Search
Close this search box.

فهم كيفية عمل مركز البيانات

EOLIOS ، معرفة فريدة من نوعها في أوروبا

الخبره
متابعة التصفح:
جدول المحتويات
آخر أخبارنا:
مشاريعنا:
مجالات تدخلنا:
الملفات الفنية:

فهم كيفية عمل تكييف الهواء في مركز البيانات

مع زيادة كمية المعلومات ودرجة حوسبة عمليات العمل ، تصبح مسألة أمان هذه المعلومات أثناء التشغيل المتواصل للخوادم أكثر حدة. الفشل في هذا المجال يمكن تعليق جميع الأنشطة التجارية ويؤدي إلى خسائر فادحة. أحد المتطلبات الرئيسية للتشغيل المستقر للخوادم هو الحفاظ على درجة حرارة الهواء المثلى في حجم غرف الخادم ، والتي تتحقق باستخدام أنظمة خاصة تعتمد على أنظمة تكييف الهواء دقة.

إن تشغيل مركز البيانات يستهلك الكثير من الطاقة ، وغالبا ما يستهلك نظام التبريد طاقة (أو أكثر) من أجهزة الكمبيوتر التي يدعمها.

في هذه المقالة ، سنلقي نظرة على بعض تقنيات تبريد مركز البيانات الأكثر استخداما ، بالإضافة إلى الأساليب الجديدة لمحاكاة CFD.

تصميم الممر البارد / الممر الساخن

هذا هو تخطيط رف مركز البيانات ، والذي يستخدم صفوفا متناوبة من نوع “الممرات الباردة” و “الممرات الساخنة”.

يوجد أمام الرفوف موزعات للهواء البارد (عادة عبر شبكات) لتمتص الخوادم الهواء ، ثم تقوم الممرات الساخنة بإخلاء الحرارة من الجزء الخلفي من الخوادم. عادة ما يتم توصيل قنوات التهوية بسقف معلق يسحب الهواء الساخن من “الممرات الساخنة” لتبريده ، ثم يتم استنفاد الهواء المبرد في “الممرات الباردة” ، عبر أرضية أو قنوات مرتفعة (انظر الجزء الأكبر لبعض التصاميم).

يجب ملء رفوف الخادم الفارغة بألواح الغالق ، لمنع ارتفاع درجة الحرارة وتقليل كمية الهواء البارد الضائع. في الواقع ، يمكن أن يؤدي الفراغ الناتج عن عدم وجود خوادم إلى عمليات نقل الهواء الطفيلية بسبب اختلافات الضغط بين المناطق الساخنة والباردة. هذا الإزاحة للهواء الطفيلي هو طاقة مهدرة.

محاكاة CFD لتوزيع درجة حرارة الممر الساخن والبارد - مركز البيانات

نظام المياه المبردة

تستخدم هذه التقنية بشكل شائع في مراكز البيانات المتوسطة إلى الكبيرة.

يتم جلب الهواء في مركز البيانات بواسطة أنظمة مناولة الهواء ، والمعروفة باسم معالجة هواء غرفة الكمبيوتر (CRAH) ، و الماء المبرد (يتم توفيره بواسطة نظام تبريد خارج التثبيت) لتبريد درجة حرارة الهواء.

ما هو الفرق بين وحدات CRAC و CRAH؟

وحدات CRAC

تعمل وحدات CRAC مثل وحدات تكييف الهواء في المنازل. لديهم نظام تمدد مباشر وضواغط مدمجة في الوحدة مباشرة. أنها توفر التبريد عن طريق نفخ الهواء على مبادل تبريد مملوء بغاز التبريد. يحافظ المبرد على حالته الباردة بفضل الضاغط الموجود داخل الوحدة. ثم يتم طرد الحرارة الزائدة بمزيج من الجليكول أو الماء أو الهواء. في حين أن معظم وحدات CRAC عادة ما توفر فقط حجما ثابتا وتعدل فقط التشغيل / الإيقاف ، يتم تطوير نماذج جديدة تسمح بتغيرات تدفق الهواء.

هناك طرق مختلفة لوضع وحدات CRAC ، ولكن عادة ما يتم تثبيتها مقابل الممرات الساخنة لمركز البيانات. هناك ، يطلقون الهواء المبرد من خلال الثقوب في الأرضية المرتفعة (الشبكات ، أو الثقوب في ألواح الأرضيات) ، مما يؤدي إلى تبريد خوادم الكمبيوتر.

وحدات كراه

تعمل وحدات CRAH كوحدات مناولة هواء المياه المبردة المثبتة في معظم مباني المكاتب. أنها توفر التبريد عن طريق نفخ الهواء على مبادل تبريد مملوء بالماء المبرد. عادة ما يتم توفير المياه المبردة بواسطة “مبردات المياه” – والمعروفة باسم محطة المياه المبردة. يمكن لوحدات CRAH تنظيم سرعة المروحة للحفاظ على ضغط ثابت محدد ، مما يضمن بقاء مستويات الرطوبة ودرجة الحرارة مستقرة.

