تخمین زده می‌شود که حدود 40 درصد از کل انرژی مصرفی یک مرکز داده صرف خنک‌سازی می‌شود. این میزان مصرف انرژی نه تنها هزینه‌های عملیاتی را افزایش می‌دهد، بلکه تأثیر قابل توجهی بر محیط زیست دارد. از سوی دیگر یک افزایش دمای ناچیز می‌تواند عملکرد سرورها را به شدت کاهش داده و حتی منجر به خرابی آن‌ها شود. با توجه به رشد روزافزون حجم داده‌ها و افزایش تراکم تجهیزات در دیتاسنترها، اهمیت سیستم‌های خنک‌کننده کارآمد بیش از پیش احساس می‌شود.

سیستم های نوین و برتر خنک کننده نه تنها از تجهیزات حساس در برابر گرمایش بیش از حد محافظت می‌کنند، بلکه به طور مستقیم بر مصرف انرژی و هزینه‌های عملیاتی دیتاسنتر تأثیرگذارند.بنابراین، سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین خنک‌کننده می‌تواند به طور قابل توجهی در کاهش این هزینه‌ها مؤثر باشد.

در ادامه این مقاله، به بررسی دقیق‌تر جدیدترین فناوری‌های  خنک‌کننده دیتاسنترها خواهیم پرداخت و مزایای استفاده از هر یک را به طور مفصل شرح خواهیم داد.

بخش اول:چرا خنک‌سازی اینقدر مهم است؟

مراکز داده به‌عنوان ستون فقرات زیرساخت‌های دیجیتال، نقش حیاتی در پردازش و ذخیره‌سازی حجم عظیمی از داده‌ها ایفا می‌کنند. با این حال، این غول‌های دیجیتالی با چالش‌های جدی روبرو هستند؛ یکی از مهم‌ترین این چالش‌ها، مدیریت حرارت تولید شده توسط تجهیزات الکترونیکی است.

دما، تأثیر مستقیمی بر عملکرد و طول عمر تجهیزات الکترونیکی دارد. افزایش دما می‌تواند منجر به کاهش سرعت پردازش، افزایش خطای محاسباتی و در نهایت، خرابی زودهنگام تجهیزات شود. علاوه بر این، گرمای بیش از حد می‌تواند ریسک آتش‌سوزی را افزایش داده و منجر به از دست رفتن داده‌های ارزشمند شود.

بخش دوم :چرا به فناوری‌های نوین خنک‌سازی نیاز داریم؟

در دنیای پرهیاهوی امروز، جایی که فناوری با سرعتی باورنکردنی در حال پیشرفت است، سیستم‌های خنک‌سازی نیز از این قاعده مستثنی نیستند.همچنین با افزایش تراکم تجهیزات در مراکز داده و رشد روزافزون حجم داده‌ها، سیستم‌های خنک‌سازی سنتی دیگر قادر به پاسخگویی به نیازهای مراکز داده نیستند. افزایش هزینه‌های انرژی، نگرانی‌های زیست‌محیطی و نیاز به بهبود کارایی سیستم‌ها، دلایل اصلی برای روی آوردن به فناوری‌های نوین خنک‌سازی هستند.

در این بخش، به معرفی هفت فناوری نوین خواهیم پرداخت که به طور چشمگیری مصرف انرژی را کاهش داده و کارایی سیستم‌های شما را بهینه‌سازی می‌کنند. این فناوری‌های نوآورانه نه تنها به حفظ محیط زیست کمک می‌کنند، بلکه هزینه‌های عملیاتی شما را نیز کاهش می‌دهند. با ما همراه باشید تا با این فناوری‌های شگفت‌انگیز آشنا شوید و آینده‌ای روشن‌تر برای سیستم‌های خنک‌سازی رقم بزنیم.

