תכנון מערכות ניהול אוויר יעילות יותר במרכזי נתונים

מרכזי נתונים מהווים את עמוד השדרה של הכלכלה הדיגיטלית המודרנית, מה שמחייב את כל מה שמחשוב ענן ושירותי הזרמה ליישומים ארגוניים ולאינטליגנציה מלאכותית.כפי שביקוש לעיבוד נתונים ממשיך את הצמיחה האקספוננציאלית שלו, החום שנוצר על ידי צריפים בשרתים צפופים, מתגי רשת ומערכות אחסון הפך לאחד האתגרים התפעוליים הקריטיים ביותר.ללא מערכת ניהול אוויר יציבה חכמה ומתוכננת בקפידה, אפילו מרכז הנתונים החזק ביותר יכול לסבול מהתחממות יתר, ולכן הוא לא יעיל יותר, ולכן הוא יותר, ולכן הוא יעיל יותר, ולכן לא יעיל יותר, ולכן הוא מערכת ניהול אוויר יעילה יותר, ולכן הוא יותר, ולכן הוא יעיל יותר, ולכן הוא יותר, ולכן הוא יותר, ללא יעילות יותר, ולכן הוא מערכת ניהול אווירית, ללא יעילות יותר, ללא מערכת ניהול אווירית, ולכן הוא יותר, ללא יעילות יותר, ללא מערכת ניהול אווירית, ולכן יעיל יותר, ללא מערכת ניהול אווירית, ללא יעילות יותר, ולכן הוא יותר, ללא מערכת ניהול אווירית, ללא מערכת ניהול אווירית יעילה יותר, ללא מערכת ניהול אוויר יעילה יותר, ללא מערכת ניהול אווירית ויעילה, ללא מערכת ניהול אווירית יעילה יותר, ללא מערכת ניהול אווירית, ולכן היא מערכת ניהול אווירית יעילה יותר, ללא מערכת ניהול אווירית יעילה יותר, ולכן יעיל יותר

יסודות של זרימת נתונים במרכז האוויר

כדי לעצב ניהול זרימת אוויר טוב יותר, יש להבין תחילה את התרמודינמיקה הבסיסית לשחק בתוך מרכז נתונים.כל חתיכת ציוד IT הופכת חשמל לחום. כי החום חייב להיות הוסר באותו קצב זה מופק כדי לשמור על טמפרטורות רכיב בתוך טווחים תפעוליים בטוחים - באופן חד-פעמי בין 18 מעלות C ו-27 מעלות צלזיוס בשרת אינלט, כפי שממליץ על ידי הנחיות תרמילאה.

נתיבי זרימת אוויר ואזורי לחץ

במרכז נתונים טיפוסי שגודלו, אוויר קר מסופק דרך אריחים מחונמים מתחת לרצפה, נוסע אל החזית (בצורה) של שרתים, סופג חום כפי שהוא עובר דרך הציוד, ויוצא כמו אוויר חם מן האחורי.אוויר ממצה חם זה חוזר אל מטפלים בחדר המחשב (CRAHs) או מצמרר עבור תיקון.

עומס חום דינמי ודמנציה מגמות

צבירים מודרניים ותצורה גבוהה של שרתי השרת יכולים לדחוף את קרינת החשמל של צריף מעבר 30-40 קילוואט, דמות שלא ניתן להעלות על הדעת לפני עשור.עיצובים מסורתיים של אוויר מסורתי, אשר היו מספיקים עבור 5-10 קילוואט לעומס, עכשיו נאבקים להסיר חום ללא קפסולות אוויריות מסיביות שיוצרות ע"י מעצבים חייבים לקחת בחשבון עבור צפיפות גבוהה יותר או מהירויות גבוהות יותר של אנרגיה (או ריצוף) באמצעות טמפרטורות חום גבוהות יותר).

בעיות קירור נפוצות ושורשים

מרכזי נתונים רבים פועלים עם זרימת אוויר תת-אופטימית בגלל פיקוח במהלך עיצוב ראשוני או כתוצאה מהתרחבות לא מתוכננת.הכרה במכשולים נפוצים אלה היא הצעד הראשון לקראת תכנון מערכת המונעת מהם.

