პრობლემის განმარტება მონაცემთა ცენტრის ინფრასტრუქტურის მზარდმა ზრდამ და IT აღჭურვილობის გამოყენების ერთდროულმა ზრდამ გამოიწვია ელექტროენერგიის მოხმარების ზრდა. მას შემდეგ, რაც სერვერები, მონაცემთა ცენტრების განუყოფელი კომპონენტები, ელექტროენერგიას გარდაქმნის სითბოდ მუშაობის დროს, ჩვენ ვაწყდებით მაღალი ტემპერატურისა და გრილ მონაცემთა ცენტრის შენობებსა და აღჭურვილობას. მოდით გავიხსენოთ სასკოლო ფიზიკის საფუძვლები: თერმოდინამიკის ფუნდამენტური პრინციპების დაცვით, ენერგია არ ქრება, არამედ გარდაიქმნება. ამრიგად, თუ მონაცემთა ცენტრი მოიხმარს 1 მეგავატ ელექტროენერგიას - მთელი ეს ენერგეტიკული კვანტი გარდაიქმნება სითბოს ექვივალენტად. შესაბამისად, რაც უფრო მეტ ელექტროენერგიას მოიხმარს, მით უფრო დიდია გამოწვევა მონაცემთა ცენტრში მიღებული სითბოს მართვაში. სიტუაცია კიდევ უფრო რთულდება, რადგან IT აღჭურვილობას შეიძლება ჰქონდეს ენერგიის მოხმარების განსხვავებული დონეები განსხვავებული ფიზიკური ზომების დროს. მაგალითად, მაღალი ენერგიის მოხმარების მქონე მოწყობილობას შეიძლება ჰქონდეს მცირე ზომები, რაც იწვევს კონცენტრირებული სითბოს ეფექტურად გაგრილების პრობლემას. მეორეს მხრივ, უფრო დიდი IT აღჭურვილობა ელექტროენერგიის შედარებით ზომიერი მოხმარების სიჩქარით უფრო ადვილია გაცივება უფრო დიდი ზედაპირის გამო. მონაცემთა ცენტრებში, როგორც წესი, არის აღჭურვილობის ზომისა და მოხმარების დონის ნაზავი, რაც წარმოადგენს არა მხოლოდ მრავალფეროვანი IT აღჭურვილობის გაგრილების გამოწვევას, არამედ ამის გაკეთებას სხვადასხვა სიჩქარით, რაც ნაკარნახევია თითოეული ტიპის მოწყობილობის ტემპერატურის მოთხოვნებით. ზედმეტია იმის თქმა, რომ DC-ის გასაგრილებლად ჩვენ გვჭირდება მნიშვნელოვანი რაოდენობით ელექტროენერგია, რაც ზრდის საოპერაციო ხარჯებს. ელექტროენერგიის ეფექტური გამოყენების პრობლემა მონაცემთა ცენტრებში განსაკუთრებით მწვავე ხდება ელექტროენერგიის ფასების გლობალური ზრდით. მიხედვით ელექტროენერგიის მსოფლიო ფასები ყველა დროის მაქსიმუმამდე გაიზარდა 2021-დან 2022 წლამდე. როდესაც COVID-19 ჯანმრთელობის კრიზისი ჩაცხრა 2021 წლის მეორე ნახევარში, ენერგიაზე მოთხოვნა გაიზარდა და ელექტროენერგიის ფასებმა მიაღწია პირველ რეკორდულ მაჩვენებელს. 2022 წლის დასაწყისში ენერგეტიკული ბაზარი კვლავ გამკაცრდა და ენერგეტიკული კრიზისი გამძაფრდა. Statista-ს ანგარიში მონაცემთა ცენტრის ელექტროენერგიის მოხმარება იზრდება შესრულების ეფექტურობის გაზრდის მიუხედავად. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, მიუხედავად იმისა, რომ შესრულება ერთ ვატზე უმჯობესდება, რესურსებზე მოთხოვნა კიდევ უფრო სწრაფად იზრდება, ამიტომ მთლიანი მოხმარება გარდაუვლად იზრდება, ისევე როგორც ხარჯები. თუმცა, ხარჯების მნიშვნელოვანი დაზოგვა შესაძლებელია გაგრილების სისტემების ოპტიმიზაციის გზით. ამან გამიჩინა სურვილი უფრო ღრმად შემესწავლა ზოგადად გაგრილების ეფექტური მეთოდები და კერძოდ უფასო გაგრილება. ენერგიის მოხმარების დონის შეფასება მონაცემთა ცენტრებში ჩვეულებრივ ეყრდნობა ენერგიის მოხმარების ეფექტურობის (PUE) მეტრიკას. PUE აფასებს მონაცემთა ცენტრის ეფექტურობას მთლიანი ენერგიის მოხმარების შეფასებით ექსკლუზიურად IT აღჭურვილობისთვის გამოყენებული ენერგიის მოხმარებასთან შედარებით. ამაზე უფრო დეტალურად ცოტა მოგვიანებით ვისაუბრებთ. რაც ახლა უნდა ვიცოდეთ არის ის, რომ ქვედა PUE ნიშნავს უფრო ეფექტურ მონაცემთა ცენტრს, რაც მიუთითებს არაგამოთვლით სიმძლავრეზე დამოკიდებულების შემცირებაზე. მზარდი ინფრასტრუქტურისა და ელექტროენერგიის მზარდი მოხმარების პირობებში, PUE-ს ოპტიმიზაცია გაგრილების უფრო ეფექტური სისტემებით უზრუნველყოფს ფინანსურ სიფრთხილეს და მდგრად ოპერაციებს. ამ სტატიაში ჩვენ შევისწავლით გაგრილების ტრადიციულ და ინოვაციურ მეთოდებს და აღმოვაჩენთ, რომელი მათგანი გთავაზობთ მაქსიმალურ ეფექტურობას. გაგრილების მეთოდების მიმოხილვა ჰაერი და არაჰაერი გამარტივებულ კლასიფიკაციაში გაგრილების ტექნიკა შეიძლება დაიყოს ორ ძირითად კატეგორიად: ჰაერზე დაფუძნებული და არაჰაერზე დაფუძნებული მეთოდები. უფრო დეტალურად, ჰაერის გაგრილება მოიცავს ჩვეულებრივ მიდგომებს, ხოლო არაჰაეროვანი კატეგორია მოიცავს სხვადასხვა მეთოდებს, რომლებიც იყენებენ ნივთიერებებს, როგორიცაა წყალი, ზეთი ან მყარი მასალები. აღსანიშნავია, რომ გაგრილების მეთოდების აბსოლუტური უმრავლესობა, რომელიც შეადგენს 99%-ს, ხვდება ჰაერის გაგრილების ქოლგის ქვეშ. კონდიციონერები კონდიცირების სისტემები არის ჰაერის გაგრილების ყველაზე გავრცელებული საშუალება პროფესიონალურ მონაცემთა ცენტრებში. მათი ფუნდამენტური პრინციპი ასახავს საყოფაცხოვრებო კონდიციონერებს: სერვერებში გამავალი ჰაერი ცირკულირებს კონდიციონერის მეშვეობით, გაცივდება რადიატორის ცხაურით და შემდეგ ისევ იბრუნებს სერვერებს. ეს ციკლური პროცესი უზრუნველყოფს უწყვეტ გაგრილების მექანიზმს. ჩილერები კონდიციონერების შემდეგ, ჩილერები წარმოადგენს მეორე ყველაზე ფართოდ მიღებული გაგრილების სისტემას. კონდიციონერებისგან განსხვავებით, ჩილერები იყენებენ წყალს (ან წყალზე დაფუძნებულ ხსნარს) სითბოს გადასატანად იმ ადგილებიდან, რომლებიც საჭიროებენ კლიმატის კონტროლს. მიუხედავად იმისა, რომ კონდიციონერი უფრო მარტივი და ზოგადად უფრო ხელმისაწვდომია, მისი ენერგიის უფრო მაღალი ხარჯები ზოგჯერ შეიძლება