דיון על טכנולוגיית פיזור חום של מרכז נתונים

הצמיחה המהירה של בניית מרכז הנתונים מובילה ליותר ויותר ציוד בחדר המחשבים, המספק סביבת קירור טמפרטורה ולחות קבועה למרכז הנתונים. צריכת החשמל של הדאטה סנטר תגדל מאוד, ולאחריה עלייה פרופורציונלית של מערכת קירור, מערכת חלוקת חשמל, עליות וגנרטור, מה שיביא אתגרים גדולים לצריכת האנרגיה של הדטה סנטר. בתקופה שבה כל המדינה דוגלת בשימור אנרגיה והפחתת פליטות, אם מרכז הנתונים יצרוך באופן עיוור אנרגיה חברתית, הוא ימשוך בהכרח את תשומת הלב של הממשלה והאנשים. לא רק שזה לא תורם לפיתוח העתידי של מרכז הנתונים, אלא גם נוגד את המוסר החברתי. לכן, צריכת האנרגיה הפכה לתוכן המודאג ביותר בבניית מרכז הנתונים. על מנת לפתח את הדאטה סנטר יש צורך בהרחבה מתמדת של קנה המידה והגדלת הציוד. לא ניתן להפחית זאת, אך יש לשפר את שיעור הניצול של הציוד בשימוש. חלק גדול נוסף מצריכת האנרגיה הוא פיזור חום. צריכת האנרגיה של מערכת מיזוג מרכז נתונים מהווה כמעט יותר משליש מצריכת האנרגיה של כל מרכז הנתונים. אם נוכל לעשות מאמצים נוספים בעניין זה, ההשפעה החיסכון באנרגיה של מרכז הנתונים תהיה מיידית. אז מהן טכנולוגיות פיזור החום במרכז הנתונים ומהם כיווני הפיתוח העתידיים? התשובה תמצא במאמר זה.

מערכת קירור אוויר

מערכת הרחבה ישירה של קירור אוויר הופכת למערכת קירור אוויר. במערכת קירור האוויר, מחצית ממעגלי מחזור הקירור ממוקמים במזגן של חדר המכונות של מרכז הנתונים, והשאר ממוקמים במעבה קירור האוויר החיצוני. החום בתוך חדר המכונות נסחט לתוך הסביבה החיצונית דרך צינור מחזור הקירור. האוויר החם מעביר את החום לסליל המאייד ולאחר מכן לקירור. נוזל הקירור בטמפרטורה גבוהה ובלחץ גבוה נשלח למעבה החיצוני על ידי המדחס ולאחר מכן מקרין את החום לאווירה החיצונית. היעילות האנרגטית של מערכת קירור האוויר נמוכה יחסית, והחום מתפזר ישירות על ידי הרוח. מנקודת המבט של קירור, צריכת האנרגיה העיקרית מגיעה מהמדחס, המאוורר הפנימי והמעבה החיצוני מקורר האוויר. בשל הפריסה המרוכזת של יחידות חיצוניות, כאשר כל היחידות החיצוניות מופעלות בקיץ, הצטברות חום מקומית ברורה, מה שיפחית את יעילות הקירור ותשפיע על אפקט השימוש. יתרה מכך, לרעש של יחידה חיצונית מקוררת אוויר יש השפעה רבה על הסביבה הסובבת, שקל להשפיע על התושבים שמסביב. לא ניתן לאמץ קירור טבעי, והחיסכון באנרגיה נמוך יחסית. למרות שיעילות הקירור של מערכת קירור האוויר אינה גבוהה וצריכת האנרגיה עדיין גבוהה, היא עדיין שיטת הקירור הנפוצה ביותר במרכז הנתונים.

מערכת קירור נוזלי

למערכת קירור אוויר יש את החסרונות הבלתי נמנעים שלה. חלק ממרכזי הנתונים החלו לפנות לקירור נוזלי, והנפוץ ביותר הוא מערכת קירור מים. מערכת קירור המים מסירה את החום דרך לוחית חילופי החום, והקירור יציב. מגדל קירור חיצוני או מצנן יבש נדרשים כדי להחליף מעבה להחלפת חום. קירור מים מבטל את היחידה החיצונית המקוררת באוויר, פותר את בעיית הרעש ויש לו השפעה מועטה על הסביבה. מערכת קירור המים מורכבת, יקרה וקשה לתחזוקה, אך היא יכולה לעמוד בדרישות הקירור וחיסכון 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 מאמצים את מערכת קירור השמן, בעיית האבק איתה מתמודד קירור האוויר המסורתי כבר לא קיימת, וצריכת האנרגיה נמוכה בהרבה. בניגוד למים, שמן הוא חומר לא קוטבי, אשר לא ישפיע על המעגל המשולב האלקטרוני ולא יפגע בחומרה הפנימית של השרת. עם זאת, מערכת הקירור הנוזלית הייתה מאז ומתמיד רעמים וגשם בשוק, ומעט מרכזי נתונים יאמצו שיטה זו. מכיוון שמערכת קירור הנוזל, בין אם בטבילה ובין אם בשיטות אחרות, דורשת סינון של הנוזל כדי למנוע בעיות כמו הצטברות מזהמים, משקעים מוגזמים וצמיחה ביולוגית. עבור מערכות מבוססות מים, כגון מערכות קירור נוזליות עם מגדל קירור או אמצעי אידוי, יש לטפל בבעיות משקעים באמצעות סילוק קיטור בנפח נתון, ויש להפריד אותן ו"לפרוק אותן", גם אם טיפול כזה עלול לגרום לבעיות סביבתיות.

