چکیده
یک مرکز داده مکانی جهت نگهداری تجهیزات کامپیوتری است. تخمین زده می‌شود که هر دو سال نرخ حرارت تولید شده در مرکز داده دو برابر شده و در کنار آن ناتوانی در سرد کردن سیستم رو به افزایش است. در همین حال مصرف انرژی مرکز داده رو به رشد است و هزینه بالایی برای مصرف انرژی در سیستم سرمایش در مقایسه با تامین تجهیزات می‌گردد. در نتیجه تمایل به صرفه‌جویی انرژی در بخش سرمایش رو به فزونی است. در این مقاله، به سراغ دو سیستم اولیه سرمایش آزاد به نام‌های صرفه‌جوی هوایی و صرفه‌جوی آبی رفتیم. یک سیستم سرمایش آزاد در زمانی که شرایط جوی متناسب با مقررات سرمایشی ASHRE باشد، هوای بیرون را که با زور وارد مرکز شده است مورد مصرف قرار می‌دهد. علاوه بر آن، با استفاده از ابزار تحلیل‌گر تجهیزات سرمایشی تریس بررسی و شبیه‌سازی تخمینی صورت گرفت. در این مطالعه، مصرف انرژی در یک مرکز داده با سیستم سرمایشی متداول مورد مقایسه با صرفه‌جوی هوایی و صرفه‌جوی آبی در سه منطقه مختلف شیکاگو ، آتلانتا و فونیکس قرار گرفت. با توجه به این مسئله که در هر سه منطقه هوای بیرون در بیشتر سال خنک می‌باشد. نتایج حاصل نشان داده است که استفاده از هر دو سیستم صرفه‌جوی کاهش مصرف انرژی و هزینه نسبت به سیستم متداول را در پی دارد. استفاده از سیستم صرفه‌جو اجازه می‌دهد تا تحت شرایط مطلوب جوی، خنک‌کننده خاموش شده و یا مصرف انرژی آن کاهش یابد. نتایج نشان می‌دهند که صرفه‌جوی آبی همواره عملکرد بهتری نسبت به صرفه‌جوی هوایی دارد که باعث بهبود چشمگیر بازدهی و هزینه‌ها در مرکز داده می‌شود. نسبت کارایی سیستم‌های متداول، صرفه‌جوی هوایی و صرفه‌جوی آبی به ترتیب 50%، 76% و 79% است که نشان می‌دهد سیستم‌های صرفه‌جو نسبت به سیستم متداول از لحاظ اقتصادی به صرفه‌تر هستند.
1. مقدمه
یک مرکز داده مکانی جهت نگهداری از تجهیزات مربوط به کامپیوتر نظیر سرور، ابزارهای ذخیره‌سازی و ابزارهای شبکه، تجهیزات پشتیبانی نیرو و کنترل‌کننده‌های محیطی همچون تهویه هوا، ضد حریق و ابزارهای امنیتی است. روز به روز مصرف انرژی یک مرکز داده در حال افزایش و هزینه برق مصرفی بیش از تامین تجهیزات است. در آزمایشگاه ملی لورنس برکلی مطالعاتی روی نحوه مصرف انرژی چندین مرکز داده صورت گرفته است [1]. تخمین زده شده که تنها 30% از انرژی توسط تجهیزات IT، 40% انرژی صرف سیستم سرمایش و 30% دیگر در برق اضطراری و روشنایی است. هدف اولیه مدیریت انرژی در مرکز داده به حداقل رساندن مصرف انرژی و به حداکثر رساندن کارایی تجهیزات فعال است. بر اساس پیشنهاد سازمان مهندسی گرما، سرما و تهویه مطبوع آمریکا (ASHRAE)[2] دمای یک اتاق مرکز داده باید در محدوده (C˚16 الی C˚24) و یا (F˚61 الی F˚75) و رطوبت نسبی در محدوده (40% الی 60%) باشد. ایجاد چنین محیطی با قرار دادن هر یک از تجهیزات در معرض هوای خنک قابل دستیابی است. از اینرو دمای هیچ یک از تجهیزات مرکز داده هرگز به بالای حداکثر دمای مجاز آن‌ها نخواهد رسید، در حالی که دمای اتاق و سطح رطوبت آن در محدوده ASHRAE قرار دارد.
در سیستم سرمایش سنتی [3] سرورها روی سطح بلندی با کاشی‌های سوراخ‌دار قرار می‌گیرند. قفسه‌ها به صورت ردیف‌های متوالی قرار گرفته که به دالان شکل گرفته بین دو ردیف مجاور راهرو می‌گویند. مسیر عبور هوای سرد، راهروی سرد و مسیر عبور هوای گرم، راهروی گرم نامیده می‌شوند. شکل 1 مقطعی از راهروهای سرد و گرم را به نمایش می‌گذارد. در این سیستم، هوا وارد بخش بالایی واحد CRAC (تهویه هوای اتاق کامپیوتر) شده و از روی پیچه‌های خنک‌کننده که به وسیله ادوات سرمایش سرد شده‌اند عبور می‌کند و هوای سرد به زیر محفظه‌ی هوا فرستاده می‌شود. فن‌های درون سرور هوای سرد را از میان کاشی‌های سوراخ‌دار به بالا کشیده و سپس هوای سرد توسط ردیف جلویی سرور جذب شده و هوای گرم حاصل از تجهیزات را به پشت این ردیف‌ها می‌فرستد. هوای گرم جدا شده بالا می‌رود و به ورودی واحد CRAC می‌رسد. این روش تنها در مراکز داده سطح پایین تا متوسط عملکرد مناسبی دارد و کارایی خوبی در مراکز سطح بالا نشان نمی‌دهد. علاوه بر این مخلوط شدن هوای سرد و گرم در بالا و اطراف قفسه‌ها به علت سرریز سیستم سرمایش باعث اتلاف انرژی می‌گردد.
این مقاله در نشریه آی تریپل ای منتشر شده و ترجمه آن با عنوان سیستم انرژی بهره ور در سایت ای ترجمه به صورت رایگان قابل دانلود می باشد. جهت دانلود رایگان مقاله فارسی و انگلیسی روی عنوان فارسی (آبی رنگ) کلیک نمایید.
منبع:
