صدای فن سرورها بلندتر از همیشه است، هزینه‌های برق سر به فلک کشیده و هشدارهای پی‌درپی افزایش دما، به کابوس هرروزه مدیران IT تبدیل شده‌اند. اگر این سناریو برای شما آشناست، وقت آن رسیده که به ریشه مشکل نگاه دقیق‌تری بیندازید: نبرد بی‌پایان هوای گرم و سرد در قلب دیتاسنتر شما. جایی که مدیریت نادرست جریان هوا، نه‌تنها هزینه‌ها را بالا می‌برد، بلکه عمر تجهیزات حیاتی را به خطر می‌اندازد.
اما راه‌حل چیست؟ «راهرو گرم و راهرو سرد» تنها یک چیدمان فنی نیست، بلکه یک استراتژی مهندسی‌شده برای بهینه‌سازی جریان هوا، کنترل دما و کاهش مصرف انرژی است. با پیاده‌سازی اصولی این سیستم، می‌توان تا ۳۵٪ در هزینه‌های سرمایشی صرفه‌جویی کرد و از پایداری عملکرد سرورها اطمینان یافت.
در این مقاله، با جزئیات فنی، مزایا، مقایسه و روش پیاده‌سازی این سیستم‌ها آشنا می‌شوید راهنمایی جامع برای تصمیمی هوشمندانه.
در اکوسیستم پیچیده و حساس مراکز داده، مدیریت حرارتی یک اصل بنیادین است، نه یک انتخاب. نبرد دائمی میان هوای سرد ورودی و هوای داغ خروجی از تجهیزات، در صورت عدم کنترل، منجر به کاهش راندمان، افزایش سرسام‌آور هزینه‌های انرژی و تهدید پایداری سرورها می‌شود. در پاسخ به این چالش، استراتژی راهرو گرم و سرد (Hot Aisle/Cold Aisle) به عنوان یک رویکرد مهندسی‌شده و هوشمندانه مطرح می‌گردد.
این مفهوم بر پایه یک اصل ساده اما حیاتی بنا شده است: جداسازی فیزیکی جریان‌های هوا.
در این چیدمان، ردیف رک‌ها به صورت رو در رو قرار می‌گیرند. فضای بین ورودی (جلوی) رک‌ها به "راهروی سرد" تبدیل می‌شود که هوای خنک و مطبوع سیستم سرمایشی به آن تزریق می‌شود.
فضای پشت رک‌ها، جایی که هوای داغ از تجهیزات خارج می‌شود، "راهروی گرم" را تشکیل می‌دهد. این هوای داغ به صورت کنترل‌شده جمع‌آوری و به سمت واحدهای خنک‌کننده برای پردازش مجدد هدایت می‌شود.
هدف از این طراحی، فراتر از یک چیدمان منظم است و بر سه ستون اصلی استوار است:
ریشه‌های این استراتژی به دهه ۱۹۹۰ میلادی بازمی‌گردد، زمانی که شرکت IBM برای اولین بار این طرح را به عنوان راهکاری برای مدیریت چگالی حرارتی روزافزون در دیتاسنترها معرفی کرد. این ایده نوآورانه به سرعت تکامل یافت و از یک چیدمان ساده به سیستم‌های محصورسازی کامل (Containment) تبدیل شد. امروزه، پیاده‌سازی راهرو گرم و سرد دیگر یک گزینه لوکس نیست، بلکه به عنوان استاندارد طلایی (Gold Standard) در طراحی و بهره‌برداری از مراکز داده مدرن و بهینه در سراسر جهان شناخته می‌شود.
پس از درک اصل جداسازی جریان هوا، انتخاب استراتژی پیاده‌سازی به یک دوراهی کلیدی می‌رسد: آیا باید هوای سرد را محصور کرد یا هوای گرم را به دام انداخت؟ هر دو رویکرد، یعنی سیستم محصورسازی راهروی سرد (CACS) و سیستم محصورسازی راهروی گرم (HACS)، هدف یکسانی را دنبال می‌کنند اما با فلسفه و پیامدهای متفاوتی به آن دست می‌یابند.
در استراتژی CACS، راهروی سرد با استفاده از درب‌ها در دو انتها و پنل‌های سقفی به طور کامل ایزوله می‌شود. این عمل یک "تونل" یا محفظه تحت فشار مثبت از هوای سرد ایجاد می‌کند که مستقیماً به ورودی تجهیزات IT تزریق می‌شود. در این سناریو، هوای سرد به صورت بهینه و بدون اتلاف، دقیقاً به جایی که مورد نیاز است تحویل داده می‌شود. پیامد این رویکرد آن است که کل فضای باقیمانده مرکز داده به یک پلنوم بزرگ برای بازگشت هوای گرم تبدیل شده و دمای محیط عمومی آن بالا می‌رود.
