วิธีใช้เครื่องปรับอากาศเพื่อทําให้ตู้ศูนย์ข้อมูลเย็นลง ระบบควบคุมสภาพอากาศ


How to Use an Air Conditioner to Cool Data Center Cabinets Climate Control

อุปกรณ์เครือข่าย โดยเฉพาะเซิร์ฟเวอร์ ผลิตความร้อนอย่างมากภายในพื้นที่จํากัด ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีเซิร์ฟเวอร์สมัยใหม่จึงมีขนาดกะทัดรัดมากขึ้นและมี CPU ที่เร็วขึ้นส่งผลให้เกิดความร้อนที่มากขึ้น ความร้อนนี้หากไม่ได้รับการจัดการอย่างเหมาะสม อาจทําให้ระบบควบคุมสภาพอากาศของศูนย์ข้อมูลเครียดได้ ในความเป็นจริงความร้อนที่เกิดจากส่วนประกอบในศูนย์ข้อมูลขนาดกลางสามารถแข่งขันกับความร้อนที่จําเป็นในการทําให้บ้านอบอุ่นในช่วงฤดูหนาว

หากเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์เครือข่ายอื่นๆ ร้อนเกินไป อาจล้มเหลวหรืออายุการใช้งานลดลง ความเสียหายจากความร้อนอาจไม่สังเกตเห็นได้ทันที อาจทําให้เกิดปัญหาต่างๆ เช่น โหนดเครือข่ายขัดข้องและความล้มเหลวของฮาร์ดแวร์ ซึ่งนําไปสู่การหยุดทํางานเป็นเวลานาน โดยทั่วไปแล้วห้องเซิร์ฟเวอร์จะติดตั้งระบบระบายความร้อนเฉพาะ เช่น เครื่องปรับอากาศทรงพลังและระบบทําความเย็นแบบยกพื้นเพื่อรองรับความต้องการในการทําความเย็นสูง อย่างไรก็ตาม สิ่งสําคัญคือต้องแน่ใจว่าอุปกรณ์เครือข่ายของตู้แต่ละตู้มีการระบายอากาศที่เพียงพอ แม้จะมีอุณหภูมิของศูนย์ข้อมูลที่ต่ํากว่า แต่ตู้ก็ยังอาจร้อนเกินไปหากการกระจายอากาศไม่เหมาะสม

วิธีที่ดีที่สุดในการทําให้ตู้เซิร์ฟเวอร์เย็นลง

ตัวแปรหลายอย่าง เช่น การเจาะประตู ขนาดตู้ และประเภทส่วนประกอบ มีอิทธิพลต่ออุณหภูมิภายในตู้ การตรวจสอบให้แน่ใจว่าอากาศของอากาศที่เหมาะสมเป็นวิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการทําให้อุปกรณ์เครือข่ายเย็นลง วัตถุประสงค์คือเพื่อให้แน่ใจว่าเซิร์ฟเวอร์เราเตอร์และสวิตช์แต่ละตัวได้รับอากาศเย็นเพียงพอโดยไม่คํานึงถึงตําแหน่งในตู้ แม้ว่าผู้ผลิตอุปกรณ์จะให้คําแนะนําเพียงเล็กน้อยในด้านนี้ แต่วิธีการพื้นฐานบางอย่างสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการระบายอากาศของตู้ได้

1. เพิ่มการไหลเวียนของอากาศผ่านประตูตู้

ผู้ผลิตเซิร์ฟเวอร์ส่วนใหญ่แนะนําว่าด้านหน้าและด้านหลังของประตูตู้มีพื้นที่เปิดอย่างน้อย 63% สามารถทําได้โดยการถอดประตูตู้ออกทั้งหมดหรือใช้ตู้ที่มีประตูเจาะรู เนื่องจากเซิร์ฟเวอร์และอุปกรณ์เครือข่ายส่วนใหญ่มีพัดลมภายใน ประตูแบบเปิดหรือมีรูพรุนจึงมักจะให้การระบายอากาศที่เพียงพอ นอกจากนี้ การใช้ตู้ที่มีผนังด้านข้างสามารถป้องกันไม่ให้อากาศจากตู้หนึ่งผสมกับลมร้อนจากตู้ข้างเคียงได้

2. กําหนดประเภทของการระบายความร้อนแบบพาความร้อนที่จําเป็น

2.1 การระบายความร้อนแบบพาความร้อนตามธรรมชาติ:

