در این نوشتار به نحوه عملکرد تجهیزات خنک‌کننده بدون آب در مراکز داده پرداخته‌ایم که چرا گاهی استفاده از انواع بدون دخالت آب بصرفه‌تر و کاراتر از خنک‌کننده‌های آبی و بادی است. همچنین، بهترین راهبرد برای انتخاب سیستم خنک‌کننده مرکز داده را تبیین کرده‌ایم.
کدام روش خنک‌کننده مرکز داده بهینه است؟
اکنون سه روش معمول خنک‌کننده مرکز داده برای کاهش دمای تجهیزات در مراکز داده وجود دارد:
روش گردش هوا: این ساده‌ترین و معمول‌ترین راه برای خنک‌کردن یک مرکز داده است، اما کمترین کارایی را دارد زیرا میزان تأثیرگذاری هوا برای گرمازدایی بسیار کمتر از تأثیرگذاری آب است.
روش گردش آب: این روش بسیار کارامدتر از سیستم خنک‌کننده بادی است، اما پیاده‌سازی آن نیز گران‌تر تمام می‌شود و در ادامه هزینه‌های بیشتری را به شرکت تحمیل می‌کند که بیشتر آن، هزینه‌های تعمیر و نگهداری است. همچنین، سیستم خنک‌کننده آبی حجم بالایی از آب مصرف می‌کند که این موضوع یک چالش‌های زیست‌محیطی در پی دارد.
روش غوطه‌ورسازی در یک مایع غیررسانا: این روش را با نام خنک‌کننده غوطه‌وری (Immersion Cooling) می‌شناسند. این رویکرد از دو روش قبلی کارامدتر است، اما گران‌ترین روش خنک‌کننده مرکز داده بشمار می‌آید.
بنابراین اگر به دنبال انتخاب گزینه میانه بین کارایی مطلوب و هزینه آن باشیم، باید سراغ خنک‌کننده‌های آبی برویم.
خنک‌سازی مرکز داده با روش گردش آب چقدر با پایداری سازگار است؟
از منظر پایداری، مزیت اصلی خنک‌کننده آبی این است که انرژی کمتری نسبت به خنک‌کننده بادی مصرف می‌کند. اما خنک‌کننده‌های آبی از منابع آب بیشتری استفاده می‌کنند. بویژه در مناطقی که دسترسی به آب با محدودیت‌های بیشتری همراه است، خنک‌کننده آبی مزیت پایداری حاصل از مصرف انرژی کمتر را با مصرف بالای آب از دست می‌دهد.
خنک‌کننده‌های آبی شاید فقط یک بار از آب مورد استفاده در مسیرهای خنک‌سازی بصورت بازیابی بهره ببرند و پس از آن، آب به خارج از سیستم تهویه هدایت می‌شود. بنابراین در مراکز داده بزرگ، بخصوص در مناطق گرم، حجم آب مصرفی می‌تواند بسیار قابل‌توجه و حتی تهدیدی برای منابع آب محل استقرار مرکز داده باشد.
برای نمونه، در هر مرکز داده گوگل که از خنک‌کننده‌های آبی استفاده می‌کند روزانه بیشتر از 1700 متر مکعب آب مصرف می‌شود. این میزان مصرف معادل با مصرف روزانه حدود 1500 واحد مسکونی در کشورهای غربی است. مهم‌تر اینکه بیشتر آب مصرفی به معنی واقعی کلمه مصرف می‌شود و روند بازیافت و بازگشت خاصی برای آن وجود ندارد.
این موضوع در ایران که با ابرچالش کمبود آب رو‌به‌رو هستیم و دسترسی به آب‌های شیرین و زیرزمینی کم و کمتر شده است، اهمیت دوچندانی دارد. بنابراین، شرکت‌ها باید به دنبال گزینه‌های جایگزین آب برای خنک‌کننده مرکز داده خود باشند.