1. خنک‌سازی مایع مستقیم روی تراشه (Direct-to-chip liquid cooling)

خنک‌سازی مایع مستقیم روی تراشه، فناوری پیشرفته‌ای است که مایع خنک‌کننده را مستقیماً به تراشه‌ها منتقل می‌کند. با استفاده از کانال‌های کوچک تعبیه‌شده بر سطح تراشه، حرارت به‌سرعت جذب و از طریق سیستم لوله‌کشی تخصصی دفع می‌شود. در مقایسه با روش‌های سنتی خنک‌سازی با هوا، این روش تا 40٪ کارایی بیشتری دارد و می‌تواند مصرف انرژی سیستم‌های خنک‌کننده را تا 20٪ کاهش دهد.

مزایای این فناوری عبارت‌اند از:

• افزایش کارایی: با کاهش سریع دمای تراشه، عملکرد سیستم تا 30٪ بهبود می‌یابد، که برای پردازش‌های سنگین بسیار حیاتی است.
• کاهش اندازه تجهیزات: این فناوری نیاز به تجهیزات بزرگ خنک‌کننده را حذف کرده و فضای اشغالی را تا 50٪ کاهش می‌دهد.
• کاهش هزینه‌های نگهداری: خنک‌سازی مایع مستقیم نیاز به تعویض مکرر فیلترها و فن‌های خنک‌کننده را کم کرده و هزینه‌های نگهداری را تا 25٪ کاهش می‌دهد.

این روش نه‌تنها بهره‌وری مراکز داده را بالا می‌برد بلکه گزینه‌ای کارآمد برای مدیریت حرارت در مقیاس وسیع است و به‌ویژه برای مراکز داده پیشرفته توصیه می‌شود.

2. خنک کننده غوطه‌وری دو فاز (Two-phase immersion cooling)

خنک کننده غوطه‌وری دو فاز یکی دیگر از جدیدترین و پیشرفته‌ترین فناوری‌های خنک‌سازی مراکز داده است که با غوطه‌ور کردن تجهیزات در مایعات دی‌الکتریک، دمای سیستم‌ها را به شکلی کارآمد کنترل می‌کند. در این روش، تجهیزات در مایع دی‌الکتریک غوطه‌ور شده و با جذب حرارت از اجزا، مایع تبخیر می‌شود. بخار حاصل سپس به شکل مایع بازگردانده شده و چرخه‌ای پایدار ایجاد می‌کند.

مزایای این فناوری عبارت‌اند از:

• افزایش چگالی توان: این فناوری می‌تواند تا 10 برابر چگالی توان بیشتری نسبت به سیستم‌های خنک‌سازی هوایی فراهم کند، که به استفاده بهینه از فضای محدود مراکز داده کمک می‌کند.
• کاهش نویز: حذف نیاز به فن‌های پرسرعت و خنک‌کننده‌های سنتی، باعث کاهش نویز تا 90 درصد می‌شود، که محیط کاری آرام‌تری را فراهم می‌کند.
• بهبود پایداری سیستم: با کاهش دمای تجهیزات تا 40 درصد و بهینه‌سازی مصرف انرژی، این فناوری می‌تواند تا 30 درصد از هزینه‌های انرژی را کاهش دهد و عمر مفید تجهیزات را افزایش دهد.

این روش نوین خنک‌سازی، راهکاری ایده‌آل برای مراکز داده‌ای است که به کارایی بالا و کاهش مصرف انرژی نیاز دارند و در عین حال به حفظ پایداری و بهره‌وری سیستم اهمیت می‌دهند.

3. سرمایش زمین گرمایی (Geothermal Cooling)

سرمایش زمین گرمایی یکی از جدیدترین و پایدارترین فناوری‌های خنک‌سازی مراکز داده است که با استفاده از انرژی حرارتی موجود در لایه‌های زیرین زمین، عملکردی موثر و دوست‌دار محیط زیست ارائه می‌دهد. این روش، به‌ویژه در مناطقی با گرمای زیاد یا مصرف بالای انرژی، به کاهش هزینه‌های عملیاتی کمک شایانی می‌کند.