כתמים חמים מ-Uneven Airflow Distribution

כתמים חמים הם אזורים מקומיים שבהם הטמפרטורה עולה על סף בטוח, לעתים קרובות נגרמת על ידי אריחים חסומים, מכשולים מתחת לקרקע (קלים, פילינג), או יחידות CRAH שאינם רצף כראוי. בתרחיש טיפוסי, שורה של שרתי עתירי גבוה עשוי לצייר אוויר קר יותר מאשר אריחים הסמוכים יכולים לספק, מה שגורם לטמפרטורות החותרות מעל מגבלות מקובלות, ללא פיקוח פעיל ונקודות אלה יכולות להוביל כישלונות או כישלונות חמות.

אנרגיה מופרזת

מערכות קירור מהוות 30–40% מכלל השימוש בחשמל של מרכז הנתונים.אי יעיל של ניהול אווירי קירור ציוד כדי לרוץ קשה יותר - מהירות המעריצים הגבוהה יותר, טמפרטורות מים מצמררות נמוכות יותר - לפצות על מיזוג אוויר ועקף.זה לא רק מגביר את יעילות השימוש בכוח (PUE) אלא גם מאיצה ללבוש על דחיסות ומעריצים.עבור מתקן בינוני, אפילו שיפור ב-0.1 ב-PUE יכול להשוות בין מאות לאלפים דולר בשנה.

Inadequate Containment and Air Recirculation

ללא הפרדה פיזית של זרמי אוויר חמים וקרים, אוויר ממצה יכול לשחזר בחזרה לתוך צריכת השרתים.זה בעייתי במיוחד פריסות פתוחות-החילה שבו חלת התקרה משמשת גם עבור אוויר חוזר. Recirculation מעלה את הטמפרטורה של צריכת האוויר, מקטין את יכולת הקירור ומוביל לפרופילים תרמיים בלתי צפויים.

סקלאלה ואפשרויות תכנון חתכים

מרכזי נתונים מתפתחים לאורך זמן.הציוד החדש נוסף, ציוד ישן הוא מוזנח, ותבניות כוח לשנות.אווירה עיצובים כי הם קשיחים או לא מודולרי להפוך צווארי בקבוק.לדוגמה, ספיגה של אריחים חדורים עשויים להיות קבועים, מה שהופך את זה קשה להגדיל את זרימת האוויר במידת הצורך. עיצוב צופה קדימה צריך לכלול הוראות עבור נתיבי זרימה מחדש, כגון לוחות ריקים, מתכוונים, יחידות CRAR.

גישה אסטרטגית לשיפור ניהול זרימת האוויר

התייחסות לאתגרים לעיל דורש שילוב של שינויים בתשתיות פיזיות, שיטות תפעוליות, ותכנון מתחשב. להלן אסטרטגיות מוכחות שמובילות מרכזי נתונים המשמשים כדי למקסם את יעילות הקירור.

חם וקור Aisle Containment

מערכות המכילות משתמשות במחסומים פיזיים - דלתות, תקרה, פסים - כדי לבודד אוויר אספקה קר מהאוויר מאוויר החזרה חם. inFLT:0cold aisle מכיל בתוכוmentFLT:1, aisle הקר הוא אטומי כך שכל האוויר המסופק חייב לעבור דרך צריכת השרתים; כל דליפה מצטמצם.

אופטימיזציה של רצפה הרים ותחתית אוויר הפצה

[השטחות הגדלות נותרו נפוצות בתחומי מורשת והנתונים המודרניים רבים משום שהן מאפשרות מיקום גמיש של מאובנים אספקה.עם זאת, הביצועים שלהן נשענים על עיצוב תקין.העיקרון התחתון חייב להיות חופשי ממכשולים (קללות, פסולת) כדי לשמור על לחץ סטטי אחיד, במקום מחסנים מהירים (Flowing) יש צורך כעת, במקום להשתמש במתקנים קצרים או מסודרים בצורה מסודרת, במקום שבו יש צורך בכיסויים של מחסנים קצרים, במקום שימוש בכיסויים של 1Fontlowercupitor) או מתואם, במקום שימוש בכיסויים.

