بازار سیستم‌های خنک‌کننده مرکز داده با سرعت فزاینده‌ای در حال رشد است؛ اکنون ایجاد خنک‌کننده در مراکز داده خود به صنعت مستقلی تبدیل شده است. هم‌اکنون تمرکز اصلی بر جایگزینی سیستم‌های مبتنی بر هوای خنک، با خنک‌کننده‌های مبتنی بر مایع است، چرا که این فناوری کارایی بسیار بالاتری دارد و از نظر اقتصادی مقرون به‌صرفه‌تر هستند. اما با وجود پیشرفت‌های بی‌وقفه‌ای که در توسعه فناوری خنک‌سازی مبتنی بر مایع بدست آمده است، همچنان استفاده از این سیستم‌ها با محدودیت‌هایی همراه است، چرا که حتی در پیشرفته‌ترین مراکز داده نیز مقداری از گرما همچنان به اطراف و درون اتاق‌های مرکز داده سرایت می‌کند. بنابراین، برای دفع این گرما همچنان نیازمند سیستم‌های مبتنی بر هواخنک هستیم.
درنتیجه، کارایی خنک‌کننده‌های مایع و نیاز به استفاده از خنک‌کننده‌های هوای خنک باعث می‌شود سامانه‌های خنک‌سازی هیبریدی با اقبال بیشتری میان طراحان و گردانندگان مراکز داده روبه‌رو شوند. بویژه که هر شیوه خنک‌سازی مزایا و معایب خاصی دارد؛ یکی کارایی بیشتری دارد و دیگری مصرف انرژی کمتری دارد یا تأثیر منفی کمتری بر محیط زیست به جا می‌گذارد. بنابراین، رویکرد دستیابی به مزیت‌های همه آنها به سامانه خنک‌کننده هیبریدی می‌رسد. در این نوع سیستم‌های سرمایشی، تکنیک‌های استفاده از هوای خنک و سیال برای خنک‌سازی با هم ترکیب می‌شوند. استفاده از این سیستم‌ها، بسته به کاربرد و میزان گرمای تولیدشده در مرکز داده، بهینگی قابل‌توجهی نسبت به انواع سامانه‌های صرفا هوای خنک یا مایع حاصل می‌کند.
خنک‌سازی هیبریدی در چند لایه
برخی از کنشگران حوزه مرکزداده نگاهی محدود به خنک‌کننده‌های هیبریدی دارند. آنها به این نوع فناوری‌ها بعنوان تأسیساتی نگاه می‌کنند که در آن از یک سیستم خنک‌کننده مبتنی بر مایع برای سرمایش زیرساخت‌های اصلی و رَک‌ها و از خنک‌کننده هوای خنک برای پایین نگه داشتن دمای اتاق استفاده می‌شود. در حالیکه ویژگی‌ها و نکات جزئی بیشتری در مورد این نوع خنک‌کننده‌ها وجود دارد.
در کنار داشتن یک مرکز داده با خنک‌کننده هیبریدی، می‌توان نوعی رویکرد ترکیبی را برای رک‌ها نیز بکار گرفت. یک مثال ساده استفاده از درهای پشتی حاوی مایع سرد است که می‌توانیم پشت رک‌ها قرار دهیم؛ با این کار این رک‌ها از یک خنک‌کننده هوای خنک نیز بهره خواهند برد.
استفاده از خنک‌کننده مستقیم بر تراشه (Direct-to-chip یا DTC) نیز رویکرد هیبریدی مناسبی برای گردش مایع سرد از طریق یک صفحه سرد و در تماس مستقیم با پردازنده و سایر نقاط داغ است. با این حال، مقداری از گرمای منتقل شده به مایع همچنان از فضای اتاق سر در می‌آورد و باید از یک خنک‌کننده هوای خنک برای دفع آن بهره بگیریم.
در سیستم خنک‌کننده غوطه‌ور که سرور، رک یا کل ردیف تجهیزات در یک مایع دی‌الکتریک غوطه‌ور می‌شوند نیز گرما در تماس مستقیم با مایع دفع می‌شود. اما مخزن حاوی تجهیزات فناوری اطلاعات پیوسته گرما را به اطراف انتقال می‌دهد. بنابراین در اینجا نیز لزوم استفاده از یک خنک‌کننده هواخنک برای دفع این گرما احساس می‌شود.
