containment
• سنسورهای دما و رطوبت
• سیستم مانیتورینگ محیطی

همه این تجهیزات لازم نیست در یک اتاق سرور نصب شوند. نوع سیستم به اندازه محیط، بار حرارتی، تراکم رک‌ها، زیرساخت ساختمان و نیازهای عملیاتی بستگی دارد.

سیستم تهویه دقیق یا  Precision Cooling

سیستم‌های Precision Cooling برای محیط‌هایی طراحی شده‌اند که کنترل دقیق شرایط محیطی و کارکرد مداوم تجهیزات اهمیت دارد. برخلاف سیستم‌های تهویه معمولی که ممکن است برای آسایش افراد طراحی شوند، سیستم سرمایش دیتاسنتر باید به بار حرارتی تجهیزات و نیازهای جریان هوا توجه کند. کنترل دما، رطوبت و جریان هوا از ویژگی‌های مهم این نوع سیستم‌هاست. در محیط‌های حساس، امکان استفاده از سیستم‌های کنترل‌شده و قابل اطمینان‌تر اهمیت بیشتری دارد.

CRAC و CRAH

CRAC و CRAH از رایج‌ترین راهکارهای سرمایش اتاق تجهیزات دیتاسنتر هستند. CRAC مخفف Computer Room Air Conditioner است و یک سیستم سرمایش مکانیکی و مبتنی بر کمپرسور است. CRAH مخفف Computer Room Air Handler است و اغلب از آب سردشده برای خنک‌کردن هوا استفاده می‌کند. تفاوت این دو فقط در نام نیست؛ نوع سیستم تولید و انتقال سرمایش، زیرساخت موردنیاز و نحوه دفع گرما می‌تواند متفاوت باشد. انتخاب بین آن‌ها به طراحی تأسیسات، ظرفیت موردنیاز و زیرساخت موجود بستگی دارد.

چیلر

چیلر وظیفه تولید آب سرد موردنیاز سیستم سرمایش را بر عهده دارد و می‌تواند در ساختمان‌ها و دیتاسنترهایی استفاده شود که سرمایش آن‌ها بر پایه آب سرد طراحی شده است. در این ساختار، چیلر بخشی از یک سیستم بزرگ‌تر است و به‌تنهایی جایگزین تجهیزات توزیع هوا نمی‌شود. آب سرد تولیدشده باید به تجهیزات مناسب مانند CRAH برسد تا هوای محیط خنک شود. بنابراین هنگام بررسی چیلر باید کل زنجیره سرمایش، ظرفیت موردنیاز، تجهیزات جانبی، نحوه دفع حرارت و امکان افزونگی را در نظر بگیرید.

یونیت‌های In-Row

در سیستم In-Row، واحد سرمایش در میان ردیف رک‌ها قرار می‌گیرد و فاصله بین محل تولید سرمایش و تجهیزات IT کوتاه‌تر می‌شود. این نوع سرمایش برای محیط‌هایی که تراکم حرارتی رک‌ها بالاست گزینه مناسبی است؛ چون سیستم به جای اینکه تمام فضای اتاق را به یک شکل خنک کند، سرمایش را نزدیک‌تر به بار حرارتی توزیع می‌کند.

سیستم‌های سرمایش رک یا  Rack Cooling

در برخی محیط‌ها، تراکم حرارتی یک یا چند رک بسیار بیشتر از میانگین اتاق است. در چنین شرایطی ممکن است سرمایش عمومی اتاق برای این رک‌ها کافی نباشد. سیستم‌های Rack Cooling یا راهکارهای نزدیک به رک، سرمایش را مستقیم به محل بار حرارتی نزدیک می‌کنند. این روش می‌تواند برای رفع نقاط داغ یا پشتیبانی از رک‌های پرتراکم کاربرد داشته باشد. البته انتخاب این راهکار باید بر اساس بار حرارتی واقعی و طراحی جریان هوا انجام شود، نه فقط تعداد رک‌ها.

سیستم توزیع و هدایت جریان هوا

حتی اگر سیستم سرمایش ظرفیت کافی داشته باشد، توزیع نامناسب هوا می‌تواند باعث ایجاد نقاط داغ شود. بسته به طراحی اتاق، هوای خنک می‌تواند از طریق کف کاذب، کانال‌های سقفی، مسیرهای بالای رک یا روش‌های دیگر به تجهیزات برسد. در طراحی سیستم باید مشخص کنید هوای سرد از کجا وارد مسیر تجهیزات می‌شود و هوای گرم خروجی چگونه به سیستم سرمایش برمی‌گردد.

تجهیزات مدیریت Hot Aisle و Cold Aisle

چیدمان Hot Aisle/Cold Aisle یکی از اصول مهم مدیریت جریان هوا در دیتاسنتر است. در این روش، جلوی رک‌ها رو به یکدیگر قرار می‌گیرد و یک راهروی سرد تشکیل می‌شود؛ پشت رک‌ها نیز روبه‌روی هم قرار می‌گیرند و راهروی گرم شکل می‌گیرد. هوای سرد از جلوی تجهیزات وارد می‌شود و هوای گرم از پشت آن‌ها خارج می‌شود. برای جلوگیری بیشتر از مخلوط‌شدن هوای سرد و گرم، می‌توانید از تجهیزات Containment  استفاده کنید. این تجهیزات مسیر هوای گرم و سرد را تا حد ممکن از یکدیگر جدا می‌کنند.

سنسورهای دما و رطوبت

سیستم سرمایش بدون اندازه‌گیری دقیق شرایط محیطی نمی‌تواند به‌خوبی کنترل شود. سنسورهای دما و رطوبت در نقاط مختلف اتاق یا نزدیک ورودی رک‌ها نصب می‌شوند تا وضعیت واقعی محیط مشخص باشد. محل نصب سنسور هم مهم است؛ یک سنسور در نقطه‌ای که هوای سرد مستقیم به آن می‌رسد، وضعیت ورودی تمام سرورها را نشان نمی‌دهد.

سیستم مانیتورینگ محیطی

مانیتورینگ محیطی اطلاعات سنسورها را جمع‌آوری و وضعیت اتاق سرور را پایش می‌کند. این سیستم می‌تواند برای مواردی مانند دما، رطوبت، افزایش غیرعادی دما، خرابی یا توقف سیستم سرمایش و شرایط غیرعادی محیط هشدار ایجاد کند. در محیط‌های حساس، مانیتورینگ باعث می‌شود مشکل قبل از تبدیل شدن به یک اختلای جدی، شناسایی شود. در سیستم‌های جدیدتر، سنسورها می‌توانند با سامانه‌های مدیریت ساختمان یا مدیریت زیرساخت دیتاسنتر نیز یکپارچه شوند.

تجهیزات سرمایشی دیتاسنتر را چطور انتخاب کنیم؟

انتخاب سیستم سرمایش را نباید با سؤال «اتاق چند متر است؟» شروع کنید. متراژ مهم است، اما فقط یکی از اطلاعات موردنیاز برای طراحی است. برای انتخاب تجهیزات سرمایشی دیتاسنتر باید به موارد زیر دقت کنید:

اندازه اتاق و تعداد رک‌ها

اندازه اتاق روی طراحی جریان هوا و محل نصب تجهیزات اثر دارد. تعداد رک‌ها هم به شما کمک می‌کند حجم و آرایش تجهیزات را بهتر مشخص کنید. اما دو اتاق با متراژ یکسان می‌توانند نیاز سرمایشی متفاوتی داشته باشند؛ چون تعداد و نوع تجهیزات داخل رک‌ها متفاوت است.