שיטות שונות ו-Fan Optimization

מעריצים במהירות קבועה מבזבזים אנרגיה כי הם רצים 100% אפילו כאשר הביקוש הקירור נמוך.מודרני CRAH יחידות ומעריצי השרת מצוידים בדחפים משתנים (VFDs) אשר מתאמת מהירות בהתבסס על משוב חיישן טמפרטורה בזמן אמת. pairing VFDs עם עומס FLT:0temperament להגדיר אופטימיזציהFLT:1 אסטרטגיה - לעתים קרובות נקרא "טמפרטורה אטומה" - יכול להבטיח מהירות צף מספיק כדי להבטיח לחץ על פני קיבולת לחץ אנרגיה.

Cooling and Row- Based Systems

עבור אזורי דיוק גבוהים, יחידות מבוססות שורות או בתוך קירור לשבת ישירות בין צריפים יכול להיות יעיל יותר מאשר perimeter CRAHs. יחידות אלה יש נתיב אוויר קצר יותר, המאפשר להם להתמודד עם עומס חום גבוה עם פחות אנרגיה. הם גם decouple קירור מן הרצפה המוגדלה, מה שהופך אותם מתאימים לסביבות סלאב-על.

חידושים טכנולוגיים משנים את ניהול זרימת האוויר

בעוד שהכילה פיזית והפריסה נותרו בסיסים, טכנולוגיות חדשות מאפשרות גישה יותר מטושטשת, הסתגלותית ואינטליגנטית לניהול זרימת האוויר.

אופטימיזציה של חיישן-Driven Airflow

חלוקת רשת צפופה של טמפרטורה, לחות וחיישנים בלחץ ברחבי מרכז הנתונים - הן ב- Server Inlets והן בתוך מטפלות אוויר - מספק את הנתונים הדרושים לשליטה דינמית.אלגוריתמים למידת מכונות יכולים לנתח את זרמי הנתונים האלה כדי לזהות כתמים חמים, לחזות שינויים בביקוש קירור, ולהתאים אוטומטית מהירויות מאווררות, עמדות לחות יותר, ושסתום מים מצמרר. לדוגמה, אם חיישן עולה בטמפרטורה מסוימת, יכול למנוע שימוש אווירי אוויר פתוח או אווירי אוויר פתוח.

Fluid Dynamics (CFD) Modeling

מודלים של CFD הפכו כלי חיוני עבור מעצבים ומפעילים של מרכז נתונים.על ידי יצירת העתק וירטואלי של המתקן - כולל פריסות מקר, מיקום אריח, מיקומים CRAH, ואפילו מכשולים כבל - גורמים יכולים לדמות תבניות זרימת אוויר תחת תרחישים שונים. CFD מאפשר ניתוח "אם" (אם כן) אם אנו מוסיפים 20 קילוואט לשורה יקרה זו?

אינטליגנציה מלאכותית ושליטה חיזוי

מעבר לפידבק פשוט של חיישן, פלטפורמות מונעות בינה מלאכותית מחברות כמו FLT:0VertivivivivalFLT:1 ו-FLT:2Schneider ElectricveFLT 3 עכשיו מציעים אופטימיזציה קירור חיזוי.0 מערכות אלה נתונים היסטוריים בולטים ביותר, טלמטארי בזמן אמת, ואפילו תחזיות מזג אוויר כדי לצפות צרכים קירור.

קירור היברידי ואוויר-Side EPAmization

באקלים רבים, אוויר חיצוני יכול לשמש כדי להשלים או להחליף קירור מכני.אוויר בצד אוויר חיצוני מגניב, מסנן אותו, להפיץ אותו דרך מרכז הנתונים, בעוד אוויר חם מותש.זה באופן דרמטי מקטין דחיסה ואנרגיה קרירה. עם זאת, זה דורש ניהול זהיר של לחות ומזהמים היברידיים.