در مقابل، استراتژی HACS بر به دام انداختن و کنترل منبع مشکل، یعنی هوای داغ، متمرکز است. در این روش، راهروی گرم محصور می‌شود تا هوای داغ خروجی از سرورها در یک کانال ایزوله جمع‌آوری شده و از طریق داکت‌های مشخص مستقیماً به ورودی سیستم‌های تهویه مطبوع (CRAC/CRAH) بازگردانده شود. مزیت اصلی این روش، تبدیل کل فضای عمومی دیتاسنتر به یک محیط کاری بزرگ، یکپارچه و خنک است که شرایط بسیار مطلوب‌تری را برای پرسنل فنی فراهم می‌آورد.
انتخاب بین این دو استراتژی به پارامترهای مختلفی بستگی دارد:
اتخاذ استراتژی ، صرف‌نظر از نوع پیاده‌سازی، مجموعه‌ای از دستاوردهای بنیادین و حیاتی را برای هر مرکز داده به ارمغان می‌آورد. این رویکرد مهندسی‌شده، یک سرمایه‌گذاری با بازدهی بالا در پایداری و بهره‌وری زیرساخت محسوب می‌شود.
مهم‌ترین مزیت این سیستم، بهینه‌سازی چشمگیر در عملکرد حرارتی است. با حذف اختلاط هوا، سیستم‌های سرمایشی با بار کاری کمتری مواجه می‌شوند که این امر مستقیماً به کاهش مصرف انرژی تا ۳۰ درصد منجر می‌شود. این راندمان بالا، شاخص کلیدی اثربخشی مصرف انرژی (PUE) را به شکل قابل توجهی بهبود می‌بخشد. علاوه بر این، با تضمین رسیدن هوای سرد با دمای پایدار به ورودی تجهیزات، پدیده خطرناک نقاط داغ (Hotspots) که عامل اصلی خرابی‌های ناگهانی است، به طور کامل کنترل و حذف می‌گردد.
با این حال، هر یک از روش‌های محصورسازی دارای ملاحظات خاص خود هستند. راهروی گرم (HACS) به دلیل ایجاد محیط کاری مطلوب در کل فضا، گزینه‌ای ایده‌آل برای مراکز داده بزرگ و ساخت‌وسازهای جدید است. در مقابل، راهروی سرد (CACS) به دلیل سادگی نسبی در پیاده‌سازی، یک راهکار کارآمد و سریع برای اتاق‌های سرور با محدودیت فضا یا پروژه‌های بهسازی (Retrofit) به شمار می‌رود.
بزرگترین چالش در هر دو سیستم، ریسک اختلاط هوا در صورت عدم ایزوله‌سازی کامل است؛ نقصی که با استفاده دقیق از بلنک پنل‌ها و درزگیری صحیح قابل پیشگیری است. همچنین، دشواری در دسترسی و تعمیرات سریع می‌تواند در صورت استفاده از سیستم‌های غیرماژولار به یک معضل تبدیل شود. بنابراین، انتخاب یک سیستم محصورسازی با طراحی ماژولار و درب‌ها یا پنل‌های با قابلیت باز شدن آسان، برای تضمین چابکی عملیاتی ضروری است.
پیاده‌سازی یک سیستم محصورسازی کارآمد، یک فرآیند مهندسی چندوجهی است که موفقیت آن در گرو توجه دقیق به جزئیات و هماهنگی کامل میان اجزای زیربنایی است. این نقشه راه، شالوده یک مرکز داده بهینه را تشکیل می‌دهد.
نقطه شروع، چیدمان استراتژیک رک‌ها بر اساس الگوی ذاتی جریان هوای تجهیزات (جلو به عقب) است. چینش رو در روی رک‌ها، راهروهای سرد و گرم را به صورت طبیعی شکل می‌دهد. رعایت فاصله استاندارد ۱۲۰ سانتی‌متر برای راهرو، که توسط استانداردهایی نظیر ASHRAE توصیه می‌شود، نه تنها دسترسی ایمن و آسان برای پرسنل را فراهم می‌کند، بلکه حجم هوای کافی برای تغذیه سرورها را نیز تضمین می‌نماید.
این ساختار بر روی کف کاذب استوار می‌شود که با ایجاد یک پلنوم تحت فشار، از طریق تایل‌های مشبک یا فن‌دار، هوای سرد را به صورت هدفمند به راهروی سرد تزریق می‌کند. در بالای این مجموعه، سقف کاذب نقشی دوگانه ایفا می‌کند: مدیریت منظم کابل‌ها و ایجاد یک مانع فیزیکی برای جلوگیری از فرار و اختلاط هوا از بالای رک‌ها.