بار حرارتی تجهیزات

مهم‌ترین سؤال این است که تجهیزات چه مقدار گرما تولید می‌کنند. توان مصرفی سرورها، ذخیره‌سازها، تجهیزات شبکه و سایر تجهیزات الکتریکی باید در برآورد بار حرارتی لحاظ شود. هرچه بار حرارتی بیشتر باشد، ظرفیت سرمایش موردنیاز نیز تغییر می‌کند. بنابراین تعیین ظرفیت کولر یا سیستم سرمایش فقط بر اساس متراژ، روش مناسبی برای طراحی دقیق نیست.

تراکم حرارتی رک‌ها

ممکن است بیشتر رک‌های یک اتاق بار حرارتی متوسطی داشته باشند، اما چند رک خاص به‌دلیل تجهیزات پردازشی پرتراکم، گرمای بسیار بیشتری تولید کنند. در این حالت، سرمایش یکنواخت کل اتاق مشکل را حل نمی‌کند و ممکن است به سرمایش نزدیک به رک یا In-Row نیاز باشد.

نوع کاربری؛ اتاق سرور یا دیتاسنتر

اتاق سرور یک شرکت کوچک با چند رک محدود با دیتاسنتری که تعداد زیادی رک و تجهیزات پرتراکم دارد، نیاز یکسانی ندارد. در محیط‌های کوچک ممکن است یک سیستم Precision Cooling متناسب با بار حرارتی کافی باشد؛ در محیط‌های بزرگ‌تر، سیستم مرکزی، CRAH، چیلر، توزیع هوا، Containment و تجهیزات مانیتورینگ می‌توانند بخشی از طراحی باشند.

امکان توسعه در آینده

اگر قرار است تعداد رک‌ها یا توان تجهیزات در آینده افزایش پیدا کند، ظرفیت توسعه سیستم سرمایش را از ابتدا در نظر بگیرید. سیستمی که امروز متناسب با بار موجود انتخاب شده اما هیچ ظرفیتی برای توسعه ندارد، ممکن است با اضافه‌شدن چند رک جدید نیاز به تغییرات اساسی پیدا کند.

افزونگی سیستم سرمایش

در یک اتاق سرور حساس، خرابی یک تجهیز سرمایشی نباید باعث توقف سرویس‌های IT شود. به همین دلیل، موضوع افزونگی باید در طراحی بررسی شود. تعداد تجهیزات پشتیبان و معماری افزونگی به اهمیت سرویس، اندازه محیط و سطح دسترس‌پذیری موردنیاز بستگی دارد. حتی اتاق UPS نیز در طراحی‌های حساس باید از نظر سرمایش و سطح افزونگی موردنیاز بررسی شود.

مصرف انرژی

سیستم سرمایش دیتاسنتر ممکن است بخش قابل‌توجهی از انرژی تأسیسات را مصرف کند. بنابراین فقط ظرفیت سرمایشی را بررسی نکنید؛ نحوه کنترل فن‌ها، مدیریت جریان هوا، امکان استفاده از هوای بیرون در شرایط مناسب و میزان بار واقعی سیستم نیز مهم است. برای مثال، فن‌های با سرعت متغیر می‌توانند متناسب با نیاز واقعی جریان هوا تنظیم شوند. مدیریت درست جریان هوا نیز با کاهش اختلاط هوای سرد و گرم می‌تواند به بهره‌وری بهتر کمک کند.

آیا کولر گازی معمولی برای اتاق سرور مناسب است؟

در بعضی اتاق‌های سرور کوچک ممکن است کولر گازی به‌عنوان راهکار سرمایش استفاده شود، اما نباید تصور کرد هر کولر گازی برای هر اتاق سروری مناسب است. سیستم‌های معمولی برای آسایش افراد طراحی می‌شوند، درحالی‌که اتاق سرور به کنترل پایدار شرایط محیطی و کارکرد متناسب با بار حرارتی تجهیزات نیاز دارد. مواردی مثل کارکرد مداوم، کنترل رطوبت، مدیریت جریان هوا، امکان مانیتورینگ، افزونگی و سرویس‌پذیری باید در انتخاب سیستم در نظر گرفته شوند.