به عنوان مثال، برآوردها نشان می‌دهند که استفاده از انرژی زمین گرمایی می‌تواند تا ۴۰٪ مصرف انرژی سیستم‌های خنک‌سازی سنتی را کاهش دهد. این کاهش انرژی نه تنها سبب کاهش هزینه‌ها می‌شود، بلکه پایداری بیشتری برای مراکز داده ایجاد می‌کند. با بهره‌برداری از این فناوری، مراکز داده می‌توانند در طولانی‌مدت، عملکردی پایدار و هزینه‌بر  را تضمین کنند.

4. خنک‌کننده مایع میکروکانالی (Microchannel Liquid Cooling)

فناوری خنک‌کننده مایع میکروکانالی با بهره‌گیری از کانال‌های بسیار ریز، یک راهکار نوآورانه برای بهبود کارایی سیستم‌های خنک‌سازی مراکز داده به شمار می‌آید. در این فناوری، مایع خنک‌کننده از طریق کانال‌های کوچک که در مقیاس میکرون طراحی شده‌اند، جریان پیدا می‌کند و به علت افزایش سطح تماس با واحدهای پردازشی، به شکل قابل توجهی انتقال حرارت را بهبود می‌بخشد. براساس مطالعات، استفاده از این فناوری می‌تواند نرخ انتقال حرارت را تا 50 درصد افزایش دهد و به کاهش دمای تجهیزات کمک کند.

مزایای این فناوری عبارت‌اند از:

• افزایش سطح تماس: طراحی مبتنی بر کانال‌های ریز، سطح تماس بین سیال خنک‌کننده و قطعات الکترونیکی را به میزان قابل‌توجهی افزایش داده و در نتیجه، انتقال حرارت بهینه می‌شود.
• بهبود انتقال حرارت: با کاهش مقاومت حرارتی، این فناوری امکان انتقال سریع‌تر گرما از قطعات الکترونیکی به سیال خنک‌کننده را فراهم می‌کند.
• کاهش افت فشار: طراحی بهینه کانال‌ها، منجر به کاهش افت فشار سیال شده و در نتیجه، نیاز به پمپ‌های قوی‌تر کاهش می‌یابد.

5. فناوری خنک‌کننده مایع ریزهمرفت (Microconvective Liquid Cooling)

این فناوری به‌طور مستقیم با استفاده از جت‌های کوچک مایع، تراشه‌های دستگاه‌های دیجیتال را خنک می‌کند. این سیستم، با هدایت مستقیم مایع خنک‌کننده به سطح تراشه‌ها، انتقال گرما را بهبود می‌بخشد و دمای کاری تجهیزات را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. این کاهش دما به‌طور متوسط تا 40٪ افزایش کارایی تجهیزات را در پی دارد و عمر مفید آن‌ها را نیز بالا می‌برد. همچنین، بر اساس مطالعات جدید، استفاده از این فناوری می‌تواند تا 25٪ مصرف انرژی سیستم‌های خنک‌کننده را در مقایسه با روش‌های سنتی کاهش دهد.

مزایای این فناوری عبارت‌اند از:

• افزایش کارایی: با استفاده از خنک‌سازی مایع ریزهمرفت، می‌توان تراشه‌ها را با فرکانس‌های بالاتر و توان بیشتری به کار گرفت، بدون اینکه نگرانی از گرمای بیش از حد وجود داشته باشد.
• کاهش دمای کاری: این روش به طور قابل توجهی دمای کاری تراشه‌ها را کاهش می‌دهد که منجر به افزایش طول عمر و پایداری سیستم می‌شود.
• افزایش عمر مفید تجهیزات: با کاهش دمای کاری، تنش حرارتی بر روی اجزای الکترونیکی کاهش یافته و در نتیجه عمر مفید تجهیزات افزایش می‌یابد.

6. خنک‌سازی بُرداری کالیبره شده (Calibrated Vector Cooling)

خنک‌سازی بُرداری کالیبره شده (CVC) یک فناوری نوآورانه است که بهینه‌سازی جریان هوا در مراکز داده را به سطح جدیدی ارتقا می‌دهد. این فناوری با کنترل دقیق جهت و سرعت جریان هوا، به طور موثری گرما را از تجهیزات حساس دور کرده و آن را به سیستم‌های خنک‌کننده هدایت می‌کند.

