مرکز داده ها نسبت به هوا و آب خنک کننده کارایی دارند

مراکز داده به عنوان ستون فقرات اقتصاد دیجیتال عمل می کنند و زیرساخت های حیاتی را برای خدمات اینترنتی، محاسبات ابری و هوش مصنوعی فراهم می کنند. این تأسیسات آرایه های وسیعی از سرورها، دستگاه های ذخیره سازی و تجهیزات شبکه را در خود جای داده اند که در حین کار گرمای قابل توجهی تولید می کنند. بدون مدیریت حرارتی موثر، این تجمع گرما می تواند منجر به کاهش عملکرد، خرابی تجهیزات و به طور بالقوه از کار افتادن فاجعه بار سیستم شود. این امر سیستم های خنک کننده قابل اطمینان را برای حفظ پایداری و عملکرد مرکز داده ضروری می کند.

مراکز داده به عنوان مراکز عصبی عصر اطلاعات ما، چندین عملکرد حیاتی را انجام می دهند:

• ذخیره سازی و پردازش داده ها:آنها حجم عظیمی از داده های شخصی، تجاری و علمی را مدیریت می کنند که برای فعالیت های اقتصادی، اجتماعی و تحقیقاتی حیاتی هستند.
• خدمات محاسبات ابری:مراکز داده زیرساخت های فیزیکی را فراهم می کنند که خدمات نرم افزاری (SaaS)، پلتفرم به عنوان سرویس (PaaS) و زیرساخت به عنوان سرویس (IaaS) را فعال می کنند.
• خدمات اینترنتی:موتورهای جستجو، پلتفرم های رسانه های اجتماعی، سایت های تجارت الکترونیک و خدمات پخش جریانی همگی به پشتیبانی مرکز داده وابسته هستند.
• برنامه های هوش مصنوعی:یادگیری ماشینی، یادگیری عمیق و پردازش زبان طبیعی به قدرت محاسباتی عظیم و ذخیره سازی داده هایی که مراکز داده ارائه می دهند، نیاز دارند.

هنگامی که دمای سرورها بدون کنترل افزایش می یابد، چندین مشکل ایجاد می شود:

• کاهش عملکرد:اجزای الکترونیکی در دماهای بالاتر با راندمان کمتری کار می کنند و سرعت محاسبات و زمان پاسخگویی را کاهش می دهند.
• خرابی تجهیزات:گرمای بیش از حد، تخریب اجزا را تسریع می کند و میزان خرابی را افزایش می دهد.
• از کار افتادن سیستم:خرابی سیستم های خنک کننده می تواند باعث افزایش سریع دما شود که منجر به خاموشی کامل می شود و به طور بالقوه عواقب مالی و شهرتی شدیدی دارد.

سیستم های خنک کننده مرکز داده بر اساس اصل تغییر فاز مبرد برای انتقال گرما از تجهیزات داخلی به محیط خارجی عمل می کنند. این سیستم ها از چهار جزء اصلی تشکیل شده اند:

• کمپرسور:جزء اصلی سیستم که گاز مبرد را تحت فشار قرار می دهد.
• کندانسور:گاز مبرد پرفشار را با استفاده از هوا یا آب به شکل مایع خنک می کند.
• شیر انبساط:فشار مبرد را کاهش می دهد و جذب گرما را امکان پذیر می کند.
• اواپراتور:تبخیر مبرد را تسهیل می کند تا گرمای مرکز داده را جذب کند.

سیستم های خنک شونده با هوا از هوای محیط به عنوان محیط خنک کننده خود استفاده می کنند و طرح های ساده تری با نصب آسان تر و الزامات نگهداری کمتر ارائه می دهند.

این واحدهای یکپارچه، کمپرسورها، کندانسورها و اواپراتورها را در یک بسته واحد ترکیب می کنند. چرخه مبرد شامل موارد زیر است:

1. فشرده سازی گاز مبرد
2. تراکم خنک شونده با هوا
3. کاهش فشار از طریق شیر انبساط
4. جذب گرما از طریق تبخیر

سیستم های DX از پیکربندی های تقسیم شده با واحدهای داخلی و خارجی جداگانه استفاده می کنند. مبرد مستقیماً از طریق کویل های داخلی گردش می کند تا گرما را جذب کند.

• طراحی مکانیکی ساده تر
• نصب آسان تر
• هزینه های نگهداری کمتر
• مصرف آب صفر
• عملکرد عالی در هوای سرد

• راندمان انرژی کمتر
• ظرفیت خنک کننده محدود
• کاهش عملکرد در دماهای محیط بالا
• سطح نویز بالاتر

سیستم های خنک شونده با آب راندمان بالاتر و ظرفیت خنک کنندگی بیشتری را ارائه می دهند، اما به زیرساخت های پیچیده تری نیاز دارند.

این سیستم ها از مبدل های حرارتی آب به مبرد در کندانسور استفاده می کنند، سپس آب گرم شده از طریق برج های خنک کننده خنک می شود.

• جریان طبیعی:خنک کننده غیرفعال با راندمان کمتر
• جریان مکانیکی:فن کمکی با راندمان بالاتر
• مدار بسته:از آلودگی و از دست رفتن آب جلوگیری می کند

• راندمان انرژی بالاتر
• ظرفیت خنک کننده بیشتر
• عملکرد پایدارتر
• عملکرد آرام تر

• زیرساخت های پیچیده تر
• هزینه های نصب بالاتر
• افزایش الزامات نگهداری
• مصرف آب قابل توجه
• چالش های عملیاتی در هوای سرد

انتخاب بین سیستم های خنک کننده مستلزم ارزیابی عوامل متعدد است:

• مقیاس تسهیلات:نصب های بزرگ معمولاً راه حل های خنک شونده با آب را ترجیح می دهند
• موقعیت جغرافیایی:مشخصات دما و رطوبت محیط
• دسترسی به آب:منابع و محدودیت های آب منطقه ای
• هزینه های انرژی:ساختارهای قیمت گذاری برق محلی
• بودجه سرمایه:قابلیت های سرمایه گذاری اولیه
• اهداف پایداری:ملاحظات زیست محیطی

فناوری خنک کننده مرکز داده همچنان در حال تکامل است و چندین پیشرفت قابل توجه دارد:

• خنک کننده مایع:خنک کننده غوطه وری برای انتقال حرارت برتر
• خنک کننده طبیعی:بهره برداری از منابع سرد محیطی
• کنترل های هوشمند:بهینه سازی سیستم مبتنی بر هوش مصنوعی
• مبرد های پیشرفته:جایگزین های بی ضرر برای محیط زیست
• طرح های مدولار:معماری های سیستم انعطاف پذیر و مقیاس پذیر

مدیریت حرارتی موثر برای قابلیت اطمینان و عملکرد مرکز داده حیاتی باقی می ماند. هر دو سیستم خنک شونده با هوا و خنک شونده با آب مزایای متمایزی را ارائه می دهند که برای زمینه های عملیاتی مختلف مناسب است. انتخاب مستلزم تجزیه و تحلیل دقیق الزامات فنی، شرایط محیطی و عوامل اقتصادی است. با پیشرفت فناوری خنک کننده، نوآوری ها در خنک کننده مایع، تکنیک های خنک کننده طبیعی و کنترل های سیستم هوشمند، نوید افزایش راندمان و در عین حال پشتیبانی از عملیات پایدار در دنیای دیجیتالی فزاینده ما را می دهد.