क्लोज़ कपल्ड कूलिंग
क्लोज़ कपल्ड कूलिंग पिछली पीढ़ी का कूलिंग सिस्टम है, जिसका उपयोग विशेष रूप से डेटा केंद्रों में किया जाता है। क्लोज कपल्ड कूलिंग का लक्ष्य ऊष्मा स्थानांतरण को उसके स्रोत के सबसे समीप लाना है- उपकरण रैक।
वातानुकूलक (एयर कंडीशनर) के प्रकार
व्यावसायिक रूप से उपलब्ध क्लोज़ कपल्ड सॉल्यूशंस को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है- ओपन-लूप और क्लोज्ड-लूप।
ओपन-लूप संरूपण
ओपन-लूप संरूपण उस कमरे से पूरी तरह से स्वतंत्र नहीं हैं जिस पर वे स्थापित हैं, और वायु प्रवाह कमरे के परिवेश के वातावरण के साथ परस्पर क्रिया करता हैं।
पंक्तिबद्ध वातानुकूलक
पंक्ति आधारित वातानुकूलक इकाइयां रैक पंक्तियों के अंदर स्थापित की जाती हैं। वायु प्रवाह प्रायः छोटे और रैखिक पथों का पालन करते हैं, इस प्रकार, फैंस को प्रारम्भ करने और ऊर्जा दक्षता में वृद्धि करने के लिए आवश्यक आवश्यक शक्ति कम हो जाती है।
पंक्ति-आधारित शीतलन समाधान कक्ष-आधारित समाधान के संबंध में एक लाभ प्रदान करता है, क्योंकि पूर्व वाले को विशिष्ट पंक्तियों के लिए शीतलन की आवश्यकताओं के लिए बेहतर रूप से अनुकूलित किया जा सकता है वैसे भी यह उचित है कि प्रानुकूलन इकाइयों को उनके प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए प्रारम्भ में या पंक्तियों के अंत में न लगाया जाए।
पिछले दरवाजे के ऊष्मा विनियमक
इस प्रकार का समाधान किसी मौजूदा रैक के पीछे के दरवाजे के प्रतिस्थापन पर आधारित है।
ये ऊष्मा विनियमक अधिकांश आईटी (IT) उपकरणों के आगे से पीछे वायु अपव्यय का लाभ उठाते हैं- सर्वर गर्म हवा को फैलाते हैं, जो ऊष्मा विनियमक कॉइल से गुजरती है और अनुकूल तापमान पर कमरे में वापस आ जाती है।
इस श्रेणी की शीतलन इकाइयाँ अतिरिक्त स्थान नहीं घेरती हैं, इसलिए उन्हें विशेष रूप से संकेत दिया जाता है कि या तो मूल रूप से डेटा केंद्रों के रूप में डिज़ाइन किए गए सभी स्थानों को ठंडा किया जाए, या पहले से उपस्थित शीतलन प्रणाली को एकीकृत किया जाए।
ओवरहेड ऊष्मा विनियमक
प्रायः, इस प्रकार का ऊष्मा विनियमक छत से ठंडे पार्श्व भाग में हवा का निर्वहन करता है जबकि निकास हवा छत के वायुमार्गों में ऊपर उठती है क्लोज़ कपल्ड सिस्टम की स्थितियों में, इकाइयाँ सीधे सर्वर के ऊपर स्थित होती हैं, जिससे ठंडी हवा की वितरण और गर्म हवा की वापसी अधिक सटीक होती है।
इस प्रकार की प्रणाली, लंबवत रूप से स्थित होने के कारण, कमरे में और फर्श की जगह की आवश्यकता नहीं होती है।
क्लोज्ड-लूप संरूपण
क्लोज्ड-लूप कूलिंग टाइपोलॉजी उस कमरे से स्वतंत्र रूप से कार्य करती है जिस पर वे स्थापित हैं रैक और ऊष्मा विनियमक एक दूसरे के साथ विशेष रूप से काम करते हैं, जिससे एक आंतरिक माइक्रोकलाइमेट बनता है।
रैक शीतलन में
शीतलन प्रणाली सर्वर रैक से जुड़ा हुआ है और दोनों पूरी तरह से बंद हैं अंतःक्षेत्र पर ठोस दरवाजे और पंक्तिबद्ध वातानुकूलक में वायु का प्रवाह होता है, ठंडी हवा को सर्वर प्रवेश और निकास हवा में, पंखे का उपयोग करके, शीतलन कॉइल के माध्यम से निर्देशित किया जाता है।
क्लोज-लूप डिज़ाइन रैक स्तर पर बहुत केंद्रित शीतलन की अनुमति देता है और आईटी उपकरण स्थापित करने के लिए अपरंपरागत स्थानों का उपयोग करने के लिए नम्यता देते हुए परिवेशी वातावरण की उपेक्षा करते हुए बहुत घने उपकरण स्थापित करना संभव है।
दक्षता