با این حال، یک اشتباه کوچک می‌تواند تمام این زیرساخت را بی‌اثر کند. بلنک پنل (Blanking Panel) دشمن شماره یک اختلاط هواست. نپوشاندن فضاهای خالی رک (U) باعث ایجاد پدیده مخرب "اتصال کوتاه جریان هوا" (Air Short-Circuiting) می‌شود؛ در این حالت، هوای داغ خروجی، پیش از رسیدن به واحد خنک‌کننده، دوباره به ورودی سرور مکیده شده و عملاً تلاش سیستم سرمایشی را خنثی می‌کند.
در گام نهایی، با نصب درب‌های کشویی در ابتدا و انتهای راهرو و پنل‌های شفاف جداکننده در سقف، ایزولاسیون تکمیل می‌گردد. این معماری دقیق، بستری ایده‌آل برای ادغام سیستم‌های سرمایشی مدرن مانند کولرهای In-Row فراهم می‌کند. این کولرها با قرارگیری در دل ردیف رک‌ها، فاصله انتقال هوای سرد را به حداقل رسانده و سرمایش را به صورت هوشمند و دقیقاً در نقطه نیاز (Point of Need) ارائه می‌دهند.
انتخاب میان سیستم محصورسازی (HACS) و (CACS) یک تصمیم مطلق نیست، بلکه یک انتخاب استراتژیک است که مستقیماً به شرایط پروژه، محدودیت‌های فیزیکی و اهداف بلندمدت مالی بستگی دارد. هر سناریو، یک راهکار بهینه را طلب می‌کند.
در ساخت یک دیتاسنتر جدید، HACS اغلب گزینه برتر است. این روش به مهندسان اجازه می‌دهد تا سیستم بازگشت هوای گرم را به صورت یکپارچه طراحی کرده و محیط کاری خنک و مطلوبی را در کل فضا ایجاد کنند. در مقابل، برای ارتقاء یک دیتاسنتر موجود (Retrofit)، CACS به دلیل سادگی در پیاده‌سازی و نیاز کمتر به تغییرات در زیرساخت HVAC، معمولاً راهکاری سریع‌تر و مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
محدودیت‌های فیزیکی نیز در این انتخاب نقش کلیدی دارند؛ در فضاهایی با ارتفاع سقف کم، نصب داکت‌های مورد نیاز برای HACS می‌تواند چالش‌برانگیز باشد و CACS را به گزینه‌ای عملی‌تر تبدیل کند. همچنین، برای بهره‌برداری حداکثری از سیستم‌های Free Cooling (اکونومایزر)، HACS به دلیل ارائه جریان هوای گرم با دمای بالاتر و یکنواخت‌تر به واحد خنک‌کننده، راندمان بیشتری را به همراه دارد.
از منظر اقتصادی، هزینه اولیه اجرای CACS عموماً پایین‌تر است. با این حال، تحلیل باید جامع و بر اساس هزینه تمام‌شده مالکیت (TCO) باشد. HACS، علی‌رغم سرمایه‌گذاری اولیه بالاتر، به دلیل راندمان انرژی اندکی بهتر، می‌تواند منجر به کاهش هزینه‌های بهره‌برداری در بلندمدت شود. انتخاب نهایی نیازمند یک ارزیابی دقیق از توازن میان بودجه اولیه پروژه و اهداف صرفه‌جویی بلندمدت در مصرف انرژی است.
موفقیت نهایی هر استراتژی راهرو گرم و سرد به یک اصل حیاتی وابسته است: جلوگیری بی‌نقص از اختلاط یا "نشت" هوا. حتی بهترین سیستم‌های محصورسازی نیز در صورت وجود مسیرهای فرعی برای گردش هوا، کارایی خود را از دست می‌دهند. دستیابی به ایزولاسیون کامل، نیازمند یک رویکرد چندلایه، از زیرساخت‌های فیزیکی گرفته تا پایش هوشمند است.
اساس این ایزوله‌سازی، استفاده صحیح از سقف و کف کاذب است. این دو عنصر، مرزهای عمودی جریان هوا را تعریف می‌کنند. اما مهم‌ترین و اغلب نادیده گرفته‌شده‌ترین نقطه ضعف، فضای خالی بالای رک‌ها است. مانع‌گذاری کامل در بالای رک‌ها و بستن فاصله بین سقف رک و سقف کاذب، یک اقدام ضروری برای جلوگیری از بازچرخش هوای گرم به راهروی سرد است. این کار با استفاده از پنل‌های مخصوص یا ورق‌های جداکننده (Baffles) انجام می‌شود و تضمین می‌کند که جریان هوا تنها از مسیر تعیین‌شده خود عبور کند.
