مزایای سیستم‌های خنککنندهی اینرو
نسبت به سیستم‌های خنککنندهی محیطی (CRAC&CRAH)
مزایای سیستم‌های خنککنندهی اینرو
نسبت به سیستم‌های خنککنندهی محیطی (CRAC&CRAH)
هدف اصلی هر سیستم خنککنندهی مرکزی، حذف گرمای تولید‌شده توسط تجهیزات آی‌تی با استفاده از روشی بهینه برای مصرف انرژی است. اغلب تجهیزات آی‌تی در مرکزداده، قادر به تحمل دمای پیشنهادی آشوره[2] حداکثر تا دمای 27 درجه‌ی سانتی‌گراد هستند. با استفاد از تجهیزات اینرو، قادر به ایجاد یک مرکزداده هستیم که دارای عملکرد خوب بوده و از نظر محیطی با دما های بالا در محدوده دمای اتاق، سازگار باشد.درحالیکه سیستم‌های خنککنندهی محیطی CRAC&CRAH قادر به ایجاد تعادل دمایی در دماهای پایین‌تر اتاق بودند. ما می‌توانیم خنک‌کنندهای موردنیاز را به رَک‌ها[3] نزدیک کنیم چرا که آنها منابع تولید گرما هستند. بنابراین انرژی برای خنک‌کردن تمام اتاق، هدر نخواهد رفت و ظرفیت خنک‌کنندگی صرف رک‌ها خواهد شد که منابع واقعی تولید گرما هستند. پیشنهاد می‌شود تا سیستم‌های خنککنندهی اینرو بصورت ترکیبی در کنار دالان‌های سرد و گرم[4]، استفاده شوند و بدین صورت عملکرد خنک‌کنندگی ازنظر مصرف انرژی، بهینه و کارآمد شود. برای اطمینان از اینکه واحد خنککنندهی اینرو به درستی هوای گرم را از تجهیزات آی‌تی، دریافت می‌کند، بایستی اتاق DC به همراه سیستم دالان سرد/گرم، طراحی شود. این روش طراحی اصولی برای مرکز داده، بمنظور ایجاد بالاترین کارآیی در سیستم خنک‌کنندگی، انجام می‌شود.
مزایای سیستم‌های خنککنندهی اینرو نسبت به سیستم‌های خنککنندهی محیطی (CRAC&CRAH)
هدف اصلی از خنککنندهی اینرو، جذب گرما از تجهیزات آی‌تی بوسیله‌ی دالان گرم و خنثی نمودن گرما، قبل از ورود آن به فضای اتاق است. ورود هوای گرم به مرکز داده، دلیل اصلی مشکلات دمایی و ایجاد نقاط گرم است. از بین بردن گرما توسط تجهیزات خنک‌کننده (یا نحوه‌ی تامین هوای خنک در ورودی‌های هوا برای تجهیزات آی‌تی) معیاری برای اندازه‌گیری میزان کارآمدی خروج هوا از تجهیزات گرم آی‌تی است، که این روش، شاخص جذب (1) نامیده می‌شود. شاخص جذب، منحصرا براساس الگوهای جریان هوا، کار می‌کند که با تامین هوای خنک یا جذب هوای گرم از رَک، مرتبط است. شاخص جذب، اساسا معیاری مبتنی بر رَک است و دارای مقداری مابین 0% الی 100% است. مقادیر بالاتر به معنی عملکرد بالای خنک‌کنندگی و مقیاس‌پذیری معماری خنک‌کننده است. خنک‌کننده‌های اینرو درصورتی که نزدیک به منبع گرما، قرار بگیرند، دارای بالاترین مقادیر شاخص جذب هوای گرم، خواهند بود و مکان آنها بایستی مابین رک‌ها باشد تا قادر به جذب بیشترین هوای خروجی، قبل از ورود هوای گرم به اتاق باشند. خنک‌کننده‌های اینرو دارای ظرفیت‌های مختلفی هستند و قادر به تامین هوای سرد حتی بیش از میزان مورد نیاز در دالان سرما هستند. وقتی که سیستم درحالت تعادل، قراردارد، دمای تامین‌شده توسط خنک‌کننده، برابر با دمای ورودی به تجهیزات آی‌تی است. وقتی که تجهیزات کمکی (یعنی دستگاه‌های مستقل) به قسمت بیرونی دالان، نصب می‌شوند، دمای کلی محیط اتاق به دلیل مخلوط شدن با هوای گرم، بالا می‌رود. در این مواقع واحدهای خنککنندهی ردیفی این میزان افزایش دما را تشخیص داده و ظرفیت خنک‌کننده را بمنظور ازبین بردن هوای گرم، افزایش می‌دهند. این افزایش ظرفیت خنک‌کنندگی با افزایش جریان هوا (خنک‌کننده‌های ردیفی، سرعت پنکه یعنی پنکه‌های کنترل‌شونده توسط EC را افزایش می‌دهند) و کاهش دمای هوا (خنککنندهی ردیفی، جریان دریچه‌ی آب سرد را افزایش می‌دهد) تامین می‌شود.
