Search
Close this search box.

فهم كيفية عمل مركز البيانات

EOLIOS، خبرة فريدة من نوعها في أوروبا

الخبرة
مواصلة التصفح :
جدول المحتويات
آخر أخبارنا :
مشاريعنا :
مجالات خبرتنا :
الملفات الفنية :

فهم كيفية عمل تكييف هواء مركز البيانات

مع الزيادة في كمية المعلومات ودرجة حوسبة إجراءات العمل، أصبحت مسألة أمن هذه المعلومات أثناء تشغيل الخوادم دون انقطاع أكثر فأكثر حدة.
فالفشل في هذا المجال يمكن أن يوقف جميع أنشطة العمل ويؤدي إلى خسائر فادحة. أحد الشروط الرئيسية للتشغيل المستقر للخوادم هو الحفاظ على درجة الحرارة المثلى للهواء في غرف الخوادم، وهو ما يتحقق باستخدام أنظمة خاصة تعتمد على أنظمة تكييف الهواء الدقيقة.

إن تشغيل مركز البيانات يستهلك الكثير من الطاقة، وغالباً ما يستهلك نظام التبريد نفس القدر (أو أكثر) من الطاقة التي تستهلكها أجهزة الكمبيوتر التي يدعمها.

في هذه المقالة، نلقي نظرة على بعض تقنيات تبريد مراكز البيانات الأكثر استخدامًا، بالإضافة إلىالأساليبالجديدة لمحاكاة CFD.

تصميم الممر البارد/الممر الساخن

هذا هو تخطيط رف مركز البيانات، باستخدام صفوف متناوبة من “الممرات الباردة” و”الممرات الساخنة”.

توجد أمام الرفوف ناشرات هواء بارد (عادةً عبر شبكات) بحيث يمكن للخوادم سحب الهواء، ثم تقوم الممرات الساخنة بإخلاء الحرارة من خلف الخوادم.
يتم توصيل مجاري الهواء بشكل عام بسقف زائف يأخذ الهواء الساخن من “الممرات الساخنة” ليتم تبريده، ثم يتم تفريغ الهواء المبرد إلى “الممرات الباردة”، عبر أرضية أو قنوات زائفة (انظر فضفاضة لبعض التصاميم).

يجب ملء رفوف الخوادم الفارغة بألواح تفريغ لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتقليل كمية الهواء البارد المهدر.
في الواقع، يمكن أن يؤدي الفراغ الناتج عن عدم وجود خوادم إلى نقل الهواء الطفيلي، نظرًا لاختلافات الضغط بين المناطق الساخنة والباردة.
حركة الهواء الطفيلية هذه هي طاقة مهدرة.

محاكاة CFD لتوزيع درجة حرارة الممر الساخن والبارد - مركز البيانات

نظام المياه المبردة

تُستخدم هذه التقنية بشكل شائع في مراكز البيانات المتوسطة والكبيرة.

يتم توفير الهواء في مركز البيانات عن طريق أنظمة مناولة الهواء، والمعروفة باسم أنظمة مناولة هواء غرفة الكمبيوتر (CRAH)، ويتم استخدام الماء المبرد (الذي يوفره نظام تبريد خارج المنشأة) لتبريد درجة حرارة الهواء.

ما الفرق بين وحدات CRAC و CRAH؟

وحدات CRAC

تعمل وحدات CRAC بنفس طريقة عمل وحدات تكييف الهواء المنزلية.
فهي تحتوي على نظام تمدد مباشر وضواغط مدمجة مباشرة في الوحدة.
وهي توفر التبريد عن طريق نفخ الهواء فوق مبادل تبريد مملوء بغاز التبريد.
يتم الاحتفاظ بغاز التبريد بارداً بواسطة ضاغط داخل الوحدة.
ثم يتم طرد الحرارة الزائدة بواسطة خليط من الجليكول أو الماء أو الهواء.
في حين أن معظم وحدات CRAC توفر بشكل عام حجمًا ثابتًا فقط وتقوم فقط بتعديل التشغيل/إيقاف التشغيل، يتم تطوير نماذج جديدة تسمح بتغييرات في تدفق الهواء.