به همین ترتیب، استفاده از بلنک پنل‌ها برای مسدود کردن تمام فضاهای خالی در بدنه رک، از اتصال کوتاه جریان هوا در سطح خود رک جلوگیری می‌کند.
با این حال، موانع فیزیکی به تنهایی کافی نیستند. استفاده از سیستم‌های هوشمند پایش دما، حلقه نهایی این زنجیره است. با نصب سنسورهای دما و فشار در نقاط استراتژیک (ورودی و خروجی سرورها، بالا و پایین رک‌ها)، می‌توان یک نقشه حرارتی زنده از دیتاسنتر به دست آورد.
این سیستم‌ها نه تنها وضعیت دما را گزارش می‌دهند، بلکه با شناسایی نقاطی که در آن‌ها اختلاف دمای غیرمنتظره وجود دارد، محل دقیق نشت و اختلاط هوا را پیش از آنکه به یک مشکل بحرانی تبدیل شود، مشخص می‌کنند. این رویکرد پیشگیرانه، تضمین‌کننده عملکرد بهینه و پایدار کل سیستم سرمایشی است.
در بررسی تخصصی عملکرد دو سیستم رایج مدیریت حرارتی دیتاسنتر، یعنی CACS (ایزوله‌سازی راهروی سرد) و HACS (ایزوله‌سازی راهروی گرم)،داده‌های عملیاتی نقش تعیین‌کننده‌ای در انتخاب بهینه ایفا می‌کنند.
بر اساس گزارش‌های پیاده‌سازی واقعی، HACS با بهره‌وری بیشتر انرژی، عملکرد بهتری در دیتاسنترهای با مقیاس بالا ارائه می‌دهد؛ در حالی که CACS در شرایط خاص مانند زیرزمین یا محیط‌های با رطوبت بالا، عملکرد باثبات‌تری دارد.
| ویژگی‌ها | CACS | HACS |
|---|---|---|
| دمای عملکرد (°C) | 24 – 26 | 28 – 32 |
| مصرف انرژی (kW/rack) | 2.4 | 2.1 |
| PUE (شاخص بهره‌وری انرژی) | 1.6 | 1.4 |
| هزینه نگهداری سالانه | متوسط | پایین |
از نظر فنی، HACS به دلیل تمرکز گرما در مسیر مشخص و خنک‌سازی متمرکز، تا ۱۵٪ مصرف انرژی کمتری دارد و در نتیجه شاخص PUE پایین‌تری را ثبت می‌کند. با این حال، در شرایطی مانند زیرزمین یا مناطق مرطوب (مثلاً استان‌های شمالی ایران)، استفاده از CACS توصیه می‌شود؛ زیرا جریان هوای سرد قابل کنترل‌تری ارائه داده و ریسک چگالش روی تجهیزات را کاهش می‌دهد.
در نهایت، انتخاب بین CACS و HACS باید بر اساس شرایط محیطی، مقیاس دیتاسنتر و اهداف بهینه‌سازی انرژی انجام شود.
در این مسیر، از درک هرج‌ومرج حرارتی در دیتاسنترهای سنتی عبور کرده و به تسلط بر اصول مهندسی جریان هوا رسیدیم. اکنون واضح است که پیاده‌سازی استراتژی راهرو گرم و سرد، یک هزینه یا پروژه جانبی نیست، بلکه یک تصمیم تجاری هوشمندانه و یک سرمایه‌گذاری مستقیم بر روی پایداری و سودآوری سازمان شماست.
مزایای این رویکرد در سه حوزه کلیدی خلاصه می‌شود:
کاهش چشمگیر هزینه‌های عملیاتی از طریق صرفه‌جویی در انرژی،
افزایش پایداری و آپ‌تایم سرویس‌ها با حذف نقاط داغ، و
حفاظت فیزیکی از دارایی‌های دیجیتال گران‌بهای شما با فراهم آوردن شرایط محیطی ایده‌آل.
پذیرش این تکنولوژی، گامی استوار به سوی آینده‌نگری و ساخت یک دیتاسنتر پایدار، بهینه و قابل اعتماد است که می‌تواند پاسخگوی نیازهای روزافزون پردازشی و چالش‌های انرژی در سال‌های آینده باشد.
برای برداشتن اولین قدم در این مسیر تحول و دریافت مشاوره تخصصی و طراحی سیستم راهرو گرم و سرد متناسب با فضای دیتاسنتر خود، با کارشناسان فیدار کوثر تماس بگیرید.
بعد از ورود به حساب کاربری می توانید دیدگاه خود را ثبت کنید