पारंपरिक लेआउट में, पंखों को कमरे की परिधि से, उठी हुई मंजिल के नीचे, और एक छिद्रित फर्श टाइल के माध्यम से सर्वर अंतर्गहण में वायु को स्थानांतरित करना चाहिए। इस प्रक्रिया के लिए ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जो संरचना के टाइपोलॉजी के आधार पर भिन्न होती है। प्रायः, उठे हुए फर्श के नीचे, प्रग्राहित्र (बड़े केबल बंडल, वाहक) उपस्थित होते हैं, जिन्हें आवश्यक ठंडी वायु की मात्रा को स्थानांतरित करने के लिए अतिरिक्त पंखे की ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
क्लोज़ कपल्ड सॉल्यूशंस में शीतलन प्रणाली और उपकरण रैक एक दूसरे के समीप होने के कारण, आवश्यक ऊर्जा कम हो जाती है। पंक्तिबद्ध टाइपोलॉजी के साथ शीतलन यूनिट को रैक की पंक्ति में सम्मिलित किया जाता है और, पंक्ति को सीधे वायु प्रदान करते हुए, फर्श के नीचे समझने के लिए कोई बाधा नहीं होती है। यह अनुमान लगाया गया है कि जब एकीकृत किया जाता है, तो समान शीतलन क्षमता वाली पारंपरिक सीआरएसी (CRAC) प्रणाली की तुलना में क्लोज कपल्ड प्रणाली वार्षिक ऊर्जा में 95% तक की कमी की गारंटी दे सकती है।
कुछ शीलतन टाइपोग्राफी को चर वेग वाले पंखे से जोड़ा जा सकता है जो वर्कलोड के लिए बेहतर तरीके से अनुकूल होता है, साथ ही रैक के आंतरिक तापमान के लिए भी। डेटा सेंटर की आवश्यकताओं को पूरा करने वाले न्यूनतम वेग से चलने वाले पंखे का होना ऊर्जा की खपत के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।
यह सत्यापित किया गया है कि बचाई गई ऊर्जा का प्रतिशत, इसलिए कुल ऊर्जा लागत वायु प्रवाह में कमी के संबंध में आनुपातिक तरीके से अधिक घट जाती है (उदाहरण के लिए, पंखे के वेग को 10% कम करके हम 27% ऊर्जा बचाते हैं)।
| % प्रवाह | घंटे | वार्षिक ऊर्जा | वार्षिक लागत | आरपीएम (RPM) | बचत |
|---|---|---|---|---|---|
| 100 | 8760 | 49.774,43 | 1.742,10 | 2040 | 0% |
| 95 | 8760 | 42.774,64 | 1.493,64 | 1938 | 14.26% |
| 90 | 8760 | 36.285,56 | 1.269,99 | 1836 | 27.10% |
| 85 | 8760 | 30.567,72 | 1.069,87 | 1734 | 38.59% |
| 80 | 8760 | 25.484,51 | 891,96 | 1632 | 48.80% |
| 75 | 8760 | 20.998,59 | 734,95 | 1530 | 57.81% |
| 70 | 8760 | 17.072,63 | 697,01 | 1428 | 59.99% |
दक्षता को प्रतिरूपकता द्वारा भी दर्शाया गया है। डेटा सेंटर की क्षमता में वृद्धि के पूर्वानुमान में क्लोज़ कपल्ड सॉल्यूशन के साथ वास्तव में नए अनुकूलक जोड़ना संभव है।
इस तथ्य के बावजूद कि पिछले कुछ अध्ययनों ने क्लोज़ कपल्ड सॉल्यूशंस की बिक्री में बहुत अधिक वृद्धि का अनुमान लगाया है, इसके स्थान पर हाल के अध्ययनों ने अधिक निहित वृद्धि दिखाई है। कारण इस तथ्य के कारण प्रतीत होता है कि पंक्तिबद्ध सॉल्यूशन महत्वपूर्ण ऊर्जा बचत प्रदान करते हैं क्योंकि रैक घनत्व 8-10 किलोवाट (kW) सीमा के समीप हैं इसके स्थान पर मध्यम आकार के डेटा केंद्रों के लिए आज का औसत घनत्व लगभग 5 किलोवाट है और ऊर्जा की बचत शीतलन प्रणाली के लिए निवेश की उच्च लागत को पूरी तरह से उचित नहीं ठहराती है।
प्रशीतित (रेफ्रिजेरेटेड) पानी का तापमान
पारंपरिक प्रणालियों में, प्रशीतित जल की आपूर्ति का तापमान प्रायः 6 और 7 डिग्री सेल्सियस के बीच भिन्न होता है और ठंडा जल वास्तव में ठंडी वायु उत्पन्न करने के लिए आवश्यक होता है जो डेटा सेंटर के तल पर होने वाली वृद्धि के लिए क्षतिपूर्ति करता है, क्योंकि ठंडी प्रवेश वायु और गर्म निकास वायु परस्पर क्रिया करती है। हालांकि, यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि प्रवेश तापमान एएसएचआरएई (ASHRAE) द्वारा स्थापित 18 और 26.5 डिग्री सेल्सियस के बीच हो।
