تبريد خزانة الرف

أنواع تبريد خزائن الرفوف

يُعدّ تبريد خزائن الرفوف عنصرًا أساسيًا في غرف الخوادم ومراكز البيانات، ويهدف إلى الحفاظ على درجة حرارة مثالية للأجهزة الإلكترونية المختلفة، خاصة الرفوف والخزائن التي تحتوي على الخوادم. هناك العديد من الطرق لتبريد خزانة الرف والحفاظ على عمل المعدات بشكل صحيح.

• التبريد السلبي

  لا تعتمد أساليب التبريد السلبي على المكونات الكهربائية. بدلاً من ذلك، تستفيد من الظواهر الطبيعية مثل توصيل الهواء، أو الحمل الحراري، أو الإشعاع لتبريد الأجهزة. بعض التصميمات تتضمن بالفعل مناطق ساخنة ومناطق باردة، بحيث يتلقى جزء واحد فقط من المعدات تدفق هواء مستمر. يمكن للميزات الإضافية مثل ألواح جانبية ذات فتحات توجيه تدفق الهواء بطرق معينة لتجنب النقاط الساخنة. تنظيم الكابلات والمعدات بحيث تكون فقط العناصر الضرورية في قسم مغلق يساعد أيضًا. في بعض الأحيان، يمكن أن يؤدي وضع رف أو خزانة بعيدًا عن مصادر الحرارة، مثل أشعة الشمس المباشرة، إلى إحداث فرق كبير. كلما زادت تصاميم التبريد السلبي التي يتم استخدامها، قل استخدام أنظمة التبريد النشطة للطاقة.

• الأبواب والألواح الجانبية المثقبة

  الأبواب والألواح الجانبية المثقبة هي تلك التي تحتوي على العديد من الثقوب الصغيرة فيها. تسمح هذه الفتحات الصغيرة للهواء الدافئ بالهروب من داخل خزانة الخادم أو الرف، بينما يصعب على الأشخاص غير المصرح لهم الدخول. استخدام المواد المثقبة على أجزاء مختلفة من الغلاف يسمح للمستخدمين بوضع الأبواب والألواح الجانبية حيث يكون تدفق الهواء ضروريًا للغاية. هذه طريقة اقتصادية لتحسين التهوية دون الحاجة إلى معدات معقدة. يمكن للمستخدم بعد ذلك الحصول على كمية الهواء المناسبة من خوادمه. تعزز الأبواب والألواح الجانبية المثقبة أداء التبريد بينما تحمي أجزاء الخادم القيمة.

• وحدات المراوح

  وحدات المراوح هي وحدات صغيرة مستقلة مصممة لتعزيز قوة تبريد رفوف الخوادم وخزائنها. إنها بسيطة وسهلة التركيب. بمجرد وضعها في مكانها، ستزيد وحدة المروحة من تدفق الهواء حول الخوادم التي تحملها. يساعد النسيم الإضافي على نقل الحرارة بعيدًا عن الأجهزة بشكل أسرع وكفاءة أكبر من دون المراوح. مع حركة الهواء الإضافية التي تخلقها، تعمل وحدات المراوح على مواجهة الحرارة التي تولدها مكونات الخادم أثناء الاستخدام العادي. تعمل هذه التهوية المتزايدة بشكل مباشر على فائدة المعدات من خلال منع ارتفاع درجة الحرارة ودعم العمليات المتواصلة والأداء الأفضل. تمثل وحدات المراوح طريقة عملية وبأسعار معقولة لتحسين تبريد رفوف الخوادم، مما يحمي بدوره الخوادم نفسها.

• إدارة تدفق الهواء النشطة

  تتضمن إدارة تدفق الهواء النشطة استخدام مراوح محركة وقنوات لتوجيه حركة الهواء بدقة إلى حيثما يكون مطلوبًا داخل رف الخادم أو خزانته. تهدف هذه الطريقة إلى منح الهواء البارد القادم من نظام تبريد مركز البيانات مسارًا محددًا للسفر وتبريد الأجهزة بفعالية. من خلال وجود مراوح تسحب أو تدفع الهواء بدقة حول الخوادم، يهدف الداعمون إلى تعظيم التبريد مع تقليل هدر تدفق الهواء. يساعد توجيه الهواء المستهدف على ضمان حصول كل خادم على الكمية المثلى من الهواء البارد لأداء وظيفة التبريد بكفاءة قدر الإمكان.