هناك طرق مختلفة لوضع وحدات CRAC، ولكن يتم تركيبها بشكل عاممقابل الممرات الساخنة في مركز البيانات.
وهناك، تقوم بإطلاق الهواء المبرد من خلال الثقوب في الأرضية المرتفعة (شبكات أو ثقوب في بلاط الأرضية)، لتبريد خوادم الكمبيوتر.

وحدات CRAH

تعمل وحدات CRAH مثل وحدات مناولة الهواء المبرد بالمياه المبردة المركبة في معظم مباني المكاتب.
فهي توفر التبريد عن طريق نفخ الهواء فوق مبادل تبريد مملوء بالماء المبرد.
وعادةً ما يتم توفير المياه المبردة بواسطة “مبردات المياه” – والمعروفة باسم محطة المياه المبردة.
يمكن لوحدات تبريد الهواء المبرد أن تنظم سرعة المروحة للحفاظ على ضغط ثابت محدد، مما يضمن ثبات مستويات الرطوبة ودرجة الحرارة.

يمكن إنتاج المياه المبردة عن طريق التمدد المباشر أو عن طريق أنظمة التبريد الجاف الثابت، والتي تعتبر أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

ما هي درجة الحرارة المثلى لمركز البيانات؟

تحتوي غرف الخوادم ومراكز البيانات على مزيج من الهواء الساخن والبارد – حيث تقوم مراوح الخوادم بطرد الهواء الساخن أثناء التشغيل، بينما يقوم تكييف الهواء وأنظمة التبريد الأخرى بجلب هواء بارد لمقاومة أي هواء ساخن عادم.
لطالما كان الحفاظ على التوازن الصحيح بين الهواء الساخن والبارد أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على تشغيل مراكز البيانات.
إذا أصبح مركز البيانات ساخنًا جدًا، فإن المعدات معرضة لخطر التعطل بشكل أكبر.
وغالباً ما يؤدي هذا العطل إلى التوقف عن العمل وفقدان البيانات وفقدان الإيرادات.

في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين، كان نطاق درجة الحرارة الموصى به لمركز البيانات يتراوح بين 20 و24 درجة مئوية.
وكان هذا النطاق هو النطاق الذي أوصت به الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) باعتباره النطاق الأمثل لتحقيق أقصى قدر من توافر المعدات وعمرها الافتراضي.
وقد أتاح هذا النطاق استخداماً أفضل ووفر مساحة احتياطية كافية في حالة تعطل تكييف الهواء.

ومنذ عام 2005، أصبحت المعايير الجديدة والمعدات الأفضل متاحة، كما تحسنت التفاوتات المسموح بها لنطاقات درجات الحرارة الأعلى.
وفي الواقع أوصت الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتهوية الحرارية (ASHRAE) الآن بنطاق درجة حرارة تشغيل مقبولة تتراوح بين 18 درجة و27 درجة مئوية.

كما أن الارتفاع في درجات حرارة مدخلات الخادم يجعل استخدام التبريد الحر أو التبريد الحر (الأنظمة التي تستخدم الهواء الخارجي لنفخ الهواء النقي في الغرفة أو تبريد الماء بدلاً من المبرد) أكثر جاذبية، خاصة في المناطق المعتدلة مثل فرنسا.
مع ضبط درجة حرارة الغرفة على 25 درجة مئوية بدلاً من 15 درجة مئوية، فإن الفترات التي يمكن فيها استخدام التبريد الحر خلال العام دون تفعيل نظام تكييف الهواء تكون أطول بكثير. وهذا يؤدي إلى توفير كبير في الطاقة وتحسين في فعالية استخدام الطاقة (PUE).
وينطبق الأمر نفسه على التبريد الحر، الذي يمكن استخدامه بشكل متكرر أكثر على مدار العام لتبريد حلقات المياه، مع تثبيت نقاط ضبط درجة الحرارة الآن عند 15 درجة مئوية بدلاً من 7 درجات مئوية للمياه.