زمانی برای بهینه‌سازی خنک‌کننده‌های هوای خنک
استفاده از سیستم خنک‌کننده مایع و تثبیت آن بعنوان رویکرد اصلی، بهینه‌سازی فوق‌العاده‌ای را برای مراکز داده ایجاد می‌کند. با این حال، همانطور که پیشتر گفته شد، همیشه نیازی هر چند اندک به خنک‌کننده هوای خنک نیز خواهیم داشت و باید برای بهینه‌سازی عملکرد خنک‌کننده‌های مبتنی بر هوای خنک نیز چاره‌اندیشی کنیم.
همانگونه که ماده سیال در خنک‌کننده‌های ترکیبی برای کارایی بیشتر به مرور تغییر می‌کند و بهینه می‌شود، ارائه دهندگان سیستم‌های مبتنی بر هوای خنک نیز باید به بهینه‌سازی فرایند استفاده از این سیستم‌ها بادی بپردازند. واقعیت این است که چند دهه طول کشیده است تا اعداد PUE (شاخص بهره‌وری انرژی و اثربخشی) مرتبط با خنک‌کننده‌ها تا حد قابل توجهی کاهش یابد. ولی مدتی است این اعداد تغییر خاصی نکرده‌اند و حالا وقت آن است که با بهینه‌سازی فرایند سرمایش، روند کاهشی PUE در مراکز داده دوباره آغاز شود.
واحدهای مرکز داده از فن‌ها، کویل‌های خنک‌کننده، چیلرها و سایر تجهیزات برای گرمازدایی بهره می‌برند. هر یک از این عناصر باید بطور مجزا بهینه‌سازی شود. جریان هوا باید با دقت بیشتری اندازه‌گیری و شدت گرما در نقاط مختلف بررسی و علت افزایش یا کاهش در نواحی متمایز از مرکز داده بررسی شود.
بویژه، راهروهای جداکننده هوای گرم و سرد، پنل‌های کف، یونیت‌های خالی رَک و مواد درزگیری مورد استفاده برای جلوگیری از هدررفت هوای خنک باید با بررسی و نظارت بیشتری همراه باشند. برای نمونه، عملکرد ناکارامد یک چیلر می‌تواند سالیانه بیش از 190 هزار دلار به یک مرکز داده بزرگ ضرر وارد کند.
با کالیبره‌کردن حس‌گرهای نصب شده در نقاط مختلف خنک‌کننده، پمپ‌های آب چیلرها و نقاط لازم برای کنترل عملکرد آن می‌توان فشار وارد بر این تجهیزات را تا 20 درصد کاهش داد.
آینده سامانه‌های خنک‌سازی هیبریدی
انتظار می‌رود که روند استفاده از خنک‌کننده‌های مبتنی بر مایع در سال‌های آینده پیشرفت قابل‌توجهی داشته باشد. نظرسنجی اخیر موسسه آپتایم (Uptime) نشان می‌دهد 16 درصد از مدیران مراکز داده معتقدند که خنک‌کننده‌های مایع ظرف یک تا سه سال آینده به نخستین انتخاب مراکز داده تبدیل می‌شود. همزمان با فراگیری استفاده از خنک‌کننده‌های مایع، ترکیب آنها با خنک‌کننده‌های هوای خنک برای گرمازدایی از اتاق‌های سرور نیز هم‌اکنون اجتناب ناپذیر است. بنابراین، انتظار می‌رود آینده خنک‌سازی مراکز داده در چارچوب توسعه فناوری خنک‌سازی هیبریدی، استفاده از انواع مختلف مایعات و کاهش مصرف خنک‌کننده هوای خنک مکمل تعریف شود.
نوآوری در حوزه خنک‌کننده‌ها، مراکز داده را قادر به خدمات‌دهی بیشتر و پشتیبانی از محاسبات پیچیده‌تر می‌کند. سیستم‌های خنک‌سازی هیبریدی از نظر هزینه و عملکرد برای مراکز داده بسیار بصرفه هستند و از آنجا که تولیدکنندگان تجهیزات فناوری اطلاعات برای گرمازدایی از تراشه‌های پرقدرت خود به خنک‌کننده‌های بهینه و پایدار نیاز دارند، توسعه این تجهیزات در آینده با سرعت بیشتری ادامه خواهد داشت و انواع هیبریدی مزایای بیشتری ارائه خواهند کرد.
این مقاله ششم آبان 1404 در ماهنامه صنعت هوشمند منتشر شد.