يمكن تحقيق إنتاج الماء المبرد عن طريق التمدد المباشر أو عن طريق DRY من نوع التبريد الكاظم للحرارة ، وهو أكثر كفاءة في استخدام الطاقة.

ما هي درجة الحرارة المثلى لمركز البيانات؟

تحتوي غرف الخوادم ومراكز البيانات على مزيج من الهواء الساخن والبارد – تقوم مراوح الخادم بطرد الهواء الساخن أثناء التشغيل ، بينما يجلب تكييف الهواء وأنظمة التبريد الأخرى الهواء البارد لمواجهة كل هواء العادم الساخن. لطالما كان الحفاظ على التوازن الصحيح بين الهواء الساخن والبارد أمرا بالغ الأهمية للحفاظ على توفر مركز البيانات. إذا أصبح مركز البيانات ساخنا جدا ، فإن الجهاز يكون أكثر عرضة للفشل . غالبا ما يؤدي هذا الفشل إلى التوقف عن العمل وفقدان البيانات وفقدان الإيرادات.

في أواخر القرن العشرين ، كان نطاق درجة الحرارة الموصى به لمركز البيانات 20-24 درجة مئوية. هذا هو النطاق الذي أوصت به الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء (ASHRAE) باعتباره الأمثل لأقصى قدر من توافر المعدات وعمرها. سمح هذا النطاق باستخدام أفضل ووفر مساحة عازلة كافية في حالة تعطل تكييف الهواء.

منذ عام 2005 ، أصبحت معايير جديدة ومعدات أفضل متاحة ، وكذلك تحسين التفاوتات لنطاقات درجات الحرارة الأعلى. أوصت ASHRAE الآن بنطاق درجة حرارة تشغيل مقبول من 18 درجة إلى 27 درجة مئوية.

كما أن ارتفاع درجات الحرارة عند مدخل الخادم يجعل استخدام تبريد مجاني أو تبريد مجاني (الأنظمة التي تستخدم الهواء الخارجي لنفخ الهواء النقي في الغرفة أو تبريد الماء بدلا من المبرد) أكثر إثارة للاهتمام، خاصة في المناطق المعتدلة، مثل فرنسا. في الواقع ، مع ضبط درجة الحرارة على 25 درجة مئوية في الغرفة ، بدلا من 15 درجة مئوية ، تكون فترات السنة التي يمكن خلالها استخدام التبريد المجاني ، دون تنشيط تكييف الهواء ، أطول بكثير. هذا يولد وفورات كبيرة في الطاقة وتحسين PUE (فعالية استخدام الطاقة). الأمر نفسه ينطبق على التبريد الحر ، والذي يمكن استخدامه بشكل متكرر على مدار العام ، لتبريد حلقات المياه ، مع ضبط درجات الحرارة الآن على 15 درجة مئوية بدلا من 7 درجات مئوية للمياه.

ما هي مشاكل درجة الحرارة المحددة المرتفعة جدا في مركز البيانات؟

لسوء الحظ ، يمكن أن تقلل درجات حرارة التشغيل المرتفعة من وقت رد الفعل في حالة الارتفاع السريع في درجات 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 حارا جدا؟

عندما ترتفع درجة الحرارة داخل مركز البيانات كثيرا ، يمكن أن ترتفع درجة حرارة الجهاز بسهولة. هذا يمكن أن يتلف الخوادم. يمكن أن تفقد البيانات ، مما يتسبب في مشاكل كبيرة للشركات التي تعتمد على خدمات مركز البيانات. لهذا السبب تحتاج جميع مراكز البيانات إلى وجود أنظمة تبريد للتغلب على فترة الأزمات أو الصيانة.

ماذا يحدث إذا فشلت أنظمة تكييف الهواء؟

اعتمادا على كثافة الطاقة المثبتة ، يمكن أن تكون الزيادة في درجات حرارة الهواء داخل غرفة الخادم سريعة للغاية. أثناء محاكاة انقطاع التيار الكهربائي ، نلاحظ عموما زيادة تبلغ حوالي 1 درجة مئوية في الدقيقة. ينتج عن هذا خطر كبير لتدهور الأجهزة وفقدان البيانات إذا لم يتم تحديد أبعاد أنظمة التكرار والأمان بشكل صحيح. من ناحية أخرى ، يمثل وقت إعادة التشغيل والتنشيط الكامل لضواغط الأنظمة المناخية تحديا للقاعات الأكثر تطلبا. لتأخير آثار ارتفاع درجات الحرارة ، هناك أنظمة القصور الذاتي التي تخزن الطاقة الحرارية لبضع دقائق من أجل سلاسة 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 لمعدات تكنولوجيا المعلومات. باستخدام هذه المعلومات ، يمكن لموظفي تكنولوجيا المعلومات والموقع تحسين كفاءة تدفق الهواء وزيادة سعة التبريد إلى أقصى حد.

دراسة النقاط الساخنة في مركز البيانات

مراكز البيانات: حول نفس الموضوع