شکل3، شکل 4، جران هوا در واحد خنککنندهی اینرو، جران هوای گرم و سرد درون دالان سرد (1) J.W. VanGilder)، S.K. Shrivastava). شاخص جذب: میعاری برای عملکرد خنککنندهی رَک مبتنی بر جریان هوا، منتشر شده توسط مجله‌ی ASHRAE Transactions 2007، نسخه‌ی 113، قسمت 1 (مزایای سیستم‌های خنککنندهی اینرو در مقابل سیستم‌های خنککنندهی محیطی (CRAC&CRAH) مقاله‌ی 101، بازبینی 03)
خنککنندهی اینرو در مقایسه با خنک‌کننده‌های محیطی (CRAC&CRAH) دارای مزایای ذیل هستند:
1) برای کاربردهای ظرفیت بالا، مناسب هستند – سیستم خنککنندهی اینرو، بهترین گزینه برای خنک‌کردن مراکز داده‌ای بزرگ و دارای ظرفیت بالا است و شما با کمترین ظرفیت خنک‌کنندگی میتوانید ظرفیت‌های بالای 6-7 kW را برای هر رَک، تحت پوشش قرار دهید. سیستم‌های خنککنندهی محیطی قدیمی می‌توانند راه‌حل خوبی برای ظرفیت کمتر از 5KW ارائه کنند، اما آنها قادر به ایجاد ظرفیت خنککنندهی کافی برای رک‌های دارای ظرفیت بالا نیستند. سرورهای فعلی IBM blade از 9U نیاز به حداقل 7kW خنک‌کنندگی دارند و شما میتوانید 2-3 عدد از این واحدها را در رَک 42 واحدی، نصب کنید. بنابراین با استفاده از واحدهای خنککنندهی اینرو که دارای ظرفیت بالایی هستند، میتوانید ظرفیت سرور خود را به ازای هر رَک، افزایش دهید و بدینصورت فضای اشغال‌شده را در مرکز داده‌ی خود، کاهش دهید. و با کاهش فضای مرکز داده میتوانید در هزینه‌ی اجاره‌ی مکان و کابل‌کشی مابین رک‌ها، صرفه‌جویی کنید.
2) امکان حذف کف کاذب، وجود دارد – خنک‌کننده‌های محیطی عمدتا هوای سرد را به تجهیزات آی‌تی در زیر کف کاذب، توزیع می‌کردند. درصورت استفاده از خنککنندهی اینرو، هزینه‌ی مرتبط با خرید، نصب و نگهداری کف کاذب نیز حذف می‌شود. کابل‌کشی می‌تواند از طریق استفاده از کانال‌های کابلی مخصوص Canovate کاهش یابد، این کانال‌ها به بالای رَک‌ها ارتباط دارند.
3) طراحی بسیار محافظه‌کارانه‌ی و CAPEX پایین مرکزداده با استفاده از خنک‌کننده‌های محیطی، موجب هدررفت زیاد سرمایه می‌شد. طراحان مرکزداده به خاطر توزیع غیرمتعادل هوای سرد، سعی داشتند تا در تعریف ظرفیت سرمایشی موردنیاز، محافظه‌کارانه عمل کنند. آنها میزان ظرفیت سرمایشی موردنیاز را بیش از حدنیاز، تعریف می‌کردند تا در آینده با مشکلات ایجاد تعادل و نقاط گرم، مواجه نشوند. درصورت استفاده از خنککنندهی اینرو، به میزان بیش از 30-40% در هزینه‌ها، صرفه‌جویی می‌شود.
