بحث در مورد فناوری اتلاف حرارت مرکز داده

رشد سریع ساخت و ساز مرکز داده منجر به تجهیزات بیشتر و بیشتر در اتاق کامپیوتر می شود که محیط تبرید با دما و رطوبت ثابت را برای مرکز داده فراهم می کند. مصرف برق مرکز داده بسیار افزایش می یابد و به دنبال آن افزایش متناسب سیستم خنک کننده، سیستم توزیع برق، ups و ژنراتور که چالش های عمده ای را برای مصرف انرژی مرکز داده به همراه خواهد داشت. در زمانی که کل کشور طرفدار حفظ انرژی و کاهش انتشار است، اگر مرکز داده کورکورانه انرژی اجتماعی را مصرف کند، ناگزیر توجه دولت و مردم را به خود جلب خواهد کرد. نه تنها برای توسعه آینده مرکز داده مناسب نیست، بلکه با اخلاق اجتماعی نیز در تضاد است. بنابراین، مصرف انرژی به دغدغه مندترین محتوا در ساخت مرکز داده تبدیل شده است. به منظور توسعه مرکز داده، گسترش مستمر مقیاس و افزایش تجهیزات ضروری است. این را نمی توان کاهش داد، اما میزان استفاده از تجهیزات باید در استفاده بهبود یابد. بخش بزرگ دیگری از مصرف انرژی، اتلاف گرما است. مصرف انرژی یک سیستم تهویه مطبوع مرکز داده تقریباً بیش از یک سوم مصرف انرژی کل مرکز داده را تشکیل می دهد. اگر بتوانیم تلاش بیشتری در این زمینه انجام دهیم، اثر صرفه جویی در انرژی مرکز داده فوری خواهد بود. بنابراین، فناوری های اتلاف گرما در مرکز داده چیست و مسیرهای توسعه آینده چیست؟ پاسخ در این مقاله پیدا خواهد شد.

سیستم خنک کننده هوا

سیستم انبساط مستقیم خنک کننده هوا به سیستم خنک کننده هوا تبدیل می شود. در سیستم خنک کننده هوا، نیمی از مدارهای گردش مبرد در تهویه مطبوع اتاق ماشین مرکز داده و بقیه در کندانسور خنک کننده هوای بیرون قرار دارند. گرمای داخل اتاق ماشین از طریق خط لوله گردش مبرد به محیط بیرون فشرده می شود. هوای گرم گرما را به کویل اواپراتور و سپس به مبرد منتقل می کند. مبرد با دمای بالا و فشار بالا توسط کمپرسور به کندانسور فضای باز فرستاده می شود و سپس گرما را به فضای بیرون می رساند. بازده انرژی سیستم خنک کننده هوا نسبتاً کم است و گرما مستقیماً توسط باد پخش می شود. از منظر خنک کننده، مصرف اصلی انرژی از کمپرسور، فن داخلی و کندانسور هوا خنک بیرونی می آید. با توجه به چیدمان متمرکز یونیت های خارجی، زمانی که تمام یونیت های خارجی در تابستان روشن می شوند، انباشت گرمای موضعی مشهود است که باعث کاهش راندمان تبرید و تأثیر استفاده از آن می شود. علاوه بر این، سر و صدای یونیت خارجی هوا خنک تأثیر زیادی بر محیط اطراف دارد که به راحتی می تواند بر ساکنان اطراف تأثیر بگذارد. خنک کننده طبیعی را نمی توان اتخاذ کرد و صرفه جویی در انرژی نسبتاً کم است. اگرچه راندمان خنک کننده سیستم خنک کننده هوا زیاد نیست و مصرف انرژی همچنان بالا است، اما همچنان پرکاربردترین روش خنک کننده در مرکز داده است.

سیستم خنک کننده مایع

سیستم خنک کننده هوا معایب اجتناب ناپذیر خود را دارد. برخی از مراکز داده شروع به روی آوردن به خنک کننده مایع کرده اند و رایج ترین آنها سیستم خنک کننده آبی است. سیستم خنک کننده آب گرما را از طریق صفحه تبادل حرارت حذف می کند و تبرید پایدار است. برج خنک کننده در فضای باز یا خنک کننده خشک برای تعویض کندانسور برای تبادل حرارت مورد نیاز است. خنک کننده آب یونیت بیرونی خنک شده با هوا را خنثی می کند، مشکل نویز را حل می کند و تأثیر کمی بر محیط دارد. سیستم خنک کننده آب پیچیده، گران و سخت است، اما می تواند نیازهای خنک کننده و صرفه جویی در انرژی مراکز داده بزرگ را برآورده کند. علاوه بر خنک کننده آبی، خنک کننده روغن نیز وجود دارد. در مقایسه با خنک کننده آب، سیستم خنک کننده روغن می تواند مصرف انرژی را بیشتر کاهش دهد. اگر سیستم خنک کننده روغن اتخاذ شود، مشکل گرد و غباری که در خنک کننده هوای سنتی با آن مواجه است دیگر وجود ندارد و مصرف انرژی بسیار کمتر است. بر خلاف آب، روغن یک ماده غیر قطبی است که بر مدار مجتمع الکترونیکی تأثیری نمی گذارد و به سخت افزار داخلی سرور آسیب نمی رساند. با این حال، سیستم خنک کننده مایع همیشه در بازار رعد و برق و باران بوده است و مراکز داده کمی از این روش استفاده می کنند. زیرا سیستم خنک کننده مایع، چه غوطه وری و چه روش های دیگر، نیاز به فیلتراسیون مایع دارد تا از مشکلاتی مانند تجمع آلاینده ها، رسوب بیش از حد و رشد بیولوژیکی جلوگیری شود. برای سیستم های مبتنی بر آب، مانند آن دسته از سیستم های خنک کننده مایع با برج خنک کننده یا اقدامات تبخیر، مشکلات رسوب باید با حذف بخار در یک حجم معین برطرف شود، و حتی اگر چنین تصفیه ای وجود داشته باشد، باید جدا و "تخلیه شوند" ممکن است مشکلات زیست محیطی ایجاد کند.