ما هي المشاكل المرتبطة بارتفاع درجة الحرارة في مركز البيانات؟

ولسوء الحظ، يمكن أن يؤدي ارتفاع درجات حرارة التشغيل إلى تقليل وقت الاستجابة في حالة الارتفاع السريع في درجة الحرارة بسبب فشل وحدة التبريد.
يتعرض مركز البيانات الذي يحتوي على خوادم تعمل في درجات حرارة أعلى لخطر حدوث أعطال فورية متزامنة في الأجهزة.
تؤكد لوائح ASHRAE الأخيرة على أهمية المراقبة الاستباقية لدرجة الحرارة البيئية داخل غرف الخوادم.

ماذا يحدث إذا كان الجو حارًا جدًا؟

عندما ترتفع درجة الحرارة داخل مركز البيانات أكثر من اللازم، يمكن أن ترتفع درجة حرارة المعدات بسهولة.
قد يؤدي ذلك إلى تلف الخوادم.
وقد يؤدي ذلك إلى فقدان البيانات، مما يسبب مشاكل كبيرة للشركات التي تعتمد على خدمات مركز البيانات.
لهذا السبب يجب أن تحتوي جميع مراكز البيانات على أنظمة تبريد يمكنها تحمل فترة الأزمات أو الصيانة.

ماذا يحدث إذا تعطلت أنظمة تكييف الهواء؟

اعتمادًا على كثافة الطاقة المركبة، يمكن أن يكون ارتفاع درجات حرارة الهواء داخل غرفة الخادم سريعًا للغاية.
في عمليات محاكاة انقطاع التيار الكهربائي، نلاحظ بشكل عام ارتفاعًا يبلغ حوالي 1 درجة مئوية في الدقيقة. والنتيجة هي خطر كبير لتدهور الأجهزة وفقدان البيانات إذا لم يتم تحديد أبعاد أنظمة التكرار والأمان بشكل صحيح.
من ناحية أخرى، يمثل الوقت المستغرق لإعادة تشغيل وتفعيل الطاقة الكاملة لضواغط النظام المناخي مشكلة في القاعات الأكثر تطلباً.
ولتأخير تأثيرات ارتفاع درجات الحرارة، هناك أنظمة القصور الذاتي التي تخزن الطاقة الحرارية لبضع دقائق لتلطيف منحنى ارتفاع درجة الحرارة.

Play Video

لماذا إجراء محاكاة CFD لمركز البيانات؟

توفر محاكاة CFD معلومات عن العلاقة بين تشغيل الأنظمة الميكانيكية والتغيرات في الحمل الحراري على معدات تكنولوجيا المعلومات.
وبفضل هذه المعلومات، يمكن لموظفي تكنولوجيا المعلومات وموظفي الموقع تحسين كفاءة تدفق الهواء وزيادة سعة التبريد إلى أقصى حد.

دراسة النقاط الساخنة في مركز البيانات

مراكز البيانات: حول نفس الموضوع

الدراسة الحرارية للمباني الفنية

تقدم EOLIOS حلول التحسين الحراري المصممة خصيصاً للغرف التقنية لمراكز البيانات.

التعرف على المزيد

محاكاة CFD الخارجية لمراكز البيانات

تتشارك أنظمة طرد الحرارة مع المولدات، وتوضح EOLIOS كيفية ضمان عملها بشكل صحيح.

التعرف على المزيد

محاكاة حريق مركز البيانات

التحليل الشامل وتحديد المخاطر واقتراح الحلول المناسبة لحماية مراكز البيانات

التعرف على المزيد