מערכת קירור אידאבטית או אדיאבטית

טכנולוגיית קירור אידוי היא שיטה לקירור אוויר באמצעות ירידה בטמפרטורה. כאשר מים פוגשים את האוויר החם הזורם, הם מתחילים להתאדות ולהפוך לגז. פיזור חום באידוי אינו מתאים לחומרי קירור המזיקים לסביבה, עלות ההתקנה נמוכה, אין צורך במדחס המסורתי, צריכת האנרגיה נמוכה, ויש לו יתרונות 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 אדיאבט פירושו שבתהליך עליית אוויר אדיאבטית לחץ האוויר יורד עם עליית הגובה, ובלוק האוויר אכן פועל חיצונית עקב התרחבות הנפח, וכתוצאה מכך ירידה בטמפרטורת האוויר. שיטות קירור אלו עדיין חדשות עבור מרכז הנתונים.

מערכת קירור סגורה

מכסה הרדיאטור של מערכת הקירור הסגורה אטום ומתווסף מיכל הרחבה. במהלך הפעולה, אדי נוזל הקירור נכנסים למיכל ההרחבה וזורמים בחזרה לרדיאטור לאחר הקירור, מה שיכול למנוע כמות גדולה של איבוד אידוי של נוזל קירור ולשפר את טמפרטורת נקודת הרתיחה של נוזל הקירור. מערכת הקירור הסגורה יכולה להבטיח שהמנוע אינו זקוק למי קירור במשך 1 ~ 2 שנים. בשימוש יש לוודא את האיטום על מנת להשיג את האפקט. לא ניתן למלא את נוזל הקירור במיכל ההרחבה, מה שמותיר מקום להתרחבות. לאחר שנתיים של שימוש יש לפרוק ולסנן ולהמשיך להשתמש לאחר התאמת הרכב ונקודת הקפאה. זה אומר שזרימת אוויר לא מספקת היא קלה לגרום להתחממות יתר מקומית. קירור סגור משולב לרוב עם קירור מים או קירור נוזלי. ניתן להפוך את מערכת קירור המים למערכת סגורה, שיכולה לפזר חום בצורה יעילה יותר ולשפר את יעילות הקירור.

בנוסף לשיטות פיזור החום שהוצגו לעיל, קיימות שיטות פיזור חום רבות ונפלאות, חלקן אף יושמו בפועל. לדוגמה, פיזור חום טבעי מאומץ לבניית מרכז הנתונים במדינות נורדיות קרות או לקרקעית הים, ו"קור עמוק קיצוני" משמש לקירור הציוד במרכז הנתונים. כמו מרכז הנתונים של פייסבוק באיסלנד, מרכז הנתונים של מיקרוסופט בקרקעית הים. בנוסף, קירור מים לא יכול להשתמש במים סטנדרטיים. מי ים, שפכים ביתיים ואפילו מים חמים יכולים לשמש לחימום מרכז הנתונים. לדוגמה, עליבאבא משתמשת במים של אגם צ'יאנדאו לפיזור חום. גוגל הקימה מרכז נתונים המשתמש במי ים לפיזור חום בחמינה, פינלנד. EBay בנתה את מרכז הנתונים שלה במדבר. הטמפרטורה החיצונית הממוצעת של מרכז הנתונים היא כ-46 מעלות צלזיוס.

האמור לעיל מציג את הטכנולוגיות הנפוצות של פיזור חום במרכז הנתונים, שחלקן עדיין בתהליך של שיפור מתמיד והן עדיין טכנולוגיות מעבדה. למגמת הקירור העתידית של מרכזי נתונים, בנוסף למרכזי מחשוב בעלי ביצועים גבוהים ומרכזי נתונים אחרים מבוססי אינטרנט, רוב מרכזי הנתונים יעברו למקומות עם מחירים נמוכים יותר ועלויות חשמל נמוכות יותר. על ידי אימוץ טכנולוגיית קירור מתקדמת יותר, עלות התפעול והתחזוקה של מרכזי נתונים יופחתו עוד יותר ויעילות האנרגיה תשתפר.