يشمل تصميم مركز البيانات نظامًا معماريًا (تخطيط الحامل)، ونظام هيكلي، وميكانيكي، وكهربائي، ونظام الحماية من الحرائق، ونظام الكابلات. يعد التصميم المستدام أمرًا ضروريًا لأن مركز البيانات يمكن أن يستهلك ما بين 40 إلى 100 مرة من الكهرباء مقارنة بمساحة مكتبية مماثلة الحجم.
موجهات التصميم
بما أن مركز البيانات يتضمن 82-85% من الاستثمار الرأسمالي الأولي في المعدات الميكانيكية والكهربائية، فإن مشروع مركز البيانات يعتبر عمومًا مشروعًا يقوده مهندس. تشمل المجالات التي يجب مراعاتها للتصميم المستدام اختيار الموقع، والتصميم المعماري/الهندسي، وأفضل ممارسات كفاءة الطاقة، والتكرار، والنشر المرحلي، وما إلى ذلك. هناك العديد من أفضل الممارسات التي تغطي اختيار الموقع وتصميم المباني في برنامج الريادة في تصميم الطاقة والبيئة (LEED) . برنامج LEED هو برنامج اعتماد تطوعي تم تطويره من قبل مجلس المباني الخضراء الأمريكي (USGBC).
في وقت مبكر من عملية التصميم المعماري، ستضمن المسافات بين الأعمدة والارتفاعات الأرضية المصممة بشكل صحيح الاستثمارات الرأسمالية المناسبة وتقليل نفقات التشغيل. يعمل مخطط الأرضية مع تباعد الأعمدة المناسب على زيادة تركيبات حامل تكنولوجيا المعلومات والاتصالات وتحقيق كثافة الطاقة مع توزيع التبريد الفعال. يجب التخطيط للارتفاع من الأرض إلى الأرض بعناية ليشمل الارتفاع والمساحة للأنظمة الميكانيكية والكهربائية والهيكلية والإضاءة والحماية من الحرائق ونظام الكابلات.
لقد طورت الجمعيات الفنية الدولية العديد من إرشادات التصميم المفيدة التي يتم تناولها بالتفصيل في فصول أخرى من هذا الكتيب:
- ASHRAE TC9.9: معدات شبكات مركز البيانات
- ASHRAE TC9.9: الإرشادات الحرارية لمعدات الطاقة في مركز البيانات وأفضل الممارسات
- ASHRAE 90.1: معيار الطاقة للمباني
- ASHRAE: إرشادات التلوث الغازي والجسيمي لمراكز البيانات
- دليل أفضل الممارسات لتصميم مراكز البيانات الموفرة للطاقة
- مدونة قواعد السلوك للاتحاد الأوروبي بشأن كفاءة استخدام الطاقة في مراكز البيانات
- BICSI 002: أفضل ممارسات تصميم وتنفيذ مراكز البيانات
- FEMA P-414: "تركيب القيود الزلزالية للقنوات والأنابيب"
- FEMA 413: "تركيب القيود الزلزالية للمعدات الكهربائية"
- FEMA، SCE، VISCMA، "تركيب القيود الزلزالية للمعدات الميكانيكية"
- GB 50174: كود تصميم مراكز البيانات
- ISO 50001: مواصفات إدارة الطاقة وإصدار الشهادات
- أنظمة تصنيف LEED
- مخطط تفصيلي لمعايير مرافق مركز البيانات من قبل مجلس مراكز البيانات الياباني (JDCC)
- TIA-942: معيار البنية التحتية للاتصالات لمراكز البيانات
يوفر المعيار الصيني GB 50174 "رمز تصميم مراكز البيانات" منهجًا شاملاً لتصميم مراكز البيانات التي تغطي اختيار الموقع وتخطيط المعدات، والمتطلبات البيئية، والبناء والهيكل، وتكييف الهواء (النظام الميكانيكي)، والنظام الكهربائي، والتدريع الكهرومغناطيسي، والشبكات و نظام الكابلات، النظام الذكي، إمدادات المياه والصرف الصحي، والحماية من الحرائق والسلامة.
الموثوقية والتكرار
"التكرار" يضمن موثوقية أعلى، ولكن له تأثيرات عميقة على الاستثمارات الأولية وتكاليف التشغيل المستمرة:
ديناميكا الموائع الحسابية
في حين أنه يمكن تصميم مراكز البيانات من خلال تطبيق أفضل الممارسات، فإن مواقع الأنظمة (الحامل، CRAC، وما إلى ذلك) قد لا تكون في ترتيبها الأمثل بشكل جماعي. تم استخدام تقنية ديناميكيات الموائع الحسابية (CFD) في مشاريع غرف الأبحاث لأشباه الموصلات لعقود من الزمن لضمان تدفق هواء موحد داخل غرف الأبحاث. خلال المرحلة الأولية لتصميم تخطيط المبنى والرف، تقدم CFD تحليلاً علميًا وحلاً لتصور أنماط تدفق الهواء والنقاط الساخنة والتحقق من قدرة التبريد، وتخطيط الحامل، وموقع وحدات التبريد. يمكن للمرء تصور تدفق الهواء في الممرات الساخنة والباردة لتحسين تصميم الغرفة. خلال مرحلة التشغيل، يمكن استخدام CFD لمحاكاة تدفق الهواء وإدارته لضمان عدم إعادة تدوير مسار الهواء أو تجاوزه أو إنشاء تدفق ضغط سلبي.
أفضل الممارسات
على الرغم من أن تصميم مركز بيانات موفر للطاقة لا يزال يتطور، إلا أنه يمكن تطبيق العديد من أفضل الممارسات سواء كنت تصمم غرفة خادم صغيرة أو مركز بيانات كبير. إحدى أفضل الممارسات هي إنشاء أو استخدام خوادم ENERGY STAR ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة.
نشرت المفوضية الأوروبية "أفضل الممارسات لمدونة قواعد سلوك الاتحاد الأوروبي بشأن مراكز البيانات" الشاملة. نشر برنامج إدارة الطاقة الفيدرالي التابع لوزارة الطاقة الأمريكية "دليل أفضل الممارسات لتصميم مراكز البيانات ذات الكفاءة في استخدام الطاقة". ويمكن الرجوع إلى كليهما والعديد من المنشورات الأخرى عند إعداد مواصفات تصميم مركز البيانات.
فيما يلي قائمة قصيرة بأفضل الممارسات والتقنيات الناشئة:
- التبريد السائل على مستوى الحامل والتبريد الغمر السائل
- زيادة تعديلات درجة حرارة مدخل الخادم والرطوبة (مواصفات ASHRAE)
- تكوين واحتواء الممر الساخن والبارد
- إدارة الهواء (لإيقاف الالتفافية وخلط الهواء الساخن والبارد وإعادة تدويره)
- التبريد الحر باستخدام موفر جانب الهواء أو موفر جانب الماء
- UPS عالي الكفاءة
- محركات أقراص متغيرة السرعة
- التبريد السائل المباشر على مستوى الرف
- تكنولوجيا خلايا الوقود
- الجمع بين الحرارة والطاقة (CHP) في مراكز البيانات
- توزيع الطاقة الحالية المباشرة
- تطبيقات الذكاء الاصطناعي وتحليلات البيانات في مراقبة العمليات.
ومن الجدير بالذكر أن الخوادم يمكن أن تعمل خارج نطاقات الرطوبة ودرجة الحرارة الموصى بها من قبل ASHRAE.