المواصفات والصيانة

تتضمن بعض مواصفات تبريد خزائن الرفوف ما يلي.

• يشير تدفق الهواء إلى كمية وتدفق الهواء الذي يمر عبر خزانة الرف في الدقيقة. عادةً ما يتم عرضه بالأقدام المكعبة القياسية في الدقيقة (SCFM) أو اللتر في الدقيقة (LPM). يشير تدفق بيانات 1000 SCFM إلى مرور 1000 قدم مكعب من الهواء عبر خزانة الرف في الدقيقة.
• وحدة الرف (U) هي مساحة عمودية تستخدم لحمل المعدات في خزانة الرف. 1U يساوي 1.75 بوصة (44.45 مم) ارتفاعًا. يمكن أن يختلف ارتفاع مبرد خزانة الرف اعتمادًا على خزانة الرف المتوافق معها. على سبيل المثال، قد يكون لمبرد مصمم لخزانة رف 42U ارتفاع 42 × 1.75 بوصة.
• تشير سعة التبريد إلى كمية الحرارة التي يمكن لمبرد خزانة الرف إزالتها. يتم وصفها بوحدات حرارية بريطانية (BTUs) أو واط. يشير مبرد خزانة رف بقوة 5000 BTU في الساعة إلى أنه يمكنه إزالة 5000 BTU من الحرارة من الرف في الساعة.
• استهلاك الطاقة هو كمية الطاقة التي تستخدمها المعدات. عادةً ما يتم قياس الطاقة بالواط. يشير مبرد خزانة رف يستهلك 100 واط إلى أنه يستخدم 100 واط لتشغيل مراوحه ومضخاتها.
• مستوى الضوضاء هو مقدار الصوت الذي يصدره مبرد خزانة الرف. يتم قياسه بالديسيبل (dB). يشير مبرد 25 dB إلى أن مستوى صوته أقل من مستوى المحادثة العادية.

تتضمن بعض نصائح الصيانة لتبريد خزائن الرفوف ما يلي:

• يجب على المستخدمين فحص المبرد بشكل روتيني للتأكد من عدم وجود علامات أو أضرار للبلى، مثل الشقوق أو الأجزاء السائبة. يمكن للإصلاح في الوقت المناسب ضمان عمر البقاء وفعالية المبرد.
• يجب على المستخدمين تنظيف المبرد بانتظام لمنع تراكم الأوساخ والغبار. يسمح تنظيف المبرد بتنفس أفضل ويقلل من خطر ارتفاع درجة الحرارة. اتبع دائمًا إرشادات الشركة المصنعة لتنظيف المبرد.
• يجب على المستخدمين التحقق من تدفق الهواء في الغرفة التي يوجد بها مبرد خزانة الرف للتأكد من كفايتها. يمكن للتهوية المناسبة تحسين أداء المبرد.
• في حالة وجود انقطاع في التيار الكهربائي أو ارتفاع مفاجئ في المنطقة، يمكن للمستخدمين التفكير في شراء حمايات من ارتفاع التيار الكهربائي أو مصادر طاقة غير متقطعة (UPS) لمبرد خزانة الرف. يمكن لحمايات ارتفاع التيار الكهربائي و UPS تقديم الحماية للمبرد وزيادة عمره.

سيناريوهات تطبيق استخدام تبريد خزائن الرفوف

يُعدّ تبريد خزائن الرفوف مهمًا لأنه يوفر بيئة مناسبة للمعدات الموجودة في الخزانة. يتم تطبيق حلول تبريد خزائن الرفوف في الغالب على الصناعات والسيناريوهات التالية.

