มารู้จักกับตู้ Containment เพื่อกักเก็บอุณหภูมิใน Data Center

Aisle Containment Systems for Data Centers?
Difference between hot aisle and cold aisle containment
ตู้รับความเย็นจากทางเดินด้านนอก (HOT)
ตู้รับความเย็นจากทางเดินด้านใน (Cold)

Containment For Data Center ในบทความนี้จะมาพูดถึงรูปแบบการระบายความร้อนที่ปัจจุบันจะมีใช้กันอยู่ 3 รูปแบบที่พบเจอกันได้บ่อยๆ และอีก 7 รูปแบบด้านล่างที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับห้อง Server ของเรา หรือ จะนำแบบต่างๆ ไปขอเช่าใช้บริการตามความเหมาะสมของเราก็ได้เช่นกัน

เข้าใจ Data Center กันก่อน เนื่องจากส่วนใหญ่แล้ว Data Center ในไทยจะเป็นการไปเช่าตึกต่างๆ ที่มีระบบป้องกันไฟไหม้ มีโครงสร้างอาคารที่แข็งแกร่ง ปลอดภัยต่อภัยพิบัติ และระบบไฟฟ้า ระบบปรับอากาศที่มีประสิทธิภาพสูง หรือ บางแห่งเป็นการสร้าง Data Center มาให้บริการโดยตรงซึ่งจะอยู่ตามปริมณฑล ซึ่งระบบต่างๆ ของอาคารสถานที่นั้นจะต้องดีกว่ามาตราฐานทั่วไปต้องมี ISO ต่างๆ รับรอง เช่น ISO 20000-1, ISO 27001, ISO 22301, ISO 50001, CSA STAR Cloud Security และ PCI DSS แต่ก็จะมีอีกหลายปัจจัย เช่น ระยะห่างของตึก สภาพแวดล้อม ความปลอดภัยต่อเหตุชุมนุมประท้วง ความปลอดภัยจากอาวุธสงคราม วิธีการรักษาความปลอดภัยในการเข้าเยี่ยมชม Data Center และสุดท้ายการบริการลูกค้าว่ามีความสะดวกสบายใส่ใจลูกค้ามากน้อยแค่ไหน ซึ่งเหล่านี้ล้วนเป็นปัจจัยพื้นฐานของการเช่าบริการ Data Center ของผู้ให้บริการ หรือ แม้กระทั่งบริษัทต่างๆ ที่ต้องการนำ Server ไปฝากวางก็จะต้องดูปัจจัยเหล่านี้ควบคู่ไปด้วย

Hot Aisle Containment ทำงานอย่างไร? จากภาพจะเห็นว่าระบบของ Hot Aisle นั้นจะต้องมีการออกแบบพื้นที่ Data Center แบบรองรับการนำความร้อนจากตู้ Containment ออกไปยังนอกอาคารผ่านด้านบน ซึ่งวิธีนี้อาคารจะต้องถูกออกแบบไว้ล่วงหน้า เช่น ติดตั้งพัดลมดูดความร้อนและวางท่อนำความร้อนออกไปยังนอกอาคารและความร้อนที่ดูดออกไปจะต้องไม่รบกวนกับอากาศใหม่ที่เติมเข้าไป เพื่อให้สามารถทำความเย็นได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่ง Data Center ในไทยมักจะไม่ได้ถูกออกแบบสำหรับ Hot Aisle ไว้ นั้นทำให้การลงทุนในการติดตั้ง Hot Aisle ใหม่ของ Data Center จะมีราคาสูงกว่าแบบ Cold Aisle

หลักการนำความเย็น

ติดตั้งตู้ Containment ปิดปล่องด้านบนให้เข้ากับจุดดูดลมร้อน หรือ ฝ้าเพดานและเปิดรูลมร้อนลงตรงตู้เป่าลมเย็น
ปล่อยความเย็นจากด้านบน หรือ พื้นที่ยกแล้ว
วาง Server หันออกมาด้านนอก Containment
ภายในตู้ Containment จะมีความร้อนประมาณ 30-40 องศา
อุณหภูมิใช้งานปัจจุบันอนุญาตให้คุมที่ 25 องศาขั้นต่ำ
สามารถเปิดตู้ทำงานจากด้านนอกได้ โดยอย่าไปนั่งตรงแผ่นที่แอร์พุ่งออกมา
ทางเดินรอบนอก Data Center จะมีความเย็นกว่า Cold Aisle
เหมาะกับ Data Center เมืองหนาว โดยบางที่จะเป็นการดูดลมเย็นจากอากาศด้านนอก Data Center ผ่านตัวกรองฝุ่นเข้ามาใน Data Center เลย ซึ่งวิธีนี้จะทำให้ Data Center ดังกล่าวไม่ต้องเปิดแอร์เลย อาศัยอากาศเย็นจากธรรมชาติมาใช้งานให้เป็นประโยชน์