เมื่ออุณหภูมิแวดล้อมรอบ ๆ ตู้ต่ํากว่าอุณหภูมิภายใน ความร้อนจะถ่ายเทจากสภาพแวดล้อมที่อบอุ่นไปยังสภาพแวดล้อมที่เย็นกว่าตามธรรมชาติ วิธีง่ายๆนี้อาศัยการปล่อยความร้อนตามธรรมชาติผ่านผนังตู้ อย่างไรก็ตามมักจะมีประสิทธิภาพน้อยกว่าโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อความแตกต่างของอุณหภูมิไม่เพียงพอที่จะทําให้ส่วนประกอบเย็นลงอย่างเพียงพอ


2.2 การระบายความร้อนแบบพาความร้อนแบบบังคับ:

พัดลมหรือเครื่องเป่าลมสามารถเพิ่มการถ่ายเทความร้อนจากบริเวณที่ร้อนกว่าไปยังบริเวณที่เย็นกว่าโดยลดความต้านทานที่ขอบเขตระหว่างพื้นที่เหล่านี้ พัดลมเป็นโซลูชั่นที่เหมาะสมสําหรับการระบายความร้อนแบบพาความร้อนแบบบังคับ ซึ่งช่วยลดอุณหภูมิภายใน อย่างไรก็ตาม หากอากาศภายนอกมีสารปนเปื้อน เช่น ฝุ่นหรือน้ํามัน สิ่งเหล่านี้อาจตกตะกอนบนอุปกรณ์ไฟฟ้าได้ ในกรณีเช่นนี้แนะนําให้ใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบอากาศสู่อากาศแบบวงปิดแม้ว่าจะยังคงอาศัยอุณหภูมิอากาศแวดล้อมในการระบายความร้อนก็ตาม


2.3 การระบายความร้อนแบบพาความร้อนที่ใช้งานอยู่:
 

การพาความร้อนตามธรรมชาติหรือแบบบังคับไม่สามารถทําให้ส่วนประกอบเย็นลงได้เพียงพอ **เครื่องปรับอากาศ** อาจจําเป็น เครื่องปรับอากาศทํางานบนระบบควบคุมแบบวงปิด ซึ่งจําเป็นเมื่อส่วนประกอบต้องการการปกป้องจากปัจจัยแวดล้อม เช่น สิ่งสกปรกหรือของเหลว เปลือกหุ้มอย่าง Leipole's LP4000N-1 สามารถประหยัดพลังงานได้โดยการทําให้เย็นเฉพาะกล่องหุ้ม ไม่ใช่ทั้งห้องหรือศูนย์ข้อมูล การคํานวณความสามารถในการทําความเย็นเป็นขั้นตอนสําคัญในการเลือกเครื่องปรับอากาศขนาดที่เหมาะสม ความสามารถในการทําความเย็นของเครื่องปรับอากาศตู้มีตั้งแต่ 300 ถึง 6,000 วัตต์ (1,000 BTU/ชั่วโมง ถึง 20,000 BTU/ชั่วโมง) การคํานวณที่แม่นยําเป็นสิ่งจําเป็นในการเลือกระบบที่เหมาะสมกับความต้องการของคุณ


3. การจัดวางอุปกรณ์ที่เหมาะสมที่สุดและพัดลมเซิร์ฟเวอร์

หลีกเลี่ยงการโอเวอร์โหลดตู้ การเติมให้ประมาณ 75% ถึง 80% ของความจุมักจะเพียงพอแล้ว รักษาระยะห่างอย่างน้อย 1U ระหว่างแถวของเซิร์ฟเวอร์เพื่อให้แน่ใจว่ามีการระบายอากาศจากด้านหน้าไปด้านหลังอย่างเหมาะสม เว้นระยะห่างอย่างน้อย 4 ซม. ระหว่างอุปกรณ์กับด้านหน้าและด้านหลังของตู้ ใช้แผงช่องว่างเพื่อปิดช่องว่างที่ไม่ได้ใช้ในตู้เพื่อป้องกันไม่ให้อากาศร้อนและเย็นผสมกัน ปรับปรุงการระบายอากาศโดยการติดตั้งพัดลมเพื่อหมุนเวียนอากาศผ่านตู้ พัดลมตู้ประเภทที่พบบ่อยที่สุดคือแผงพัดลมที่ติดตั้งอยู่ด้านบนของตู้ ซึ่งจะดึงอากาศเข้ามาจากด้านล่างหรือเป่าออกทางประตู สําหรับการระบายความร้อนตามเป้าหมายของพื้นที่เฉพาะ ให้ใช้พัดลมหรือแผงพัดลมที่ติดตั้งอยู่ภายในตู้


4. การตรวจสอบอุณหภูมิ
 

เพื่อให้แน่ใจว่าส่วนประกอบของคุณทํางานภายในช่วงอุณหภูมิที่ปลอดภัย ให้ตรวจสอบสภาพภายในตู้ นี่คือวิธีการบางส่วน:

