كيفية بناء مراكز بيانات أكثر مراعاة للبيئة.. الأفضل زيادة الحرارة إلى 40 درجة مئوية

البرودة ليست دائمًا الأفضل لمراكز البيانات المتعطشة للطاقة، خاصة عندما يتعلق الأمر بفواتير الطاقة الخاصة بها.

يقول تحليل جديد أن إبقاء المراكز عند 41 درجة مئوية، أو حوالي 106 درجة فهرنهايت، يمكن أن يوفر ما يصل إلى 56٪ من تكاليف التبريد في جميع أنحاء العالم.

تقترح الدراسة، التي نُشرت في مجلة Cell Reports Physical Science ، إرشادات جديدة لدرجة الحرارة قد تساعد في تطوير وإدارة مراكز بيانات وخوادم تكنولوجيا معلومات أكثر كفاءة في المستقبل.

يقول المؤلف الرئيسي شينغوي وانغ من جامعة هونج كونج للفنون التطبيقية: “يمثل نظام التبريد أكثر من ثلث إجمالي استهلاك الطاقة في مركز البيانات، لذا تتحدث العديد من الدراسات عن تقليل استهلاك الطاقة في أنظمة التبريد”، “ولكن بدلاً من إيجاد طرق أفضل لتبريد مراكز البيانات، لماذا لا نعيد تصميم الخوادم لتعمل في درجات حرارة أعلى؟”

أنظمة التبريد التقليدية

تعمل مراكز البيانات عادةً في درجات حرارة تتراوح بين 20-25 درجة مئوية، اليوم، تعمل أنظمة التبريد التقليدية التي تحافظ على هذه المراكز عن طريق سحب الهواء الساخن الناتج عن الكمبيوتر عبر ملفات مبردة بالماء لتبريد الهواء قبل أن يعود إلى الفضاء.

يدخل الماء الساخن بعد ذلك إما إلى المبردات أو إلى عملية تسمى التبريد الحر قبل أن يعود إلى الملفات.

على عكس المبردات كثيفة الاستهلاك للطاقة التي تعمل بشكل مشابه لمكيفات الهواء، يستخدم التبريد الحر الهواء المحيط لتبريد المياه باستخدام طاقة أقل بكثير.

لتوفير الطاقة، غالبًا ما يتم بناء مراكز البيانات في مناطق أكثر برودة للاستفادة من التبريد الحر، ولكن بفضل التقدم في التكنولوجيا الإلكترونية، يعرف المهندسون والعلماء أنه لم يعد من الضروري تشغيل مكيفات الهواء المعتمدة على التبريد في مراكز البيانات.

تسمح العديد من خوادم تكنولوجيا المعلومات بالفعل بتشغيل درجة حرارة أعلى من 30 درجة مئوية، وهذا يعني أنه في معظم المناخات، بما في ذلك المناخات الأكثر سخونة، يمكن لمراكز البيانات أيضًا الاستفادة من التبريد الحر عن طريق رفع درجة حرارة مراكز البيانات.

الجيل التالي من الخوادم

“السؤال هو، إلى أي درجة حرارة؟” يقول وانج، لمعرفة ذلك، قام وانج وفريقه ببناء نموذج يعتمد على نظام التبريد التقليدي وقاموا بمحاكاة تشغيل النظام في ظل ظروف مناخية مختلفة.

وأظهرت النتائج أن مراكز البيانات في جميع المناطق تقريبًا عبر المناطق المناخية يمكن أن تعتمد بنسبة 100% تقريبًا على التبريد الحر على مدار العام عند تشغيلها عند درجة حرارة 41 درجة مئوية، والتي أطلقوا عليها “درجة حرارة التبريد الحر العالمية”.

يمكن لمراكز البيانات هذه توفير ما بين 13% إلى 56% من الطاقة مقارنة بتلك التي تعمل عند درجة حرارة 22 درجة مئوية (71.6 درجة فهرنهايت).

اعتمادًا على درجة الحرارة والرطوبة في المنطقة، يقول الباحثون إن مراكز البيانات قد لا تحتاج حتى إلى رفع درجة الحرارة إلى هذا الحد للاستفادة الكاملة من التبريد الحر.

على سبيل المثال، درجات الحرارة في بكين وكونمينغ وهونغ كونغ التي تعتمد بشكل كامل على التبريد الحر هي 39 درجة مئوية، و38 درجة مئوية، و40 درجة مئوية، على التوالي .

يقول وانج: “لكن قبل أن نرفع إعدادات درجة الحرارة، نحتاج إلى التأكد من ثلاثة أشياء”، “أولاً، نحتاج إلى ضمان موثوقية تشغيل الخادم، ثانيًا، يجب أن تظل الكفاءة الحسابية كما هي.

ثالثًا، نحتاج إلى ضمان عدم زيادة استهلاك الطاقة للخوادم من خلال تنشيط حماية التبريد المضمنة، مثل المشجعين”، ومع ذلك، فإن وانج متفائل بإمكانية عمل الجيل التالي من الخوادم عند درجة حرارة تصل إلى 40 درجة مئوية دون تدهور الأداء.

يقول وانج: “لأول مرة، يمكننا أن نوفر لمهندسي أنظمة التبريد ومهندسي تصميم الخوادم هدفًا ملموسًا للعمل من أجل تحقيقه”، “أعتقد أنه من الممكن تحقيق 41 درجة مئوية في المستقبل القريب. نحن على بعد 10 درجات مئوية فقط أو أقل.”