شکل 5، شکل 6، خنککنندهی CRAC&CRAH در روش خنک‌سازی اتاق با روش CRAC نیاز به جریان هوای سرد در زیر کف کاذب دارد. (مزایای سیستم‌های خنککنندهی اینرو، نسبت به سیستم‌های خنککنندهی محیطی (CRAC&CRAH) مقاله‌ی 101، بازبینی 04 )
4) اثر فاصله را حذف می‌کند – اگر فاصله‌ی ردیف‌های رَک‌ها از واحدهای خنککنندهی محیطی، زیاد باشد، فشار هوای سرد برای خنک‌سازی ردیف‌های اضافی که دارای فاصله‌ی بیشتری هستند، کافی نخواهد بود. در نتیجه، این امر منجر به توزیع غیرمتعادل و نامتناسب هوای سرد و نقاط گرم، خواهدشد. از آنجایی که واحدهای خنککنندهی اینرو، درست مابین رَک‌ها، قراردارند، هیچ گونه فشاری وجود ندارد و ظرفیت خنک‌کنندگی، کمتر خواهد بود.
5) OPEX پایین و هزینه‌های انرژی – تولید بیش‌ازحد نیاز سرما منجر به افزایش هزینه‌های انرژی می‌شود، مخصوصا اگر خنک‌کننده‌ها دارای پنکه‌هایی غیرضروری باشند که سرعت ثابتی نیز دارند، که این نوع روش خنک‌کردن، در واحدهای خنک‌کننده از طریق کف کاذب، رایج است.
6) توزیع یکنواخت هوای سرد – واحدهای خنککنندهی اینرو، ظرفیت سرمایشی و فشار یکنواختی را در کل سطوح رَک، تامین می‌کنند. واحدهای CRAC طرفیت سرمایشی کافی را در سطح پایین رَک، تامین می‌کنند اما در سطوح بالای رَک، میزان سرمای موردنیاز را به حدکافی تولید نمی‌کنند، چرا که فشار هوای سرد ورودی، در زیر کف کاذب، کاهش می‌یابد. شکل7، شکل 8، مشکل اثر فاصله در سطوح بالای نقاط گرم را در تجزیه‌وتحلیل دمایی، نشان می‌دهد (مزایای سیستم‌های خنککنندهی اینرو نسبت به سیستم‌های خنککنندهی محیطی (CRAC&CRAH) مقاله‌ی 101، بازبینی 05).
7) اثر منفی کابل‌کشی زیاد را در زیر کف کاذب، از بین می‌برد – کابل‌کشی زیاد تحت کف کاذب می‌تواند منجر به کاهش زیاد ظرفیت برنامه‌ریزی‌شده‌ی خنک‌کنندگی شود. طراحان DC اغلب اثرات منفی کابل‌کشی زیاد در زیر کف کاذب را بر روی گردش هوا، مدنظر قرار نمی‌دهند. برخی اوقات آنها بایستی طراحی بسیار محافظه‌کارانه را بمنظور حذف این مشکل، بکار گیرند و ازاین‌رو مجبور می‌شوند تا ظرفیت سرمایشی را بیش از نیازهای واقعی مرکز داده، مدنظر قرار دهند.
8) طراحی انعطاف‌پذیر – استفاده از طراحی مبتنی بر سرمایش اینرو برای مرکزداده باعث می‌شود تا ظرفیت سرمایشی مبتنی بر نیازمندی‌های واقعی و هدف، مبتنی باشد. برای مثال، مخزنی از رَک‌ها قادر به اجرای کاربردهای پرمصرف است، ازجمله: سرورهای blade، pizza boxe و غیره، درحالیکه دیگر مخزن می‌تواند برای کاربردهایی استفاده شود که دارای مصرف پایین انرژی هستند، مانند ارتباطات راه‌دور یا ضمائم کابل‌کشی. علاوه‌براین به افزونگی‌های N+1، 2N، 2N+1 نیز می‌توان مخازن مخصوصی را اختصاص داد.
