การแก้ไขปัญหา Hot Spot ในศูนย์คอมพิวเตอร์
ปัญหา Hot Spot เป็นหนึ่งในปัญหาที่พบได้ใน Data Center ทั่วโลก จากการศึกษาของ Uptime Institute พบว่ามี Rack กว่า 10% ที่มีอุณหภูมิหน้า Rack เกินกว่าเกณฑ์ที่กำหนด และเมื่อปัญหานี้เกิดขึ้นในระยะยาวจะทำให้อุปกรณ์คอมพิวเตอร์มีอายุการใช้งานน้อยกว่าที่ควรจะเป็น
จากการเข้าสำรวจศูนย์คอมพิวเตอร์ที่มีปัญหาเรื่อง Hot Spot พบว่าปัญหาเกิดจากการบริหารจัดการ Air Flow ที่ไม่มีประสิทธิภาพ นอกจากเกิด Hot Spot แล้วยังทำให้เครื่องปรับอากาศทำงานหนักขึ้น เพราะต้องปรับ Set Point ลดลง และใน Rack ที่เย็นอาจทำให้เกิดความชื้นอีกด้วย
การจะแก้ไขปัญหา Hot Spot ต้องเข้าใจถึงสาเหตุการเกิด Hot Spot และวิธีแก้ไขปัญหาที่ถูกต้องซึ่งนอกจากจะแก้ปัญหาเรื่อง Hot Spot ได้แล้วยังเป็นการลดค่าไฟฟ้าและเป็นการลดการเพิ่มเครื่องปรับอากาศอีกด้วย White Paper ฉบับนี้จะแนะนำ สาเหตุการเกิด Hot Spot วิธีการหา Hot Spot และ วิธีการแก้ไข Hot Spot จากการเข้าสำรวจที่ศูนย์คอมพิวเตอร์
Hot Spot คืออะไร
Hot Spot คือ จุดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่ ASHRAE แนะนำคือ 27 องศาเซลเซียส โดยสังเกตเฉพาะบริเวณด้านหน้า Rack โดย Hot Spot มักจะเกิดบริเวณด้านบนของ Rack เพราะเป็นจุดที่ห่างจากพื้นยกมากที่สุด
Hot Spot แบ่งออกเป็น 2 ประเภทคือ Zone Hot Spot และ Vertical Hot Spot โดย Zone Hot Spot เกิดขึ้นเมื่อเกิดความร้อนบริเวณหน้า Rack Zone Hot Spot มักเกิดที่ศูนย์คอมพิวเตอร์ที่มีพื้นที่ของพื้นยกมาก ส่วน Vertical Hot Spot มักเกิดไม่ต่อเนื่อง ไม่เหมือนกันในแต่ละ Rack โดยอุณหภูมิหน้า Rack จะไม่เท่ากัน โดยใน Rack จะต่างกัน 3-8 องศาเซลเซียส ในระยะเพียง 15 เซนติเมตร
การควบคุมสภาพแวดล้อมในศูนย์คอมพิวเตอร์ตามคำแนะนำของ ASHRAE
จาก Green Tip for Data Centers ที่ออกโดย ASHRAE ได้แนะนำช่วงการควบคุมที่เหมาะสมโดยควบคุมอุณหภูมิหน้า Rack อยู่ที่ 18-27 องศาเซลเซียส จุดน้ำค้างของห้อง (dew point temperature) ที่ 5.5 – 15 องศาเซลเซียส และความชื้นสัมพัทธ์ไม่เกิน 60% เพื่อให้ศูนย์คอมพิวเตอร์ทำงานอย่างเหมาะสม
สาเหตุการเกิด Hot Spot
จากการสำรวจในศูนย์คอมพิวเตอร์ที่มีปัญหา Hot Spot เกิดจาก bypass airflow ทำให้เกิดการผสมกันของลมร้อนและลมเย็น อุณหภูมิหน้า Rack จึงสูงขึ้น จากการศึกษาของ Uptime Institute พบว่ามีลมจากเครื่องปรับอากาศโดยเฉลี่ยถึง 59% เป็น bypass airflow กลับไปยังเครื่องปรับอากาศ นอกจากนี้จากการศึกษาของ Uptime Institute ยังพบว่าการลด bypass airflow ได้ 10% จะลดอุณหภูมิได้ 2-4 องศาเซลเซียส
สาเหตุการเกิด Hot Spot ที่เกิดจากการจัดการ airflow ไม่มีประสิทธิภาพนั้นมีดังนี้
- ลมร้อน bypass ผ่านช่องว่างใน Rack จากศูนย์คอมพิวเตอร์ที่ได้ทำการศึกษา พบว่าลมร้อนจากเซิฟเวอร์ทกลับมาผสมกับลมเย็นบริเวณหน้า Rack เพราะไม่มีการติดตั้ง Blank Panel ทำให้มีอุณหภูมิหน้า Rack อยู่ที่ 30 องศาเซลเซียส