• مراكز البيانات: كدماغ البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات، يجب أن تحتوي غرف مركز البيانات على مبردات خزائن رفوف ممتازة. لا شك أنها تمكن من تشغيل الخادم دون انقطاع، وتحمي حفظ البيانات، وتعزز استقرار النظام. في مركز البيانات حيث توجد خوادم الشبكة، وخوادم الملفات، وخوادم قواعد البيانات، وخوادم التطبيقات، يكون حجم حركة البيانات مرتفعًا، وعادةً ما يكون حمل الخادم ثقيلًا جدًا، مما يؤدي إلى توليد كمية كبيرة من الحرارة. تختلف شدة الحرارة التي تولدها الخوادم حسب نوع الخادم. تؤثر أيضًا مساحة المساحة الفعلية المتاحة للخوادم في مركز البيانات على درجة حرارتها. وبالتالي، يصبح استخدام مبردات خزائن الرفوف ضروريًا لضمان بقاء جميع معدات الشبكة والخوادم في مركز البيانات تعمل بشكل فعال وكفاءة.
• الاتصالات: تُعدّ مبردات الرفوف شائعة في صناعة الاتصالات أيضًا. تُستخدم مبردات خزائن الرفوف بشكل متكرر لإيواء معدات الاتصالات الأساسية مثل أجهزة التوجيه والمفاتيح وأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية في مراكز الاتصالات ومحطات الإرسال ومرافق محطات القاعدة. تضمن هذه الأجهزة اتصال الشبكة وجودة الاتصالات. غالبًا ما تكون بيئات عمل معدات الاتصالات في الهواء الطلق أو في أماكن لا تحتوي على تكييف. لذلك، من الضروري التأكد من بقاء المعدات مستقرة وعملية، وهو ما يتم تحقيقه من خلال تبريد خزانة الرف.
• التحكم الصناعي: يشمل نظام التبريد للتحكم الصناعي مبردات الخزائن المجهزة بمجموعة متنوعة من أجهزة التحكم وأجهزة الاستشعار وأجهزة التشغيل في الصناعات الميكانيكية والتصنيعية. قد تشمل هذه الصناعات قياس البيانات والتحكم في الإنتاج في المصنع، وقطاع السيارات، وصناعة معالجة وتداول الأغذية والمشروبات، والكثير غيرها. تساعد المبردات على تنظيم درجة حرارة رفوف الخوادم التي تضم الخوادم. رفوف الخوادم هي التي تحتوي على أجهزة الكمبيوتر الخادمة، و جنبًا إلى جنب مع أجهزة التحكم القابلة للبرمجة والأجهزة الأخرى، تساعد على مراقبة وإدارة عمليات الإنتاج والآلات داخل المصنع. بسبب البيئات القاسية التي توجد فيها مرافق التحكم الصناعي في بعض الأحيان، فإن التحكم في درجة الحرارة ضروري للحفاظ على استقرار وموثوقية المعدات.
• الصناعة المالية: تُعدّ مبردات الخزائن مكونات أساسية للبنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات في البنوك وبورصات الأسهم والمؤسسات المالية الأخرى. يتم إيواء كمية كبيرة من الخوادم والمفاتيح وأجهزة التوجيه والمعدات الأخرى في خزائن الرفوف لدعم العمليات العملية الأساسية مثل معالجة المعاملات، وتخزين البيانات، واتصالات الشبكة. يجب أن يكون تشغيل الإشراف المالي مستمرًا وموثوقًا به، حيث من الضروري حماية النظام من الأعطال وفقدان البيانات. لذلك، فإن التكنولوجيا ضرورية، وهو تنفيذ يضمن التشغيل المستمر للمعدات ومستوى ممتاز من الأداء.

كيفية اختيار تبريد خزائن الرفوف

عند اختيار خزانة تبريد لرف المعدات، يجب مراعاة الغرض والأبعاد والتصميم والميزات لغرفة الخادم أو مركز البيانات.

• الهدف

  يجب أن يكون الغرض الأساسي من خزانة التبريد هو توفير التبريد. ومع ذلك، قد يتم أيضًا خدمة أغراض أخرى. ستعمل خزانة خادم ذات مروحة في الباب على ردع الدخول غير المصرح به؛ وبالتالي، خدمة غرض الأمن. سيتم استخدام خزانة خادم قابلة للقفل مع تبريد للتخزين المحمول.

• الأبعاد

  يجب مراعاة الأبعاد الإجمالية للخزانة، وكذلك حجم الرف (العمق والعرض والارتفاع). يجب أيضًا مراعاة أبعاد وثقل وحدة التبريد للتأكد من توافقها و استقرار الخزانة بعد التركيب.

• التصميم

  هل التصميم رفيع الخطوط هو الأفضل لمساحة أرضية محدودة؟ هل خزانة ذات قسم مزدوج مع ظهر مفتوح هي الأفضل لتعزيز تدفق الهواء الطبيعي؟ هل سيكون رف مفتوح الإطار مع ورقة مثقبة للحماية كافياً في غرفة خادم حيث تكون درجة حرارة الغرفة منخفضة بدرجة كافية للحفاظ على برودة المعدات؟

• تدفق الهواء

  يجب أيضًا مراعاة نمط الثقوب، والمساحة الكلية، وموضع الثقوب في الخزانة. في مبرد خزانة رفوف 2U، يجب محاذاة الثقوب في المقدمة مع مكونات الجهاز لضمان سحب الهواء وعادته بشكل صحيح. في خزائن الرفوف ذات مروحة مدمجة في الباب، يجب وضع المراوح لتوفير تدفق هواء كافٍ لجميع الأجهزة الموجودة في الخزانة.