اشتباهات رایج در سرمایش اتاق سرور

در ادامه با مهم‌ترین اشتباهات در انتخاب سیستم سرمایش اتاق سرور آشنا می‌شویم:

• انتخاب سیستم فقط بر اساس متراژ: متراژ به‌تنهایی بار حرارتی را مشخص نمی‌کند. تعداد تجهیزات، توان مصرفی و تراکم رک‌ها هم باید بررسی شوند.
• خنک‌کردن بیش از حد اتاق: دمای پایین‌تر همیشه به معنی سرمایش بهتر نیست. هدف، حفظ شرایط مناسب و پایدار برای تجهیزات است.
• بی‌توجهی به مسیر جریان هوا: اگر هوای گرم و سرد آزادانه با هم مخلوط شوند، بخشی از ظرفیت سیستم سرمایش هدر می‌رود و ممکن است نقاط داغ ایجاد شود.
• قرار دادن رک‌ها بدون توجه به Hot Aisle و Cold Aisle: نحوه چیدمان رک‌ها روی مسیر ورود و خروج هوا اثر مستقیم دارد. چیدمان صحیح یکی از پایه‌های مدیریت حرارتی دیتاسنتر است.
• حذف سنسورها و مانیتورینگ: ممکن است سیستم سرمایش روشن باشد، اما یک نقطه از اتاق به‌دلیل جریان هوای نامناسب بیش از حد گرم شود. بدون سنسور و مانیتورینگ، تشخیص این وضعیت سخت‌تر است.
• نادیده‌گرفتن توسعه آینده: اگر قرار است رک‌های جدید اضافه شوند، ظرفیت سرمایش و مسیر توزیع هوا باید امکان توسعه داشته باشد.
• بی‌توجهی به نگهداری: فیلترها، فن‌ها، تجهیزات سرمایشی، سنسورها و مسیرهای انتقال هوا به سرویس دوره‌ای نیاز دارند. حتی سیستم مناسبی که درست طراحی شده باشد، بدون نگهداری منظم ممکن است به‌تدریج عملکرد مطلوب خود را از دست بدهد.

آنچه درباره تجهیزات سرمایش دیتاسنتر و اتاق سرور آموختیم

تجهیزات برای سرمایش دیتاسنتر و اتاق سرور فقط یک دستگاه تولیدکننده سرما نیستند. یک سیستم مناسب باید بتواند گرمای تولیدشده توسط سرورها و تجهیزات شبکه را دفع کند، هوای خنک را به ورودی تجهیزات برساند، مسیر هوای گرم را مدیریت کند و وضعیت دما و رطوبت را به‌صورت مداوم پایش کند. بسته به شرایط محیط، این سیستم می‌تواند شامل  Precision Cooling،CRAC  یا CRAH، چیلر، In-Row، سرمایش رک، تجهیزات توزیع هوا، Hot Aisle  و  Cold Aisle، Containment، سنسورها و سیستم مانیتورینگ باشد. همیشه بهترین سیستم قوی‌ترین یا گران‌ترین سیستم نیست. انتخاب باید بر اساس بار حرارتی، تعداد و تراکم رک‌ها، نوع کاربری، مسیر جریان هوا، نیاز به افزونگی، مصرف انرژی و امکان توسعه آینده انجام شود. اگر برای طراحی، بهینه‌سازی یا رفع مشکل سرمایش اتاق سرور خود نیاز به بررسی تخصصی دارید، بهتر است قبل از خرید یا تعویض تجهیزات، شرایط محیط و بار حرارتی تجهیزات بررسی شود. کافیست در بخش خدمات طراحی اتاق سرور درخواستتان را ثبت کنید یا با شماره 0218363 تماس بگیرید.