- การวางแผ่น perforate ผิดตำแหน่ง จากศูนย์คอมพิวเตอร์ที่ได้ทำการศึกษา พบว่ามีการนำแผ่น perforate ไปวางบริเวณหลัง Rack ทำให้เกิด bypass airflow นอกจากนี้ยังมีการวางแผ่น perforateตำแหน่งที่ไม่มี Rack วางอยู่ทำให้ลมที่ออกมาผ่าน
- ไม่มีการติดตั้ง Containment ทำให้ลมร้อนสามารถข้ามมาผสมกับลมเย็นได้ เป็นอีกหนึ่งสาเหตุที่ทำให้เกิด Hot Spot
การสำรวจหาจุด Hot Spot
การหาจุด Hot Spot ให้เร็วที่สุดเป็นการป้องกันความเสียหายต่ออุปกรณ์คอมพิวเตอร์จากสาเหตุที่เกิดจากความร้อน ในการสำรวจศูนย์คอมพิวเตอร์ที่พบปัญหา มีวิธีสำรวจที่ได้ผลดังนี้
- เดินสำรวจรอบศูนย์คอมพิวเตอร์แล้วสัมผัสบริเวณหน้า Rack ด้วยมือ วิธีนี้เป็นวิธีเบื้องต้นที่ไม่ต้องใช้อุปกรณ์ แต่ความแม่นยำจะต่ำเนื่องจากการสัมผัสให้พบจุด Hot Spot นั้นต้องเป็นจุดที่มีอุณหภูมิสูงมากจึงจะพบ ในการสำรวจครั้งนี้เราพบ Hot Spot 1 จุดด้วยวิธีการสัมผัสซึ่งจุดนี้มีอุณหภูมิสูงถึง 30 องศาเซลเซียส
- ใช้เซนเซอร์วัดอุณหภูมิอัตโนมัติ SITEM ได้ติดตั้ง PACKET POWER E306 ENVIRONMENTAL MONITORING SENSOR ที่หน้า Rack จำนวน Rack ละ 1 จุด เพื่อวัดหาจุด Hot Spot หลังจากการสำรวจพบว่ามี RACK ที่อุณหภูมิสูงถึง 27-30 องศาอยู่ 1 Rack เป็น Hot Spot ของศูนย์คอมพิวเตอร์ โดยข้อมูลการมอนิเตอร์ถูกบันทึกบน EMX Cloud Software ของ Packet Power
ขั้นตอนการแก้ไขปัญหา Hot Spot
- ติดตั้งเซนเซอร์ ก่อนจะเริ่มแก้ปัญหา Hot Spot โดยการติดตั้งเซนเซอร์บริเวณหน้า Rack จำนวน Rack ละ 1 จุด เพื่อหาจุด Hot Spot อย่างแม่นยำ จากการสำรวจเราพบ Hot Spot 1 จุดซึ่งมีอุณหภูมิ 27-31 องศาเซลเซียส
- เปลี่ยนแผ่น Perforate จากแผ่นเก่าที่ลมออกได้น้อย เป็น TATE Blade Perforate ที่เปิดช่องให้ลมออกได้เยอะกว่า
- ติดตั้ง Blank Panel ใน Rack ที่มีช่องว่างเพื่อไม่ให้มีลมร้อนย้อนกลับมา นอกจากนี้เนื่องจากในศูนย์คอมพิวเตอร์ที่เข้าสำรวจใช้ Rack หน้ากว้าง 800mm ทำให้มีช่องว่างด้านข้างให้ลมย้อนกลับมา ทำให้นอกจากจะใช้ blank panel ปิดบริเวณช่องใส่อุปกรณ์แล้วต้องปิดบริเวณช่องว่างด้านข้าง
- ย้ายแผ่น Perforate ที่วางไวหลัง Rack ออก เพราะเป็นการทำให้เกิด Bypass Air flow
ผลลัพธ์จากการปรับปรุง
จากการปรับปรุงศูนย์คอมพิวเตอร์ที่เข้าสำรวจด้วยหลายๆวิธีที่กล่าวไปก่อนหน้านี้ทำให้อุณหภูมิหลังติดตั้งอุปกรณ์ต่างๆ ร่วมกันที่จุด Hot Spot ลดลง 5-6 องศาเซลเซียส
สรุปผล
Hot Spot คือจุดที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่ ASHRAE กำหนด นั่นคือ 27 องศาเซลเซียส สาเหตุการเกิด Hot Spot เกิดจาก bypass airflow ซึ่งมาจาก การวางพื้นยกผิดตำแหน่ง และ การไม่ติดตั้ง Blank Panel นอกจากนี้การใช้แผ่น perforate ที่ไม่มีประสิทธิภาพยังเป็นอีกสาเหตุหนึ่ง
การแก้ไข Hot Spot เริ่มต้นโดยติดตั้งเซนเซอร์วัดอุณหภูมิ ติดตั้งแผ่น Perforate ที่เปิดช่องลมมากขึ้น ย้ายแผ่น perforate บริเวณหลัง Rack และ ติดตั้ง Blank Panel ทำให้สามารถลดอุณหภูมิลงได้ 5-6 องศาเซลเซียส