سیستم خنک کننده تبخیری یا آدیاباتیک

فن آوری خنک کننده تبخیری روشی برای خنک کردن هوا با استفاده از کاهش دما است. هنگامی که آب با هوای گرم جاری برخورد می کند، شروع به تبخیر و تبدیل به گاز می کند. اتلاف حرارت تبخیری برای مبردهای مضر برای محیط زیست مناسب نیست، هزینه نصب کم است، کمپرسور سنتی مورد نیاز نیست، مصرف انرژی کم است و مزایای آن صرفه جویی در انرژی، حفاظت از محیط زیست، صرفه جویی در مصرف و بهبود کیفیت هوای داخل ساختمان است. . کولر تبخیری یک فن بزرگ است که هوای گرم را روی پد آب مرطوب می کشد. هنگامی که آب در پد مرطوب تبخیر می شود، هوا خنک شده و به بیرون رانده می شود. با تنظیم جریان هوای کولر می توان دما را کنترل کرد. خنک کننده آدیاباتیک به این معنی است که در فرآیند افزایش آدیاباتیک هوا، فشار هوا با افزایش ارتفاع کاهش می یابد و بلوک هوا به دلیل انبساط حجمی به صورت خارجی عمل می کند و در نتیجه دمای هوا کاهش می یابد. این روش های خنک کننده هنوز برای مرکز داده جدید هستند.

سیستم خنک کننده بسته

درب رادیاتور سیستم خنک کننده بسته آب بندی شده و یک مخزن انبساط اضافه می شود. در حین کار، بخار خنک کننده وارد مخزن انبساط می شود و پس از خنک شدن به رادیاتور باز می گردد که می تواند از تبخیر زیاد مایع خنک کننده جلوگیری کرده و دمای نقطه جوش مایع خنک کننده را بهبود بخشد. سیستم خنک کننده بسته می تواند اطمینان حاصل کند که موتور به مدت 1 تا 2 سال به آب خنک کننده نیاز ندارد. در هنگام استفاده، برای به دست آوردن اثر، باید از آب بندی اطمینان حاصل شود. مایع خنک کننده در مخزن انبساط را نمی توان پر کرد و فضایی برای انبساط باقی می گذارد. پس از دو سال استفاده، تخلیه و فیلتر شده و پس از تنظیم ترکیب و نقطه انجماد به استفاده ادامه دهید. این بدان معنی است که جریان هوا ناکافی به راحتی باعث گرمای بیش از حد موضعی می شود. خنک کننده بسته اغلب با خنک کننده آبی یا خنک کننده مایع ترکیب می شود. سیستم خنک کننده آب نیز می تواند به یک سیستم بسته تبدیل شود که می تواند گرما را به طور موثرتری دفع کند و راندمان تبرید را بهبود بخشد.

علاوه بر روش های اتلاف حرارتی که در بالا معرفی شد، روش های اتلاف حرارت فوق العاده زیادی وجود دارد که برخی از آنها حتی در عمل نیز به کار گرفته شده اند. به عنوان مثال، اتلاف گرمای طبیعی برای ساخت مرکز داده در کشورهای سردسیر شمال اروپا یا در بستر دریا، و از "سرما شدید عمیق" برای خنک کردن تجهیزات در مرکز داده استفاده می شود. مانند مرکز داده فیس بوک در ایسلند، مرکز داده مایکروسافت در بستر دریا. علاوه بر این، خنک کننده آبی نمی تواند از آب استاندارد استفاده کند. برای گرم کردن مرکز داده می توان از آب دریا، فاضلاب خانگی و حتی آب گرم استفاده کرد. به عنوان مثال، علی بابا از آب دریاچه Qiandao برای دفع گرما استفاده می کند. گوگل یک مرکز داده با استفاده از آب دریا برای دفع گرما در هامینا، فنلاند ایجاد کرده است. ای بی مرکز داده خود را در بیابان ساخته است. میانگین دمای فضای باز مرکز داده حدود 46 درجه سانتیگراد است.

در بالا، فناوری های متداول اتلاف حرارت مرکز داده معرفی می شود که برخی از آنها هنوز در حال بهبود مستمر هستند و هنوز هم فناوری های آزمایشگاهی هستند. برای روند خنک سازی آینده مراکز داده، علاوه بر مراکز محاسباتی با کارایی بالا و سایر مراکز داده مبتنی بر اینترنت، بیشتر مراکز داده به مکان هایی با قیمت کمتر و هزینه برق کمتر منتقل می شوند. با به کارگیری فناوری خنک کننده پیشرفته تر، هزینه عملیات و نگهداری مراکز داده کاهش بیشتری خواهد یافت و بهره وری انرژی بهبود می یابد.