შემაკავებელი იყოს ბიზნესისთვის. მეორეს მხრივ, გაცივებული წყლის სისტემები უფრო ენერგოეფექტურია, მაგრამ მოითხოვს უფრო მეტ კომპონენტს და სირთულეს მათი მონტაჟისა და მოვლა-პატრონობისას. Adiabatic Chambers და Mats ადიაბატური გაგრილება გულისხმობს კამერების ან ხალიჩების გამოყენებას, სადაც წყალი ასხამენ და აორთქლდება. როდესაც წყალი აორთქლდება, კამერები და საგებები გაცივდება შიგნით ჰაერთან ერთად. მიუხედავად იმისა, რომ ადიაბატური გაგრილება წარმოადგენს მესამე სიცოცხლისუნარიან ვარიანტს, ის გარკვეულწილად ეგზოტიკურად ითვლება და არც ისე ხშირად გამოიყენება მონაცემთა ცენტრის გაგრილებაში კონდიციონერებთან და ჩილერებთან შედარებით. წყლის გაგრილება წყლის გაგრილების სისტემებში სითბოს გასაფრქვევად გამოიყენება წყალი ან წყლის შემცველი სითხეები. წყლის მილები სტრატეგიულად განთავსებულია სერვერის ოთახებში, თითოეული სერვერი დაკავშირებულია ორ მილთან - ერთი ცხელი წყლის გადინებისთვის და მეორე ცივი წყლის შემოდინებისთვის. რადიატორები CPU-ებზე, GPU-ებზე და სხვა მოწყობილობებზე უშუალოდ უკავშირდება ამ წყალმომარაგების სისტემას. ეს მიდგომა არა მხოლოდ აგრილებს მონაცემთა ცენტრის აღჭურვილობას და შენობებს, არამედ ქმნის თბილ წყალს დამატებითი გამოყენებისთვის. სითბოს გადამცვლელები ეს მეთოდი აძლიერებს გაგრილების ეფექტურობას გარე ცივი გარემოს გამოყენებით. როდესაც ახლომდებარე ცივი წყარო, როგორიცაა ტბა, ზღვა ან ცივი მიწა, ხელმისაწვდომია, წყლის მილები შეიძლება განლაგდეს პირდაპირ მასში, რათა გადასცეს დიდი რაოდენობით სითბო IT მოწყობილობიდან. ეგზოტიკა ასევე არსებობს არატრადიციული მეთოდები. ერთ-ერთი მათგანი დაფუძნებულია Peltier ელემენტებზე ან თერმოელექტრული გამაგრილებლებზე (TEC). ეს მიდგომა ეყრდნობა ნახევარგამტარულ ეფექტებს და გულისხმობს ელექტროენერგიის მიწოდებას სპეციალურ ფირფიტაზე, რომელიც თბება ერთ მხარეს და გაცივდება მეორე მხარეს. კიდევ ერთი ავანგარდული მიდგომაა წყალქვეშა მონაცემთა ცენტრების განლაგება. In მაგალითად, მონაცემთა ცენტრი 2018 წლის გაზაფხულზე ჩრდილოეთ კუნძულებზე 117 ფუტის სიღრმეზე ჩაიძირა. მომდევნო ორი წლის განმავლობაში გუნდმა ჩაატარა მონაცემთა ცენტრის სერვერების მკაცრი ტესტირება და მონიტორინგი. დადასტურდა, რომ ოკეანის ფსკერზე დალუქული კონტეინერის განთავსებამ შეიძლება გააძლიეროს მონაცემთა ცენტრის მთლიანი საიმედოობა ისეთი საკითხების შერბილებით, როგორიცაა კოროზია, ტემპერატურის რყევები და ფიზიკური დარღვევები, რომლებიც ჩვეულებრივ ხდება ხმელეთზე. Microsoft-ის პროექტი Natick უფასო გაგრილება ეს ტექნიკა განსაკუთრებით მიზნად ისახავს გაგრილების ეფექტურობის მაქსიმალურ გაზრდას. უფასო გაგრილება განაახლებს ჰაერს მონაცემთა ცენტრში, ტრადიციული გაგრილების სისტემებზე დაყრდნობის გარეშე. ის იყენებს ბუნებრივ გარე ჰაერს, როგორც არის. როგორც წესი, გარე ჰაერი ექვემდებარება ტენიანობის კონტროლს და შემდეგ ბუნებრივი თერმოდინამიკური პროცესები არეგულირებს ტემპერატურას მონაცემთა ოთახებში. ეს მეთოდი მნიშვნელოვნად ამცირებს ენერგიის მოხმარებას (75%-დან 92%-მდე ნაკლებს, სხვა CRAH სისტემებთან შედარებით), ამცირებს ნახშირორჟანგის გამოყოფას და გამორიცხავს წყლის საჭიროებას გაგრილების სისტემაში. უფასო გაგრილება ერთ-ერთი ყველაზე ეკოლოგიურად სუფთა არჩევანია, რომელიც ნაკლებ ენერგიას მოითხოვს. გარდა ამისა, მას შეუძლია დაზოგოს ხარჯები, რადგან მონაცემთა ცენტრების მიერ გამოყენებული ენერგიის 40% გადადის გაგრილებაში. ეს სისტემა აძლიერებს ჰაერით გაგრილებული ყველა აღჭურვილობის მუშაობას, თუნდაც რთულ პირობებში. აქ მოცემულია თავისუფალი გაგრილების პროცესის მარტივი ვიზუალური წარმოდგენა: როგორც ხედავთ, სისტემა მუშაობს ძალიან მარტივად, ატარებს გარე ჰაერს ფილტრების, IT აღჭურვილობის მეშვეობით და გამოდევნის მას. სირთულის ეს შემცირება, მხოლოდ ვენტილატორებით, როგორც პოტენციური დაუცველობით, აძლიერებს DC-ის მთლიან საიმედოობას თავისუფალ გაგრილებაზე. რთული აღჭურვილობის მქონე სისტემებისგან განსხვავებით, რთული კომპონენტების არარსებობა ასევე ამცირებს როგორც საწყისი დაყენების ხარჯებს, ასევე მუდმივ ტექნიკურ ხარჯებს. ამრიგად, ფინანსური უპირატესობები იწყება უკვე მშენებლობის ეტაპზე, სადაც უფასო გაგრილების გამარტივებული დიზაინი ითარგმნება ხელშესახებ დანაზოგად. არჩევანის აგონია კონფერენციებისა და შეხვედრების დროს მე ხშირად მიჩნდება უამრავი კითხვა, რომლებიც პარადოქსის ირგვლივ ტრიალებს: თუ უფასო გაგრილება ისეთივე ხელსაყრელია ხარჯების დაზოგვისა და სიმარტივის თვალსაზრისით, რატომ არ არის ის საყოველთაოდ მიღებული ინდუსტრიაში? ეს იწვევს უფრო ფართო კითხვას იმის შესახებ, თუ რატომ, მიუხედავად მისი უპირატესობებისა, მხოლოდ შეზღუდული რაოდენობის კომპანიები სარგებლობენ უფასო გაგრილებით, ხოლო სხვები აგრძელებენ ჩვეულ მეთოდებს. ამაზე პასუხი მდგომარეობს გაბატონებული ინდუსტრიის დინამიკის მრავალმხრივ გამოკვლევაში. ინდუსტრიის დიქტატურა მონაცემთა ცენტრის ინდუსტრიაში, სადაც საიმედოობას უპირველესი მნიშვნელობა აქვს, ინოვაციური გადაწყვეტილებების მიღება ხშირად წინააღმდეგობას აწყდება. მე ამას, უპირველეს ყოვლისა, მივაწერ DC ინდუსტრიის კონსერვატიულ ხასიათს, სადაც გადაწყვეტილების მიმღებები პრიორიტეტს ანიჭებენ დადასტურებულ კონცეფციებს, ვიდრე ინოვაციურ გადაწყვეტილებებს. მიუხედავად