• الميزات

  يُعدّ عدد الرفوف والإكسسوارات وأجهزة استشعار درجة الحرارة والرطوبة بعض ميزات خزانة خادم مع مبرد قد تؤثر على قرار شرائها. كيف يتم تخزين بيانات الغرفة؟ هل هي محمية بكلمة مرور؟ هل من الممكن تجميع خزانة خادم مع مروحة تبريد تحتوي على المزيد من الرفوف والإكسسوارات من خزانة ذات عدد أقل؟ ستساعد إجابات هذه الأسئلة في تحديد الميزات الضرورية وغير الضرورية.

أسئلة وأجوبة

س1: كيف يعمل مبرد الرف؟

ج1: يعمل مبرد الرف بشكل عام إما عن طريق تدوير هواء درجة حرارة الغرفة أو باستخدام تقنية الكهربائية الحرارية. في مبردات الرفوف السلبية، تُستخدم القنوات لتوجيه هواء درجة حرارة الغرفة حول معدات تكنولوجيا المعلومات. يمتص هواء درجة حرارة الغرفة الحرارة ثم يتم تدويره مرة أخرى إلى الغرفة. تحتوي أجهزة مبردات الرفوف النشطة على مراوح تسحب هواء الغرفة بحجم أكبر من المبردات السلبية. بمساعدة تصميم المبرد وربما الانحراف عن تدفق الهواء العادي في الغرفة، يمكن للجهاز طرد كمية أكبر من حرارة معدات تكنولوجيا المعلومات إلى الغرفة. يوجد نوع آخر من مبردات الرفوف النشطة وهو أنظمة التبريد السائل التي تدور سائل تبريد داخل أنابيب قريبة من المعدات الساخنة. هناك أيضًا مبردات متخصصة مع أجهزة كهربائية حرارية. هذه الأجهزة لا تحتوي على أجزاء متحركة، وتضخ الكهرباء الحرارة عبر ألواح صلبة تقع بجوار المعدات الساخنة.

س2: ما هو الغرض من مبرد الرف؟

ج2: الغرض من مبرد الرف هو توسيع الخوادم ومعدات الشبكات في رف الخوادم من خلال الحفاظ عليها عند درجة حرارة العمل المناسبة. يحقق ذلك إما عن طريق تدوير هواء الغرفة أو عن طريق استخدام مروحة أو وحدة كهربائية حرارية أو سائل بشكل فعال لإزالة الحرارة التي تولدها المعدات.

س3: ما مدى فعالية تبريد الرف؟

ج3: تختلف فعالية مبردات الرفوف، اعتمادًا على نوع المبرد. يمكن لمنتجات إدارة تدفق هواء الرف تحسين تدفق الهواء داخل الرف والمساعدة في الحفاظ على برودة المعدات الموجودة في الرف عند حوالي 0.5 إلى 1.0 CFM لكل واط من معدات تكنولوجيا المعلومات. يمكن تحقيق ما يصل إلى 10 أضعاف كمية التبريد باستخدام رف مُكيف بالهواء مقارنةً برف لا يحتوي على تكييف. تعتمد أيضًا كمية الهواء التي يمكن للرف معالجتها على مقدار الهواء الذي يسحبه من الغرفة.

س4: ما هي أنواع مبردات الرفوف؟

ج4: أنواع مبردات الرفوف هي كما يلي: المبردات السلبية؛ المبردات النشطة؛ رفوف التبريد السائل؛ رفوف كهربائية حرارية؛ مبردات PDU؛ مبردات الرفوف العمودية؛ مبردات الرفوف العامة.

س5: ما هي فوائد مبرد الرف؟

ج5: تشمل فوائد مبرد الرفوف ما يلي: حل فعال من حيث التكلفة؛ حماية المعدات؛ منع الحرائق؛ المرونة وإمكانية التوسع؛ كفاءة الطاقة؛ تحسين تدفق الهواء؛ راحة البال.