Note: ในการใช้งานทั่วไปที่ไม่ได้อาศัยอากาศจากธรรมชาติ เรื่องความประหยัดระหว่าง Hot & Cold ยังไม่มีผลยืนยันที่ชัดเจน เพราะแต่ละแบบก็ล้วนรักษาอุณหภูมิให้กับ Server โดยลมเย็นจะถูกดูดไปใช้ตลอดเวลาอยู่แล้ว แต่ก็จะประหยัดกว่าการไม่มีตู้ Containment อย่างแน่นอน เนื่องจากถ้าไม่มีตู้กักอุณหภูมิ อุณหภูมิก็จะกระจายไปทั่วซึ่งจะทำให้แอร์ทำงานต่อเนื่องเมื่ออุณหภูมิห้องเท่ากัน Sensor ถึงจะตัดการทำงาน แต่ถ้ามี Containment ก็จะมีจุดปล่อยลมเย็นที่ชัดเจนควบคุมได้ว่าให้ปล่อยแอร์เฉพาะบริเวณนี้นะ Sensor ก็จะถูกติดตั้งตาม Containment แอร์ก็จะทำงานน้อยลงอย่างเห็นได้ชัด

ภาพ Hot Aisle Containment ทั่วไป

ภาพ Hot Aisle Containment ลงทุนสูง

Cold Aisle Containment ทำงานอย่างไร? โดยหลักการของ Cold ก็คือทางเดินภายนอกตู้จะร้อนประมาณ 30-40 องศา (กรณีมี Server ใช้บริการเต็ม) แต่ทั่วไปก็จะอยู่ที่ 27-29 องศาเนื่องจากอากาศมันผสมกัน มันมีรูพรุนต่างๆ ที่อากาศเย็นนั้นทะลุออกมา โดย Cold Containment เป็นวิธีที่คุ้มค่าในการลงทุนกับ Data Center ใดๆ ก็ได้ เนื่องจากเป็นเพียงการประกอบ Containment และจะเปิดจุดพื้นเพื่อให้แอร์ออกเฉพาะจากด้านในตู้ โดยทั่วไปหลักการนี้คาดกันว่ากินไฟกว่าแบบ Hot เนื่องจากอากาศภายนอก Containment นั้นอุ่นตลอดเวลาทำให้แอร์ทำงานหนักต้องแปลงอากาศร้อนเป็นเย็นส่งไปใต้พื้น โดยอัตราการรั่วไหลของแอร์จากตามรูแนวแผ่นพื้นต่างๆ ไหลออกมาตลอดแต่ก็น้อยมาก ฉนั้น Hot Aisle แบบทั่วไป จึงใช้แนวคิดที่ว่าให้อุณหภูมิห้องเย็นแอร์จะได้ไม่ดูดลมร้อนเข้าไป

หลักการนำความเย็น

ติดตั้งตู้ Containment ปิดด้านบน ประตูเข้าออกทุกบาน
หัน Server เข้าด้านในตู้ Containment
เปิดแผ่นพื้นให้แอร์ออกเฉพาะในตู้ Containment
การทำงานจะยุ่งยากกว่า Hot Aisle Containment เนื่องจากต้องเข้าไปในตู้ มันหนาวมาก
สามารถเปิดหลังตู้ทำงานได้เช่นกันไม่หนาว แต่อาจสับสน Server หรือ เรื่องการเปิด - ปิด
โดยทั่วไปประเทศไทยจะใช้รูปแบบ Cold Aisle ในการให้บริการ

ภาพ Cold Aisle Containment ทั่วไป

อีกรูปแบบที่ประเทศไทยนิยมใช้ก็คือ Air Flow คือ ไม่ต้องใส่ Containment ใดๆ เลย กล่าวคือหนาวทั้งห้องโดยปกติจะคุมอุณหภูมิอยู่ที่ 25 องศา เนื่องจากเป็นจุดที่ Server ทำงานได้ปกติ วิธีนี้หลายๆ ผู้ให้บริการก็ให้บริการอยู่ เพราะอาจเป็นเรื่องการทำ Flow ของตึกที่ดีอยู่แล้ว หรือ ข้อจำกัดด้านการลงทุน โดยคอนเซ็ปนี้จะมอง Data Center ทั้งหมดเป็นเหมือน Containment แทน เน้นป้องกันแอร์ออกจากห้อง Data Center ก็พอ ซึ่งลมเย็นที่เป่าขึ้นมาจากพื้น และถูก Server ดูดออกทางด้านหลัง RACK Server เปลี่ยนเป็นลมร้อนก็จะผสมผสานกันอย่างลงตัว

ภาพ Data Center Air Flow ทั่วไป

ซึ่งจริงๆ แล้วยังมีวิธีการเก็บความเย็นอีกหลายแบบที่นำมาใช้กับ Data Center ของแต่ละพื้นตามความเหมาะสม เช่น