იმისა, რომ ახალი ტექნოლოგიები, როგორიცაა უფასო გაგრილება, გვპირდება ხარჯების ეფექტურობას და ეფექტურობას, ინდუსტრიის წარმომადგენლები უპირატესობას ანიჭებენ ტრადიციულ, მაგრამ საიმედო მიდგომებს სერვერების უწყვეტი მუშაობის უზრუნველსაყოფად. მარკეტინგის დაბრკოლებები კიდევ ერთი წერტილი აქ არის ის, რომ კომერციული DC პროვაიდერები, რომლებიც წარმოადგენენ ინდუსტრიის დაახლოებით 80%-ს, ეყრდნობიან დამოუკიდებელი ორგანოების სერთიფიკატებს, როგორიცაა ბაზარზე მათი სანდოობა. თუმცა, ეს გამოწვევას უქმნის უფასო გაგრილების გადაწყვეტილებებს, რადგან მათთვის ჯერ არ არის დადგენილი სერთიფიკატი. ეს სიტუაცია აიძულებს კომერციულ პროვაიდერებს წინააღმდეგობა გაუწიონ გაგრილების ალტერნატიულ მეთოდებს, მათი სანდოობის შესახებ გაურკვევლობისა და სერტიფიცირების პრეცედენტის არარსებობის მოტივით. Uptime ინსტიტუტი გლობალური დათბობის შეშფოთება კრიტიკოსები ხშირად გამოთქვამენ შეშფოთებას გლობალური დათბობის გავლენის შესახებ თავისუფალი გაგრილების სიცოცხლისუნარიანობაზე. თუმცა, არგუმენტი უარყოფილია გლობალური დათბობის თანდათანობითი ბუნების აღიარებით, ათწლეულის განმავლობაში დაახლოებით 1,5 გრადუსით. ტემპერატურული ეს ზომიერი ცვლილება უახლოეს პერსპექტივაში ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ზიანი მიაყენოს თავისუფალი გაგრილების გადაწყვეტილებების სტაბილურობას. "ყოველ შემთხვევაში" არგუმენტი კიდევ ერთი გავრცელებული პრაქტიკა კომპანიებისთვის, რომლებიც ირჩევენ DC გაგრილების მეთოდს, არის სარეზერვო კონდიცირების ერთეულების ჩართვა, როგორც პრევენციული ღონისძიება, გარდა უფასო გაგრილებისა. ეს არგუმენტი „ყოველ შემთხვევისთვის“ ძირს უთხრის უფასო გაგრილების ძირითად კონცეფციას, იწვევს არასაჭირო სირთულეს და არღვევს ფინანსურ და საოპერაციო ეფექტურობას. პატარა კონდიციონერისთვისაც კი ჩნდება სხვადასხვა კომპონენტების უზრუნველყოფის საჭიროება, როგორიცაა ფრეონი, მავთულები, სითხეები, სისტემები და კონტროლი. იმის ნაცვლად, რომ ისარგებლოს სარეზერვო კონდიციონერის არსებობის იდეით, ინდუსტრიამ ყურადღება უნდა გაამახვილოს თავისი უფასო გაგრილების სისტემის ადაპტირებაზე ფართო სპექტრის პირობებში, ცრუ იმედებზე დაყრდნობის გარეშე. რეალური რისკები და მოსაზრებები უფასო გაგრილების გადაწყვეტის განხილვისას, ზოგიერთი ხელშესახები რისკი და მოსაზრება მოითხოვს ყურადღებას. ერთ-ერთი უპირველესი მოსაზრებაა გეოგრაფიული რეგიონი, რადგან არაბთა საამიროების მსგავს რეგიონში უფასო გაგრილების განლაგება შეიძლება არ იყოს გამართლებული. ხელმისაწვდომობა კიდევ ერთი ასპექტია, რომელიც გასათვალისწინებელია. შერჩეული რეგიონი უნდა გააჩნდეს