جایگزین خنک‌کننده‌های آبی چیست؟
در مواجهه با چالش مصرف بالای آب در سیستم‌های خنک‌کننده‌های آبی، مراکز داده چند انتخاب پیش‌رو دارند.
نخستین جایگزین، استفاده از خنک‌کننده‌های بادی است، اما این انتخاب، چالش‌های پایداری خاص خود را نیز دارد. با این حال، اگر شرکت بتواند از انرژی‌های تجدیدپذیر برای تأمین انرژی الکتریکی بهره بگیرد، احتمالا تاثیر منفی زیست‌محیطی استفاده از خنک‌کننده بادی تا حدود بسیار زیادی کاهش می‌یابد.
گزینه دیگر، استفاده از خنک‌کننده‌های غوطه‌وری است، یعنی تجهیزات مرکز داده را در مایعی رسانا غوطه‌ور کنند. با وجود مزایایی مانند بهره‌وری بالا، این گزینه برای شرکت بسیار گران‌قیمت است و شاید هر مرکز داده‌ای بودجه کافی برای پشتیبانی از چنین سیستم خنک‌کننده مرکز داده‌ای را نداشته باشد.
گزینه سوم اتخاذ شکل اصلاح‌شده‌ای از سیستم خنک‌کننده آبی با نام خنک‌کننده بدون آب یا Zero-Water است. در این سیستم‌های خنک‌کننده مرکز داده، آب از راه یک حلقه مصرف به گردش در می‌آید و دفعات استفاده از هر گالن آب در مدار را به شدت بالا می‌برند. در نتیجه، میزان هدررفت آب کاهش می‌یابد، ضمن اینکه بهره‌وری آن همچنان در سطح خنک‌کننده‌های آبی معمولی حفظ می‌شود. میزان آبی که در این نوع خنک‌کننده‌های اصلاح‌شده صرفه‌جویی می‌شود بسیار قابل‌توجه است. برای مثال، شرکت نوا دیتاسنترز (Novva Data Centers) توانسته است با نصب خنک‌کننده بدون آب در یکی از تأسیسات با مساحت بیشتر از 3700 متر مربع، میزان مصرف را به کمتر از 38 متر مربع در روز کاهش دهند. در واقع، منبع اصلی خنک‌کننده با ظرفیت 38 متر مربع شروع می‌کند و برای بازه‌ای قابل توجه، بدون تخلیه این آب ورودی به فعالیت ادامه می‌دهد.
استفاده از چنین سیستم پایداری باعث کاهش فشار به منابع آبی منطقه می‌شود؛ بخصوص به این دلیل که فاضلاب تولید شده از سیستم خنک‌کننده آبی به کمترین مقدار می‌رسد. افزون بر این، مصرف انرژی مرکز داده نیز بطور غیرمستقیم کاهش می‌یابد، زیرا انرژی کمتری برای پاکسازی آب تخلیه‌شده و ایمن‌سازی فاضلاب حاصل نیز مصرف می‌شود.
گزینش سیستم خنک‌کننده به فراخور اقلیم مرکز داده
بطور کلی، در مناطقی که با بحران آب دست و پنجه نرم نمی‌کنند، خنک‌کننده‌های آبی برای مراکز داده همچنان نخستین به حساب می‌آیند؛ بخصوص به این علت که استقرار و بهره‌برداری از آنها پیچیدگی کمتری دارد. اما با توجه به اینکه توزیع جغرافیایی مراکز داده در مناطق مختلف است، همیشه مناطقی وجود دارند که استفاده از خنک‌کننده آبی در آنها یک چالش زیست‌محیطی غیرقابل چشم‌پوشی ایجاد می‌کند. در چنین مراکز داده‌ای، استفاده از راهکارهای خنک‌کننده مرکز داده جایگزین مانند خنک‌کننده بدون آب، گزینه بهینه‌تر و پایدارتری خواهد بود.
این مقاله دوم اردیبهشت 1405 در نشریه صنعت هوشمند منتشر شد.