Chimney Systems รูปแบบนี้จะไม่ต้องใช้ตู้ Containment ร้อน หรือ เย็น แต่เป็นการต่อท่อระบายความร้อนจากหลังตู้แต่ละตู้ให้ติดกับเพดานเดิมของ Data Center โดยรูปแบบนี้ติดตั้งง่าย สามารถใช้ร่วมกับ Data Center เดิมได้หลายๆ แห่ง เรียกได้ว่าเป็นการแยกลมร้อนออกจากส่วนของ Data Center ได้อย่างเต็มประสิทธิภาพ ส่วนระบบแอร์ก็จะมีการเดินท่อระบายความร้อนออกไปนอกห้องเช่นกัน

ภาพ Chimney Systems
Curtain Systems ระบบผ้าม่านป้องกันความเย็นรั่วไหลออกจากพื้นที่ ซึ่งระบบนี้ก็จะนิยมใช้ตามห้อง Server ทั่วไปไม่ถึงกับเป็น Data Center เช่น มหาลัย ธุรกิจขนาดใหญ่ ซึ่งในส่วนของ Data Center ในประเทศไทยยังไม่เคยเห็นที่ไหนใช้ระบบผ้าม่านนี้เช่นกันครับ

ภาพ Curtain Systems
Hard Panel Systems รูปแบบนี้จะคล้ายคลึงกับ Hot Aisle Containment แต่ดูหรูหราทำจาก Aluminum Frame ป้องกันการรั่วไหลของอากาศได้ดีกว่าแบบ Containment ปกติ ซึ่งเรียกได้ว่าจะช่วยลดความเย็นที่รั่วไหลออกไปได้ดีกว่าแบบ Containment ปกติ เพราะเป็น Aluminum Frame แบบสำเร็จรูปไม่สามารถขยายได้จึงเหมาะกับ Data Center ใหม่ๆ ที่ออกแบบมาโดยมีการจัดสรรพื้นที่แบบคงที่ และไม่มีการเปลี่ยนขยายแถว หรือ เปลี่ยนการจัดวางไปรูปแบบอื่นที่เกินกว่าขนาดที่เราสั่งทำ

ภาพ Hard Panel Systems
Modular Systems ส่วนใหญ่ผู้ที่ใช้รูปแบบนี้จะเน้นงานโชว์นิทรรศการ เช่น ไบเทค อิมแพค ศูนย์ประชุมแห่งชาติศิริกิจ ซึ่งจะไม่ค่อยพบเจอที่ Data Center ในไทยสักเท่าไหร่ โดยผู้ที่เลือกใช้ Modular จะเน้นการประกอบง่าย รวดเร็ว เคลื่อนย้ายสะดวก และแน่นอนมันถูกออกแบบมาให้เป็นระบบที่ค่อนข้างปิดคล้าย Aluminum Frame ฉนั้นการกักเก็บความเย็นจึงอยู่ในระดับดีมาก

ภาพ Modular Systems
Aisle End Doors เป็นตู้ Containment สำเร็จรูปที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับ Hot หรือ Cold ได้เลยเพียงแค่ เปิด - ปิด ประตูด้านบน ก็จะสามารถเปลี่ยนรูปแบบการทำงานได้อย่างง่ายดาย ทั้งนี้จะต้องวัดความสูงของประตูด้านบนให้ดีว่าชนพอดีกับ Data Center ปัจจุบันหรือไม่

ภาพ Aisle End Doors
Inrow Cooling กรณีที่พื้นที่ RACK นั้นๆ ต้องการความเย็นเพิ่มขึ้น เช่นต้องการใช้สำหรับ All Flash Storage ซึ่ง Server นั้นจะมีความร้อนสูง เราก็สามารถออกแบบโดยการติดตั้งตัวทำความเย็นเพิ่มเฉพาะใน ZONE นั้นๆ ได้เลย แต่ระบบนี้เหมาะกับห้อง Server ทั่วไปมากกว่า เช่น มหาลัย โรงงาน บริษัทการเงิน เพื่อช่วยลดการทำงานของแอร์ และในระยะยาวก็จะสามารถประหยัดค่าไฟได้อีกด้วย

ภาพ Inrow Cooling
Vinyl Containment Systems เป็นระบบที่น่าจะทำราคาได้ประหยัดที่สุดในด้านการลงทุน Data Center หรือ เราก็สามารถประยุกต์ใช้กับห้อง Server ได้เช่นกัน โดยรูปแบบของ ไวนิลใน Data Center นั้นสามารถนำไปใช้กับ Hot & Cold ได้ แต่เรื่องการกักเก็บความเย็น หรือ การรั่วไหลของความร้อนและเย็นจะมีมากกว่าการใช้ Containment ทั้งนี้ถ้าเราออกแบบไวนิลได้แนบสนิดกับ RACK ก็อาจจะเทียบเท่า Containment เลยก็ได้ในราคาที่คุ้มค่ากว่า ซึ่งใน Data Center ของไทยก็ยังไม่เคยเห็นใครใช้ระบบนี้เช่นกัน

ภาพ Vinyl Containment Systems