საჭირო ინფრასტრუქტურას და ადვილად მისაწვდომი იყოს სპეციალიზებული პერსონალის მიერ, რომელსაც დავალებული აქვს მონაცემთა ცენტრის შენარჩუნება. დაკავშირება, მათ შორის ოპტიკური ხაზების ხელმისაწვდომობა, ასევე მნიშვნელოვანია. მაგალითად, არქტიკული წრის მიღმა თავისუფალი გაგრილების მონაცემთა ცენტრის შექმნა არაპრაქტიკული ხდება საკომუნიკაციო ხაზების არარსებობისა და გამოცდილი სამუშაო ძალის შენარჩუნების გამო. ამ ლოგისტიკური მოსაზრებების გარდა, უფასო გაგრილების ერთადერთი შეზღუდვა ეხება რეგიონის მაქსიმალურ ტემპერატურას (დაახლოებით 38-40 გრადუსი) და ჰაერის ხარისხს. გადაჭარბებული დაბინძურების მქონე ტერიტორიები, როგორიცაა დატვირთული მაგისტრალების მახლობლად ან ინტენსიური სასოფლო-სამეურნეო საქმიანობით, შეიძლება პრობლემები შეუქმნას. მიუხედავად იმისა, რომ არ არსებობს პირდაპირი აკრძალვა, ასეთ ადგილებში ფილტრები საჭიროებს ხშირ შეცვლას. ჩვეულებრივი კონდიცირებული მონაცემთა ცენტრებისგან განსხვავებით, რომლებიც ახორციელებენ შიდა ჰაერის მიმოქცევას, თავისუფლად გაგრილების ცენტრები იღებენ გარე ჰაერს, რაც მოითხოვს უფრო გულმოდგინე ფილტრის შენარჩუნებას. მდებარეობის სხვა პარამეტრები შეესაბამება ტრადიციულ მონაცემთა ცენტრებს. პიონერები და მომავლის ტენდენციები ინდუსტრიის კონსერვატიული ბუნების მიუხედავად, ზოგიერთი წინდახედული კორპორატიული კომპანია აფასებს ალტერნატივების ხელშესახებ სარგებელს. უფასო გაგრილების ეფექტურობის გამოთვლა რიცხვითი ანალიზის საშუალებით, ისინი აცნობიერებენ მის მიერ შეთავაზებულ ხარჯების პოტენციურ დაზოგვას. რამდენიმე ცნობილი კომპანია, როგორიცაა Facebook (ახლანდელი Meta), Google, Amazon, Yandex და Wildberries, პიონერები არიან უფასო გაგრილების ტექნოლოგიის დანერგვაში. მათი წარმატებულ სტატუსს მომდინარეობს მათი მზადყოფნა შეაფასონ რისკები და აღიარონ ამ ტექნოლოგიის თანდაყოლილი ფინანსური უპირატესობები. არჩევანი ამ კომპანიებისთვის ნათელი იყო - ან წადით ჩვეულებრივ სქემებზე და გაზარდეთ მეტი ხარჯები, ან აიღეთ რისკი და სარგებელი, გახდეთ პიონერები მონაცემთა ცენტრის გაგრილებაში. ინდუსტრიის განვითარებადი ლანდშაფტი მიუთითებს მზარდ ტენდენციაზე კორპორატიულ ჰიპერსკალერებს შორის უფასო გაგრილების გადაწყვეტილებების დანერგვისკენ. რაც უფრო მეტი კომპანია აღიარებს ამ ტექნოლოგიის ხარჯ-ეფექტურობას და ოპერაციულ უპირატესობებს, მოსალოდნელია, რომ მომავალში გაჩნდება კორპორატიული გაგრილების მონაცემთა ცენტრების მზარდი რაოდენობა. თუ გაინტერესებთ გაიგოთ მეტი თავისუფალი გაგრილების ფიზიკის შესახებ, შეისწავლეთ თემა ჩემს ახალ სტატიაში უფასო გაგრილება: ღრმა ჩაყვინთვის ტექნოლოგია.
