الأساسيات: ما هو تبريد مركز البيانات وكيف يعمل؟

واحدة من أهم الواجبات لكل مركز بيانات هي الإدارة والمراقبة البيئية. إذا أصبح الجو حارًا جدًا أو رطبًا جدًا، فقد يؤدي ذلك إلى الإضرار بمعدات تكنولوجيا المعلومات والتسبب في تعطلها. تولد الكمية الهائلة من قوة الحوسبة في مراكز البيانات الكثير من الحرارة. كلما زاد عدد المعدات المثبتة في المنشأة، تم توليد المزيد من الحرارة. ولذلك، فإن نظام التبريد الفعال ضروري لتشغيله بكفاءة.

يشير تبريد مركز البيانات إلى إجمالي المعدات والأدوات والأنظمة والتقنيات والممارسات المستخدمة لتنظيم والحفاظ على درجة الحرارة والرطوبة داخل مركز البيانات. نظرًا لتشغيل الخوادم والأجهزة الأخرى، تولد هذه المرافق الكثير من الحرارة، وبدون تبريد مناسب، فإنها تتعرض لخطر ارتفاع درجة الحرارة، مما قد يؤدي إلى تعطل المعدات ووقت توقف مكلف.

تعتبر درجات الحرارة المرتفعة والرطوبة ظروفًا غير مواتية لتكنولوجيا المعلومات والمعدات الكهربائية. الخوادم ومعدات الشبكات حساسة للغاية لتقلبات درجات الحرارة. قد تؤدي الحرارة والرطوبة الزائدة إلى تعطل الأجهزة وتوقفها عن العمل، مما يقلل من عمر الخدمة للمعدات الباهظة الثمن. يمكن أن تؤدي المعدات التالفة إلى خطر نشوب حريق ومشاكل أخرى تتعلق بالسلامة. بالإضافة إلى ذلك، فإن التكلفة العالية للصيانة المتكررة واستبدال معدات الأجهزة يمكن أن تشكل عبئًا على ميزانية التشغيل.

يعمل التبريد في مراكز البيانات على مبدأ التبادل الحراري، الذي يزيل الحرارة الزائدة من الهواء ويستبدلها بهواء أكثر برودة. يتم ذلك عادةً بإحدى الطرق العديدة:

تولد الخوادم ومعدات الشبكات في مراكز البيانات قدرًا كبيرًا من الحرارة عند تشغيلها. يحتاج نظام التبريد أولاً إلى مراقبة وقياس الحمل الحراري الناتج عن هذه الأجهزة لتحديد المناطق والمعدات التي تحتاج إلى التبريد.

يتم طرد الهواء الساخن إلى الخارج، ومن ثم يتم إدخال الهواء الخارجي، وذلك باستخدام وحدة تكييف الهواء لتبريد الهواء الداخل وتوزيعه داخل المنشأة.

لتحسين كفاءة التبريد، يستخدم مركز البيانات استراتيجية الاحتواء. تعمل موانع تسرب الممرات الساخنة على عزل الهواء الساخن الناتج عن الخادم، بينما تقوم موانع تسرب الممرات الباردة بتوجيه الهواء البارد إلى الأماكن التي تشتد الحاجة إليه.

في بعض المناخات، تقوم مراكز البيانات بطرد الهواء الساخن إلى الخارج ثم سحب الهواء الخارجي المبرد مسبقًا إلى المنشأة للتبريد. تسمى هذه الطريقة بالتبريد الطبيعي وهي مناسبة فقط للمنشآت ذات المناخ البارد.

قم بتبريد المنشأة أو تسخينها إلى درجة الحرارة القصوى الموصى بها واستبدل المعدات في حالة تعطلها. قد يكون من الأرخص استخدام ما يسمى بالتبريد الحراري أو التبريد المقترن بإحكام، حيث أن طرق التبريد الأخرى يمكن أن تكلف أكثر بكثير من تكاليف استبدال المعدات.

يعد تبريد الهواء والتبريد السائل النوعين الأكثر شيوعًا لتبريد مراكز البيانات.

تبريد الهواء

تبريد الهواء مناسب لمراكز البيانات وغرف المكاتب الصغيرة والمتوسطة الحجم. في المناطق الباردة أو المعتدلة، يكون تبريد الهواء أكثر فعالية من حيث التكلفة. تعد أنظمة تبريد الهواء عمومًا أكثر اقتصادا من أنظمة التبريد السائلة كما أنها سهلة الصيانة والإدارة نسبيًا.

تتحكم أنظمة تبريد الهواء في درجة الحرارة عن طريق تبريد الهواء في الغرفة. وهي تشتمل عادةً على مكيفات هواء غرفة الكمبيوتر (CRAC) أو وحدات تكييف هواء غرفة الكمبيوتر (CRUs). يتم ضخ الهواء إلى غرفة الآلة، ثم يتم تصفيته وتبريده قبل إعادة تدويره مرة أخرى إلى الغرفة لتقليل درجة الحرارة. تساعد مستشعرات درجة الحرارة والرطوبة النظام على ضبط تدفق الهواء ودرجة الحرارة لتلبية احتياجات المعدات.

التبريد السائل

يُستخدم التبريد السائل بشكل شائع في مراكز البيانات الكبيرة وبيئات الحوسبة عالية الأداء. يعد التبريد السائل أكثر شيوعًا في البيئات ذات الأحمال الحرارية العالية حيث تتطلب كفاءة تبريد عالية. تشغل أنظمة التبريد السائل عادةً مساحة أقل، مما يسمح لمراكز البيانات باستخدام المساحة بشكل أكثر كفاءة.

تستخدم أنظمة التبريد السائلة وسط تبريد سائل، مثل الماء أو سائل التبريد، لامتصاص الحرارة وتبديدها عن طريق التلامس أو الدوران. يمكن لهذه الأنظمة استخدام مبادلات حرارية أو تكنولوجيا التبريد السائل المباشر لنقل الحرارة إلى وسط سائل، والذي يتم بعد ذلك تبديده إلى البيئة الخارجية بواسطة معدات التبريد.

مع تطور التكنولوجيا، ستتطور أيضًا أنظمة التبريد التي تحافظ على كفاءة واستدامة مراكز البيانات. سوف يزداد الطلب على مراكز البيانات، لذلك يجب على أصحاب المنشآت وعملائهم البحث عن حلول تبريد أكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة. يجب أن يعد مستقبل تبريد مراكز البيانات بمزيد من كفاءة استخدام الطاقة والمسؤولية البيئية، مع الحفاظ على الموثوقية التي نعتمد عليها في عالم متصل.