कुछ प्रकार की क्लोज कपल्ड प्रणाली प्रशीतन प्रणाली की निकटता और शीतलन कॉइल के डिज़ाइन के कारण गर्म जल के प्रवेश तापमान की अनुमति देते हैं, जबकि एएसएचआरएई के दिशानिर्देशों के भीतर रहते हैं।
चूंकि प्रशीतक (रेफ़्रिजरेटर) डेटा सेंटर की ऊर्जा खपत का 30-40% प्रतिनिधित्व करते हैं और यह मुख्य रूप से यांत्रिक प्रशीतन के कारण होता है, एक उच्च जल प्रवेश तापमान उन घंटों को बढ़ाने की अनुमति देता है जिसमें मुक्त शीतलन संभव है और इसलिए प्रशीतक की दक्षता में वृद्धि होती है।
गूगल डेटा सेंटर्स की क्लोज कपल्ड प्रणाली
कई वर्षों से, गूगल, डेटा सेंटर्स के उपाध्यक्ष, जोसेफ कावा, के बयानों के अनुसार, प्रत्येक 12 – 18 महीनों में अपने डेटा सेंटर्स की शीतलन प्रणाली का पुनर्गठन करता है, साथ ही क्लोज़ कपल्ड प्रकार की प्रणालियों पर भी ध्यान केंद्रित करता है।
2012 में गूगल ने एक फोटो गैलरी प्रकाशित की जो इसके शीतलन प्रणाली के डिजाइन को दिखाती है, इसके बाद डेटा सेंटर के उपाध्यक्ष जोसेफ कावा की व्याख्या है कि यह कैसे काम करता है।
डेटा सेंटर में दिखाया गया है कि कमरे ठंडे मार्गों के रूप में काम करते हैं, उठा हुआ फर्श है लेकिन कोई छिद्रित टाइल नहीं है। दोनों तरफ रैक की पंक्तियों के साथ बंद मार्गों में शीतलन होता है, जबकि ठंडे पानी का उपयोग करके ठंडा करने वाले कॉइल इन गर्म मार्गों की छत के रूप में काम करते हैं, जो इमारत के दूसरे भाग में स्थित कूलिंग टावरों से जल ले जाने और जल ले जाने वाले पाइपों को भी रखते हैं।
वायु का तापमान प्रायः 26.5 डिग्री सेल्सियस के आसपास बनाए रखा जाता है, जो विभिन्न घटकों के संपर्क के कारण लगभग 49 डिग्री सेल्सियस तक गर्म हो जाता है। जब पंखे द्वारा गर्म बंद मार्गों में वायु को निर्देशित किया जाता है, जहां कमरे के शीर्ष तक पहुंचना कूलिंग कॉइल से होकर गुजरता है और कमरे के तापमान तक ठंडा हो जाता है। नम्य पाइपिंग गर्म पार्श्व भागों के शीर्ष पर शीतलन कॉइल से जुड़ता है और फर्श में अभिमुख के माध्यम से नीचे उतरता है और उठे हुए फर्श के नीचे बहता है।
कावा के बयानों से "यदि हमारी वाहिका में रिसाव होता, तो जल हमारे ऊपर उठे हुए फर्श में नीचे चला जाता। हमारे पास इस डिजाइन के साथ बहुत अनुभव है, और इससे कभी भी जल की बड़ी कमी नहीं हुई है", किसी भी जल के रिसाव के लिए आपातकालीन प्रणाली की उपस्थिति की पुष्टि की जाती है। यह भी पुष्टि की जाती है कि सर्वरों से तरल पदार्थों की निकटता को समस्याग्रस्त नहीं माना जाता है।
कावा ने यह भी कहा, छत पर अधिष्ठापनों के साथ अन्य प्रकार की शीतलन प्रणालियों का जिक्र करते हुए, गर्म निकास वायु को कम्प्यूटर कक्ष (सीआरएसी) के वातानुकूलकों को उठाए गए फर्श क्षेत्र के परिधि के साथ स्थित करने के लिए, कि पूरी प्रणाली अक्षम है क्योंकि "सीआरएसी" की ओर यात्रा करते समय गर्म वायु को लंबी दूरी तक ले जाया जाता है, जबकि एक क्लोज कपल्ड प्रणाली काफी अधिक कुशल होती है।
ग्रन्थसूची
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- Fontecchio, M. (2009, Gennaio 21), Data Center Air Conditioning Fans Blow Savings Your Way, da Search Data Center.
- Sun Microsystems (2008), Energy Efficient Data Centers: The Role of Modularity in Data Center Design, Sun Microsystems.
