מדברים על טכנולוגיית קירור מרכז הנתונים

הצמיחה המהירה של בניית מרכז הנתונים הובילה ליותר ויותר ציוד בחדר המחשבים, המספק סביבת קירור טמפרטורה ולחות קבועה למרכז הנתונים.

צריכת החשמל של הדאטה סנטר תגדל מאוד, ולאחריה עלייה פרופורציונלית במערכות הקירור, מערכות חלוקת החשמל, UPS והגנרטורים, מה שמציב אתגר גדול לצריכת האנרגיה של הדטה סנטר.

בתקופה שבה כל המדינה דוגלת בשימור אנרגיה והפחתת פליטות, אם מרכזי נתונים יצרכו באופן עיוור אנרגיה חברתית, הם ימשכו בהכרח את תשומת הלב של הממשלה והאנשים. לא רק שזה לא תורם לפיתוח עתידי של מרכזי נתונים, אלא גם נוגד את המוסר החברתי, ולכן צריכת האנרגיה הפכה לתוכן המודאג ביותר של בניית מרכזי נתונים.

על מנת לפתח מרכז נתונים, יש צורך להרחיב בהתמדה את היקפו ובהכרח להגדיל את הציוד. לא ניתן לצמצם זאת, אך יש לשפר את ניצול הציוד. חלק גדול נוסף מצריכת האנרגיה הוא פיזור חום. צריכת האנרגיה של מערכת מיזוג הדטה סנטר מהווה כמעט שליש מצריכת האנרגיה של כל הדאטה סנטר. אם תוכל לעבוד קשה יותר על זה, אפקט החיסכון באנרגיה של מרכז הנתונים ישתפר. מיד. אז אילו טכנולוגיות קירור זמינות במרכז הנתונים, ומהם כיווני הפיתוח העתידיים? התשובה תמצא במאמר זה.

מערכת קירור אוויר

מערכת ההתפשטות הישירה מקוררת האוויר הופכת למערכת מקוררת האוויר. במערכת מקוררת האוויר, מחצית מלולאת מחזור הקירור ממוקמת במזגן חדר המחשבים של מרכז הנתונים, והשאר נמצא במעבה המקורר באוויר החיצוני. החום בתוך חדר המכונות נסחט לתוך הסביבה החיצונית דרך הצינור שמשתמש בקרור כדי להסתובב. האוויר החם מעביר את החום לסליל המאייד, ולאחר מכן לקירור. נוזל הקירור בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה נשלח אל החוץ על ידי המדחס המעבה, ולאחר מכן מקרין את החום לאווירה החיצונית. למערכת קירור האוויר יעילות אנרגטית נמוכה יחסית ומפזרת חום ישירות על ידי הרוח. מנקודת מבט של קירור, צריכת האנרגיה העיקרית נוצרת על ידי המדחס, המאוורר הפנימי והקבל חיצוני מקורר אוויר. בשל הפריסה המרוכזת של היחידות החיצוניות, כאשר היחידות החיצוניות מופעלות כולן בקיץ, ברורה התופעה של הצטברות חום מקומית, מה שיפחית את יעילות הקירור ותשפיע על אפקט השימוש. יתרה מכך, לרעש של היחידה החיצונית המקוררת באוויר השפעה רבה יותר על הסביבה הסובבת, ונוטה להשפיע על תושבי הסביבה. לא ניתן להשתמש בקירור טבעי, והחיסכון באנרגיה נמוך יחסית. למרות שלמערכת קירור האוויר יש יעילות פיזור חום נמוכה וצריכת אנרגיה גבוהה, היא עדיין שיטת פיזור החום הנפוצה ביותר במרכזי נתונים.

מערכת קירור נוזלי

למערכות מקוררות אוויר יש את החסרונות הבלתי נמנעים שלהן. חלק ממרכזי הנתונים החלו לעבור לקירור נוזלי, והנפוץ ביותר הוא מערכות מקוררות מים. מערכת קירור המים מסירה את החום באמצעות החלפת צלחות, והקירור יציב. יש צורך במגדל קירור חיצוני או מצנן יבש כדי להחליף את המעבה להחלפת חום. קירור המים מבטל את היחידה החיצונית מקוררת האוויר, אשר פותרת את בעיית הרעש ומשפיעה מעט על הסביבה. מערכת קירור המים מורכבת יותר, יקרה וקשה לתחזוקה, אך היא יכולה לעמוד בדרישות הקירור והחיסכון באנרגיה של מרכזי נתונים גדולים. בנוסף לקירור מים, יש קירור שמן. בהשוואה לקירור מים, מערכת קירור שמן יכולה להפחית עוד יותר את צריכת האנרגיה. אם תאומץ מערכת קירור השמן, בעיית האבק איתה מתמודד קירור האוויר המסורתי לא תתקיים יותר, וצריכת האנרגיה תהיה נמוכה בהרבה. בניגוד למים, שמן הוא חומר לא קוטבי, אשר לא ישפיע על המעגל המשולב האלקטרוני ולא יפגע בחומרה הפנימית של השרת. עם זאת, מערכות קירור נוזליות תמיד היו רועמות וגשומות בשוק, ומעטים מרכזי הנתונים יאמצו שיטה זו. מכיוון שמערכת קירור הנוזל, בין אם זו טבילה או שיטות אחרות, מחייבת סינון של הנוזל כדי למנוע בעיות כמו הצטברות מזהמים, משקעים מוגזמים וצמיחה ביולוגית. עבור מערכות מבוססות מים, כמו אלו מערכות קירור נוזלי המשתמשות במגדלי קירור או אידוי וכדומה, בנפח נתון, יש צורך להתמודד עם בעיית המשקעים יחד עם פינוי הקיטור, ויש צורך להפרידם ולהפריד אותם." מרוקן" לסילוק, גם אז הטיפול בזה עלול לגרום לבעיות סביבתיות. מערכת קירור אדיאבטית או אדיאבטית.