9) ماژولار و مقیاس‌پذیر- خنککنندهی اینرو و سیستم‌های دالان سرد، ماژولار هستند و شما میتوانید به‌راحتی ظرفیت خنک‌کنندگی را با تغییر نیازمندی‌های سرمایشی خود، کم یا زیاد کنید. همچنین میتوانید با افزودن رکَ‌ها و خنک‌کننده‌ها، ظرفیت بیشتری را ایجاد کنید. با رشد مرکز داده، هزینه بکنید! برخلاف طراحی سیستم‌های خنککنندهی محیطی که از بیشترین ظرفیت ممکن، استفاده می‌کردند.
11) تفکیک ریسک – با استفاده از چندین واحد خنککنندهی جداگانه‌ی اینرو به جای واحدهای CRAC&CRAH بزرگ و حجیم، میتوانید از تعداد رَک‌هایی که در اثر شکست واحد بزرگ، تاثیر می‌پذیرند بکاهید، چرا که در حالت استفاده از واحدهای بزرگ و روش خنک‌کننده‌های محیطی، هر واحد شامل تعداد رَک‌های زیادی نسبت به روش خنککنندهی اینرو است.
12) قابلیت سرمایشی آزاد و بهتر و سطوح PUE کمتر – واحدهای خنککنندهی اینرو Canovate که مبتنی بر آب سرد هستند، با دماهای بالای آب ورودی (14 الی 18 درجه‌ی سانتی‌گراد) کار می‌کنند. بنابراین این واحدهای خنک‌کننده دارای قابلیت خنک‌کنندگی آزاد زیادی هستند که منجر به سطوح پایین PUE یعنی پایین‌تر از 1.2 در شرایط آب‌وهوایی مناسب می‌شود. علاوه‌براین، در واحدهای چیلر اینرو آب ورودی به خنک‌کننده دارای دمای 14-18 درجه‌ی سانتی‌گراد است درحالیکه در در واحدهای CRAH آب ورودی دارای دمای 5-7 درجه‌ی سانتی‌گراد است، بنابراین میزان مصرف انرژی درحالت استفاده از سیستم اینرو، کمتر است.
13) آی‌تی سبز و دوستدار محیط‌زیست – با توجه به مزایایی که در بندهای 5 الی 12 برای سیستم اینرو شمردیم، این سیستم‌های خنک‌کننده منجر به صرفه‌جویی زیاد در مصرف انرژی نسبت به سیستم‌های CRAC می‌شوند و گاز کمتری را ایجاد می‌کنند و ازاین‌رو ضرر کمتری برای محیط‌زیست دارند.
14) هزینه‌های کمتر نگهداری – استفاده از خنک‌کننده‌های اینرو نیاز به فعالیت‌های نگهداری بیشتری نسبت به خنک‌کننده‌های محیطی ندارد بلکه هزینه‌های عملیاتی را در مرکز داده، کاهش می‌دهد. واحدهای خنککنندهی اینرو دارای پنکه‌های قابل تعویض EC است و واحدهای کنترل، به‌راحتی قابل تعویض هستند. بنابراین هر مشکلی می‌تواند به‌راحتی در همان مکان مرکزداده، رفع شود و در اغلب موارد نیازی به توقف عملیات واحدهای خنک‌کننده در حین تعویض عناصر سیستم نیست.
15) تعاملات کمتر با فروشنده – اغلب اوقات وقتی طراحی ترکیبی مورد استفاده قرار می‌گیرد، طراحان به دنبال چندین فروشنده می‌گردند تا سیستم‌های مختلف را ایجاد کنند. کار با فروشنده‌های زیاد، منجر به ایجاد پیچیدگی زیاد در نگهداری عملیات مرکزداده می‌شود. سیستم خنککنندهی اینرو راه‌حلی بسته‌ای به همراه رَک‌ها و سیستم دالان سرد است. یآآ