เทอร์โมมิเตอร์อย่างง่าย:วางเทอร์โมมิเตอร์ในตู้และอ่านค่าอุณหภูมิเป็นประจํา วิธีนี้มีราคาไม่แพง แต่ต้องมีการควบคุมด้วยตนเองหากอุณหภูมิสูงเกินไป

อุณหภูมิ: เทอร์โมสตัทสามารถเปิดใช้งานพัดลมได้โดยอัตโนมัติเมื่ออุณหภูมิของตู้เกินขีดจํากัดที่ตั้งไว้ล่วงหน้า โดยรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในขีดจํากัดที่ปลอดภัยโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง

เซ็นเซอร์ SNMP และเซ็นเซอร์ที่เข้าถึงได้ IP: อุปกรณ์เครือข่าย M1any มีเซ็นเซอร์ SNMP หรือ IP ในตัวซึ่งระบุอุณหภูมิภายใน วิธีนี้เป็นที่นิยมเนื่องจากเซ็นเซอร์เหล่านี้อยู่ในตําแหน่งที่อุณหภูมิที่สําคัญที่สุดและช่วยให้กลยุทธ์การทําความเย็นขั้นสูงและข้อมูลเชิงลึกด้านเทคโนโลยีนอกเหนือจากเทคนิคการทําความเย็นขั้นพื้นฐานและระดับกลางแล้วกลยุทธ์และเทคโนโลยีขั้นสูงยังสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการควบคุมสภาพอากาศของตู้เซิร์ฟเวอร์ได้อีกด้วย ต่อไปนี้คือวิธีการและนวัตกรรมเพิ่มเติมที่ควรพิจารณา:
 

5. โซลูชั่นระบายความร้อนด้วยของเหลว

การระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรงไปยังชิป:
การระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรงกับชิปเกี่ยวข้องกับการหมุนเวียนสารหล่อเย็นโดยตรงไปยังส่วนประกอบที่ร้อนแรงที่สุดของเซิร์ฟเวอร์ เช่น CPU และ GPU วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูงเนื่องจากช่วยขจัดความร้อนออกจากแหล่งกําเนิดโดยตรง

แช่คูลลิ่ง:
การระบายความร้อนแบบแช่เกี่ยวข้องกับการจุ่มเซิร์ฟเวอร์ลงในของเหลวที่นําความร้อนแต่เป็นฉนวนไฟฟ้า วิธีนี้ให้ประสิทธิภาพการทําความเย็นที่ดีเยี่ยมและสามารถลดความจําเป็นในการใช้เครื่องปรับอากาศได้อย่างมาก การระบายความร้อนแบบแช่มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งสําหรับศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูงซึ่งวิธีการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมอาจไม่เพียงพอ

6. การกักเก็บทางเดินร้อน / ทางเดินเย็น


การกักกันทางเดินร้อน:
ในระบบกักกันทางเดินร้อนอากาศร้อนที่ระบายออกจากตู้เซิร์ฟเวอร์จะถูกกักเก็บและนําออกจากช่องระบายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์อื่น วิธีนี้ช่วยป้องกันไม่ให้อากาศร้อนและเย็นผสมกัน ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของระบบปรับอากาศ

การกักกันทางเดินเย็น:
การกักกันทางเดินเย็นเกี่ยวข้องกับการกักเก็บอากาศเย็นภายในทางเดินเฉพาะและส่งไปยังช่องรับของเซิร์ฟเวอร์ สิ่งนี้ทําให้มั่นใจได้ว่ามีเพียงอากาศเย็นเท่านั้นที่เข้าถึงเซิร์ฟเวอร์เพิ่มประสิทธิภาพการทําความเย็นและลดภาระงานในระบบปรับอากาศ

7. ระบายความร้อนฟรี


เครื่องประหยัดด้านอากาศ:
เครื่องประหยัดด้านอากาศนําอากาศภายนอกที่เย็นเข้ามาเพื่อลดความจําเป็นในการระบายความร้อนด้วยกลไก เมื่ออุณหภูมิภายนอกต่ํากว่าอุณหภูมิภายในศูนย์ข้อมูลระบบเหล่านี้สามารถลดต้นทุนด้านพลังงานได้อย่างมีนัยสําคัญโดยใช้ประโยชน์จากการระบายความร้อนตามธรรมชาติ

เครื่องประหยัดริมน้ํา:
เครื่องประหยัดริมน้ําใช้แหล่งน้ําภายนอกที่เย็น เช่น แม่น้ําหรือทะเลสาบ เพื่อลดอุณหภูมิของน้ําที่ใช้ในระบบทําความเย็น วิธีนี้มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะอย่างยิ่งในภูมิภาคที่มีอากาศเย็นกว่า