مزایای این فناوری عبارت‌اند از:

• کاهش مصرف انرژی: با بهینه‌سازی جریان هوا، CVC به طور قابل توجهی نیاز به انرژی برای خنک‌سازی را کاهش می‌دهد. مطالعات نشان می‌دهد که CVC می‌تواند تا 30 درصد در مصرف انرژی صرفه‌جویی کند.
• بهبود عملکرد سیستم: جریان هوای بهینه شده، دمای تجهیزات را در محدوده مطلوب نگه داشته و عملکرد آن‌ها را بهبود می‌بخشد. این امر منجر به افزایش طول عمر تجهیزات و کاهش زمان خرابی می‌شود.
• افزایش چگالی توان: CVC امکان استقرار تجهیزات بیشتری در هر واحد سطح را فراهم می‌کند، بدون اینکه بر عملکرد سیستم تأثیر منفی بگذارد.

7. خنک‌سازی مبتنی بر هوش مصنوعی و اینترنت اشیا

فناوری خنک‌سازی مراکز داده با ادغام هوش مصنوعی و اینترنت اشیا، تحولی شگرف تجربه می‌کند. در این روش، حسگرهای هوشمند به طور مداوم شرایط محیطی را پایش کرده و داده‌ها را به یک سیستم مرکزی ارسال می‌کنند. هوش مصنوعی با تحلیل این داده‌ها، الگوهای مصرف انرژی را شناسایی کرده و بهینه‌ترین تنظیمات را برای سیستم‌های خنک‌کننده اعمال می‌کند. این امر منجر به کاهش چشمگیر مصرف انرژی و افزایش راندمان سیستم می‌شود.

مزایای این فناوری عبارتند از:

• بهینه‌سازی مصرف انرژی: با تحلیل داده‌های جمع‌آوری شده توسط حسگرها، سیستم هوش مصنوعی قادر است مصرف انرژی را بر اساس شرایط محیطی و بار کاری تجهیزات بهینه کند.
• تعامل با سایر سیستم‌های ساختمان: سیستم‌های خنک‌سازی مبتنی بر هوش مصنوعی می‌توانند با سایر سیستم‌های ساختمان مانند سیستم‌های روشنایی و کنترل دسترسی تعامل کرده و به ایجاد یک محیط هوشمند و یکپارچه کمک کنند.
• تحلیل داده‌ها و پیش‌بینی نیازهای خنک‌سازی: با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته یادگیری ماشین، این سیستم‌ها قادر به پیش‌بینی نیازهای خنک‌سازی در آینده و برنامه‌ریزی برای جلوگیری از بروز مشکلات هستند.

نتیجه گیری

با توجه به پیشرفت‌های چشمگیر در فناوری‌های خنک‌سازی، مراکز داده امروز به دنبال راهکارهایی هستند که نه تنها عملکرد بهینه را تضمین کنند، بلکه اثرات زیست‌محیطی را نیز کاهش دهند. استفاده از سیستم‌های خنک‌کننده مدرن مانند خنک‌سازی با مایعات و تکنیک‌های پیشرفته تبادل حرارتی، به طور چشمگیری مصرف انرژی را کاهش داده و بهره‌وری را افزایش داده است. این فناوری‌ها باعث کاهش هزینه‌های عملیاتی و همچنین کمک به کاهش گازهای گلخانه‌ای می‌شوند. بر اساس گزارش‌های اخیر، استفاده از این فناوری‌ها می‌تواند تا ۳۰٪ هزینه‌های انرژی مراکز داده را کاهش دهد

با توجه به اهمیت حیاتی سیستم‌های خنک‌سازی در حفظ عملکرد بهینه تجهیزات و افزایش طول عمر آن‌ها، انتخاب مناسب‌ترین سیستم برای هر مرکز داده امری بسیار مهم است. فیدار کوثر با بهره‌گیری از دانش و تجربه متخصصان خود، آماده ارائه مشاوره‌های تخصصی در زمینه انتخاب و پیاده‌سازی سیستم‌های خنک‌سازی متناسب با نیازهای خاص هر سازمان می‌باشد.