שיטות טובות ביותר להקמת מערכת אוויר יעילה

יישום אסטרטגיות לעיל הוא המוצלח ביותר כאשר מונחה על ידי קבוצה של עקרונות עיצוב מוכחים.הפרקטיקות הטובות ביותר אלה לעזור להבטיח כי מערכת זרימת האוויר נותרה יעילה, מדרגית, וניתוק מחדש על מחזור החיים של מרכז הנתונים.

התחל עם הערכה מקיפה

לפני ביצוע שינויים, לבצע ביקורת מעמיקה של תנאים קיימים. השתמש הדמיה תרמית, מדידות מהירות זרימת אוויר, ומיפוי לחץ לזהות דליפות, חסימת ומיזוג אזורי.בסיס זה מודיע לכל החלטות העיצוב הבאות ומספק ציון עבור מדידת שיפורים. (בניגוד להנחיות של FLT:0time InstituteFLT:1 עבור ציון).

עיצוב למודולריות ולהגדרה מחדש

פריסות מרכז נתונים משתנות לעיתים קרובות. השתמש יחידות קירור מודולריות, לוחות המכילות מרופפים, ומתאים את מייבשי זרימת האוויר שניתן להפעיל מחדש בקלות. לוחות ההנקה צריכים להיות מלאי סטנדרטי; לעולם אל תשאיר חללים פתוחים. מסלולים כבלים צריך להיכלל מעל הרצפה או במגשפים מעל פני הראש כדי לשמור על הגישה המפרקת.

המונחים: Redundant Air Paths

ניהול זרימת האוויר חייב להיות resilient עבור כשלים בציוד.אם יחידת CRAH נכשל, האם היחידות הנותרים עדיין לספק קירור נאות לכל המדפים?עיצוב את הפריסה מתחת לאדמה ואת הארי כך שאף מעריץ יחיד לא יוצר מקום חם קריטי. השתמש N+1 אדמוניות עבור יחידות קירור ולהבטיח כי נתיבי הפצה אווירית אינם תלויים יתר על פני לחי אחד או אריח.

עקבו אחרי and Continuouslyשיפור

העיצוב הטוב ביותר הוא רק טוב כמו פעולתו המתמשכת. ניטור קבוע של טמפרטורה, לחות, לחץ שונים, ושימוש בכוח. השתמש בלוחדי נתונים כי להזהיר מפעילי סטיות מנקודות. לוח זמנים ביקורות קבועות של מודלים CFD מעודכן עם נתונים בעולם האמיתי. מתקנים רבים מוצאים כי ביצועי זרימת האוויר מתפוגג לאורך זמן כמו כבלים מצטברים ומכילים חותמות על תוכנית שיפור מתמשך - עם רבעים והתאמות גבוהות - בדרגות על מערכות יעילות.

עקבו אחרי Building and IT Management Systems

בקרת זרימת האוויר לא צריכה להתקיים בתוך מערכת ניהול הבנייה (BMS) וניהול תשתיות מרכז הנתונים (DCIM) פלטפורמה זו מאפשרת התאמות קירור להיות מתואמות עם תזמון עומס עבודה של IT.לדוגמה, במהלך תקופות של עומס נמוך, המערכת יכולה להפחית את זרימת האוויר הכוללת תוך שמירה על קירור פעיל עבור שרתים.

מסקנה

ניהול זרימת אוויר יעילה נשאר אחד מהמונים החזקים ביותר לשיפור יעילות מרכז הנתונים וצמצום ההשפעה הסביבתית.על ידי שילוב אסטרטגיות המכילות פיזיות, מודלים מתקדמים רשתות חיישן, ומחויבות לתכנון מודולרי, גמיש, מפעילי יכולים להשיג ביצועים קירור כי שמירה על קצב עם דרישות צפיפות עולה תוך צמצום עלויות האנרגיה.המסע מאוויר מנוהלות גרוע למערכת מכוונן עשוי לדרוש עלייה, אך גבוהה יותר של עלויות פחמן, ככל הנראה, כמו גם עלייה משמעותית של עלויות גבוהות יותר של קיימות, כמו גם כלפי עלויות פחמן, כמו גם עלייה משמעותית של עלויות גבוהות יותר ויותר.