טכנולוגיית קירור אידוי היא שיטה לקירור אוויר באמצעות ירידה בטמפרטורה. כאשר מים נתקלים באוויר חם זורם, הם מתחילים להתאדות ולהפוך לגז. פיזור חום אידוי אינו מתאים לחומרי קירור מזיקים לסביבה ועלות ההתקנה נמוכה. הוא אינו מצריך שימוש במדחסים מסורתיים, בעל צריכת אנרגיה נמוכה, ויש לו את היתרונות של חיסכון באנרגיה, שמירה על איכות הסביבה, חסכון ושיפור איכות האוויר בתוך הבית. מצנן האידוי הוא מאוורר גדול השואב אוויר חם אל כרית המים הרטובה. כאשר המים בפד הרטוב מתאדים, האוויר מתקרר ונדחק החוצה. ניתן לשלוט בטמפרטורה על ידי התאמת זרימת האוויר של המצנן. קירור אדיבטי משמעו שבתהליך עליית האוויר האדיאבטית יורד לחץ האוויר עם העלייה בגובה, ובלוק האוויר אכן פועל חיצונית עקב התרחבות הנפח שלו, מה שמביא לירידה בטמפרטורת האוויר עצמו. עבור מרכז הנתונים, שיטות הקירור הללו עדיין חדשות.

מערכת קירור סגורה

מכסה הרדיאטור של מערכת הקירור הסגורה אטום ומתווסף מיכל הרחבה. במהלך הפעולה, אדי נוזל הקירור נכנסים למיכל ההרחבה וזורמים חזרה לרדיאטור לאחר הקירור, מה שיכול למנוע כמות גדולה של איבוד אידוי של נוזל הקירור ולהעלות את טמפרטורת נקודת הרתיחה של נוזל הקירור. מערכת הקירור הסגורה יכולה להבטיח שהמנוע לא יצטרך להוסיף מי קירור במשך שנה עד שנתיים. בשימוש, יש להבטיח את האיטום כדי לקבל את האפקט. לא ניתן למלא את נוזל הקירור במיכל ההרחבה, מה שמותיר מקום להתרחבות. לאחר שנתיים של שימוש הוא יפורק ויסונן, והרכב ונקודת הקפאה יותאמו לפני המשך השימוש. סגור פירושו שזרימת האוויר אינה מספקת, מה שעלול לגרום בקלות לבעיות התחממות יתר מקומיות. קירור סגור משולב לרוב עם קירור מים או קירור נוזלי, וניתן להפוך את מערכת קירור המים גם למערכת סגורה, שיכולה לפזר חום בצורה יעילה יותר ולשפר את יעילות הקירור.

בנוסף לשיטות פיזור החום המתוארות לעיל, קיימות שיטות פיזור חום רבות ונפלאות, וחלקן אף הוכנסו לשימוש מעשי. לדוגמה, באמצעות פיזור חום טבעי, מרכז הנתונים נבנה במדינות נורדיות קרות או בנוי לקרקעית הים, והציוד במרכז הנתונים מקורר באמצעות"קור עמוק במיוחד". כמו מרכז הנתונים שבנתה פייסבוק באיסלנד, מיקרוסופט בונה מרכז נתונים מתחת לים. בנוסף, ניתן להשתמש בקירור מים ללא מים סטנדרטיים, מי ים, שפכים ביתיים או אפילו מים חמים יכולים לשמש לפיזור חום למרכז הנתונים. לדוגמה, עליבאבא משתמשת במים של אגם אלף האיים לפיזור חום. גוגל הקימה מרכז נתונים בחמינה, פינלנד שמשתמש במי ים לפיזור חום. eBay בנתה את מרכז הנתונים שלה במדבר. הטמפרטורה החיצונית הממוצעת של מרכז הנתונים היא כ-46 מעלות צלזיוס. .

האמור לעיל מציג את הטכנולוגיות הנפוצות לקירור מרכזי נתונים, שחלקן עדיין בתהליך של שיפור מתמיד והן עדיין טכנולוגיות מעבדה. למגמה העתידית של פיזור חום של מרכזי נתונים, בנוסף למרכזי מחשוב בעלי ביצועים גבוהים ומרכזי נתונים אחרים מבוססי אינטרנט, רוב מרכזי הנתונים יועברו למקומות עם מחירים נמוכים יותר ועלויות חשמל נמוכות יותר. על ידי אימוץ טכנולוגיות פיזור חום מתקדמות יותר, להפחית עוד יותר את עלויות התפעול והתחזוקה של מרכז הנתונים ולשפר את יעילות האנרגיה.