8. ระบบตรวจสอบและการจัดการขั้นสูง


เครื่องมือ DCIM (การจัดการโครงสร้างพื้นฐานศูนย์ข้อมูล):
เครื่องมือ DCIM ให้การตรวจสอบและการจัดการโครงสร้างพื้นฐานของศูนย์ข้อมูลที่ครอบคลุม รวมถึงพลังงาน ความเย็น และสภาพแวดล้อม เครื่องมือเหล่านี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิภาพของระบบทําความเย็นผ่านข้อมูลและการวิเคราะห์แบบเรียลไทม์

AI และแมชชีนเลิร์นนิง:
ปัญญาประดิษฐ์และการเรียนรู้ของเครื่องสามารถใช้เพื่อคาดการณ์ความต้องการในการทําความเย็นและเพิ่มประสิทธิภาพระบบควบคุมสภาพอากาศ ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลในอดีตและสภาวะปัจจุบัน อัลกอริทึม AI สามารถทําการปรับเปลี่ยนแบบเรียลไทม์เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการทําความเย็นและลดการใช้พลังงาน

การนําแนวทางปฏิบัติด้านพลังงานมาใช้

เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของระบบควบคุมสภาพอากาศและระบบปรับอากาศของคุณให้พิจารณาใช้แนวทางปฏิบัติที่ประหยัดพลังงานดังต่อไปนี้:

การบํารุงรักษาเป็นประจํา:
การบํารุงรักษาเครื่องปรับอากาศและระบบทําความเย็นของคุณเป็นประจําเป็นสิ่งสําคัญเพื่อให้แน่ใจว่าทํางานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด การตรวจสอบการรั่วไหล และตรวจสอบให้แน่ใจว่าส่วนประกอบทั้งหมดทํางานได้อย่างถูกต้อง

อุปกรณ์ประหยัดพลังงาน:
ลงทุนในเครื่องปรับอากาศและอุปกรณ์ทําความเย็นที่ประหยัดพลังงาน มองหาหน่วยที่มีระดับ SEER (อัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงานตามฤดูกาล) สูงและคุณสมบัติการประหยัดพลังงานอื่นๆ

การจัดการการไหลเวียนของอากาศที่ปรับให้เหมาะสม:
ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีสิ่งกีดขวางการไหลเวียนของอากาศภายในตู้เซิร์ฟเวอร์และศูนย์ข้อมูลของคุณ ใช้แผงช่องว่างเพื่อเติมพื้นที่ชั้นวางที่ว่างเปล่าและป้องกันไม่ให้อากาศร้อนและเย็นผสมกัน

จุดตั้งอุณหภูมิ:
หลีกเลี่ยงการตั้งอุณหภูมิศูนย์ข้อมูลของคุณให้ต่ํากว่าความจําเป็น ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ให้แนวทางเกี่ยวกับช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสมสําหรับศูนย์ข้อมูลที่สร้างสมดุลระหว่างประสิทธิภาพการทําความเย็นและความปลอดภัยของอุปกรณ์
 

Leipole อธิบาย

* ตู้เซิร์ฟเวอร์ปรับอากาศ:
เมื่อคุณต้องการเก็บเซิร์ฟเวอร์หรืออุปกรณ์ไอทีไว้นอกศูนย์ข้อมูลของคุณ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงซึ่งไม่มีโครงสร้างพื้นฐานการทําความเย็น เครื่องปรับอากาศที่ควบคุมด้วย CNC (ขนาดตั้งแต่ 1,705 ถึง 13,650 BTU หรือ 500 ถึง 4,000 วัตต์) ช่วยให้มั่นใจได้ว่าอุปกรณ์จะเย็นอยู่เสมอแม้ในอุณหภูมิสูงถึง 55°C ตัวเครื่องได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้ในสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย นอกจากนี้ยังช่วยขจัดความร้อนสะสมด้วยวงจรระบายความร้อนแบบปิด ทางเข้าสายเคเบิลที่ปิดสนิทจะป้องกันการแลกเปลี่ยนอากาศกับอากาศแวดล้อมที่อบอุ่น เพียงติดตั้งอุปกรณ์ของคุณเชื่อมต่อเครื่องปรับอากาศและคุณก็มีศูนย์ข้อมูลขนาดเล็กแบบสแตนด์อโลนที่สมบูรณ์และครบครัน ไม่จําเป็นต้องติดตั้งเนื่องจากเครื่องระเหยภายในช่วยขจัดการควบแน่น