أين يفشل التبريد فعلاً في مركز بيانات أو خزانة؟

في رفّ أو قاعة بيانات، يكون تشخيص «ليس لدينا تبريد كافٍ» خاطئاً عادةً. فالسعة الإجمالية كافية؛ وما ليس كافياً هو الهواء البارد الذي يبلغ الموضع المحتاج إليه. ويسود آليتا فقدٍ:

هواء الالتفاف. يهرب الهواء البارد إلى مسار العودة من دون أن يمر بأي معدات: فتحات رفوف مكشوفة، وممرات كابلات غير محكمة، وتسرّبات في الأرضية المرفوعة.

إعادة التدوير. يجد هواء العادم الساخن طريقه عائداً إلى المأخذ. ولهذا تعمل الفتحات العليا في الرف غالباً أسخن بعشر درجات من السفلى.

ولا تظهر أيٌّ منهما في حساب السعة الإجمالية؛ بل تظهران في حل الحقل وحده. ولذلك فمسائل مراكز البيانات والخزائن هي الحالة الكلاسيكية التي يكون السؤال فيها عن التوزيع لا عن المتوسط.

معيار القبول هو حرارة المأخذ لا حرارة القاعة

معايير ASHRAE TC 9.9 مُعرَّفة عند مأخذ الجهاز، لا بوصفها متوسطاً للقاعة [1]. والنطاق الموصى به 18–27 °م للفئات A1–A4؛ أما النطاق المسموح فيتسع حسب الفئة، من 15–32 °م للفئة A1 إلى 5–45 °م للفئة A4.

وهذا ما ينبغي أن يراقبه التحليل: توزيع الحرارة على وجه المأخذ لكل رف. فعبارة «متوسط القاعة 24 °م» لا تعني شيئاً بينما خادم في الفتحة العليا يسحب هواءً عند 38 °م.

في جانب المكوّن: سلسلة المقاومات الحرارية

على مقياس اللوحة والمكوّن يكون معيار القبول هو حرارة الوصلة، وقيم المقاومة الحرارية التي يذكرها الصانع مقيسة وفق سلسلة JEDEC JESD51 [2]. والنقطة الجديرة بالانتباه أن هذه القيم تُقاس على لوحة اختبار قياسية في بيئة محددة — فالمواصفة JESD51-2 تعرّف بيئة الحمل الطبيعي في هواء ساكن [3].

والجريان في حاويتكم الفعلية ليس تلك البيئة. وتطبيق مقاومة الوصلة إلى المحيط من الكتالوج مباشرةً على تصميمكم من أشيع الأخطاء وأهدئها. والنهج الصحيح هو حلّ اللوحة والحاوية حلاً مقترناً، واستخدام رقم الكتالوج بوصفه فحص حدٍّ أعلى فحسب.

قرارات النمذجة

لا تنمذجوا كل خادم. فالهندسة الداخلية لعشرات الخوادم لا يمكن حلّها ولا يلزم. وتُمثَّل كل وحدة بكتلة مسامية ذات معدل تدفق وحمل حراري معلومين. والمهم أن يكون وجها المأخذ والعادم في الموضع الصحيح.

أعطوا منحنى المروحة؛ ولا تفرضوا معدل التدفق. فمراوح الخوادم ليست أجهزة تدفق ثابت؛ وكلما ارتفع الضغط المقابل هبط التدفق. وافتراض تدفق ثابت يمحو أثر الانسداد من النموذج. انظروا ملاحظة نقطة تشغيل المراوح.

لا تهملوا الإشعاع في الحاويات المغلقة. ففي حاوية منخفضة الكثافة مبرَّدة طبيعياً، يحمل الإشعاع حصة معتبرة من إجمالي طرح الحرارة [4].

المراجع

1. ASHRAE Technical Committee 9.9 (2021). Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 5th ed. ASHRAE, Atlanta.
2. JEDEC Solid State Technology Association. JESD51 — Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages (Single Semiconductor Device).
3. JEDEC Solid State Technology Association. JESD51-2 — Integrated Circuits Thermal Test Method Environmental Conditions: Natural Convection (Still Air).
4. Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.