تبريد مراكز البيانات الاستوائية: ملاحظات هندسية ميدانية

تبريد مراكز البيانات الاستوائية: ابدأ بالظروف المكانية

إجابة سريعة

أول نطاقات تبريد زِد تِك (ZT) هي:  

• ٥–٨ كيلوواط/رف: تكييف هوائي صفّي بتصميم N+1؛
• ١٥–٣٠ كيلوواط/رف: تبريد صفّي مع احتواء تدفق الهواء؛
• ٣٠–٥٠ كيلوواط/رف: تبادل حراري عبر الباب الخلفي أو ترتيب هجين هوائي/سائل؛
• أكثر من ٥٠ كيلوواط/رف: التبريد السائل على مستوى الشرائح كمسار عملي؛
• ١٠٠ كيلوواط/رف فأكثر: تبريد سائل مخصص للمشروع مع التحقق المنفصل من التبريد الهوائي المتبقي.

ملاحظة ميدانية: ملف الطقس هو مدخل تصميمي

غالبًا ما تصل طلبيةٌ تحتوي على سطرين: «موقع استوائي» و«بيئة ذات حرارة مرتفعة». ولا يمثل أيٌّ منهما نقطة تشغيل فعلية للمعدات.

استخدم ملف الطقس المعتمد الخاص بالمشروع. فدرجة الحرارة الجافة تؤثر في معدات الجانب الهوائي وفي معدات طرد الحرارة؛ بينما تكتسب درجة الحرارة الرطبة أهميةً في الحالات التي تشارك فيها عملية التبخر؛ كما أن الرطوبة تحدد خطر نقطة الندى. وقد تؤدي عوامل مثل الغبار والتعرّض للملح وقيود توفر المياه أيضًا إلى تغيير الاختيار. ولا يجوز نسخ قيم المناخ من مدينة أخرى أو من كتيب عام.

منظمة ASHRAE سلسلة بيانات الحواسيب بينما توفر خريطة IMDA الخضراء لمراكز البيانات في سنغافورة الإطار التنظيمي. ومع ذلك، فإن بيانات الطقس الخاصة بالمشروع وحدود تشغيل أنظمة تكنولوجيا المعلومات تظل هي العوامل الحاسمة في التصميم.

مدخلات التصميم التي يجب تجميعها في ورقة واحدة

وضع علامات على العناصر غير المعروفة كمفتوحة بدلًا من إخفائها ضمن الافتراضات.

مدخلات تكنولوجيا المعلومات والرفوف

• المعدات والحمل الأقصى في كل رف؛
• تدفق هواء الخوادم والشروط المسموح بها عند مدخلها؛
• تغطية اللوحة الباردة والحمل الهوائي المتبقي؛
• وزن الرف ومسافة الصيانة والحمل المتوقع للنمو.

مدخلات الموقع والمرافق

• بيانات درجة الحرارة الجافة ودرجة الحرارة الرطبة والرطوبة المعتمدة؛
• الغلاف البيئي الداخلي؛
• توفر المياه وتركيبها الكيميائي والقيود المفروضة عليها؛
• الازدواجية، والتعرض للعوامل الجوية الخارجية، وموقع طرد الحرارة.

مدخلات التحكم والتشغيل التجريبي.

• أجهزة استشعار نقطة الندى ومنطق إعادة ضبط سائل التبريد.
• إنذارات التسرب واستراتيجية العزل والتصريف.
• الأحمال الاختبارية ومعايير القبول ونقاط مراقبة الطاقة.

تحميل الرف أولاً، ثم مسار التبريد.

اقرأ هذا الجدول باعتباره جدول فحص أولي وليس جدول اختيار. فقد يُحمِّل رفٌّ كثيفٌ، تلتقط لوحاته الباردة جزءًا فقط من حرارته، حملاً كبيراً على هواء الغرفة. وعلى العكس، قد تظهر مشكلات في درجة حرارة الهواء الداخل حتى في غرفة ذات كثافة منخفضة وضعيفة العزل، رغم أن السعة التبريدية الإجمالية تبدو كافية.

تدعم أرفف ZT المبرَّدة بالسائل قدرات تتراوح بين ٣٠ كيلوواط و١٠٠ كيلوواط فأكثر، باستخدام أنابيب توزيع من الفولاذ المقاوم للصدأ ٣٠٤، وأنابيب مطاطية من مادة EPDM، وموصلات سريعة من نوع dry-break.

فحص سريع للحمل مستند إلى سجل مشروع

استخدم الحسابات على مستوى الرف قبل مناقشة كميات المعدات. وذكر المرجع الكازاخستاني لشركة زِد تي ثلاثة حاويات بطول ٤٠ قدمًا، بإجمالي حمل تقني بلغ ١٦٨ كيلوواط موزَّع على ٢٤ رفًّا:

وهذا الناتج يقع ضمن النطاق ٥–٨ كيلوواط/رف، حيث استُخدم تبريد هواء من نوع N+1 داخل الصف في المشروع. ولا يثبت هذا الحساب أن كل رف كان بالضبط بحمل ٧ كيلوواط. فجدول الرفوف لا يزال هو الذي يتحكم في تدفق الهواء المحلي وتحديد أماكن تركيب الوحدات.

تنطبق نفس التحذيرات على الترتيب القياسي للحاوية بطول ٤٠ قدمًا. إذ إن السعة التقنية الإجمالية للحاوية تتراوح بين ٤٠ و٧٠ كيلوواط، وليس كثافة الرفوف. وفي الترتيب الموثَّق الذي يضم ٤٠ كيلوواط موزَّعة على ثمانية رفوف، يكون الناتج ٥ كيلوواط/رف.

إن الحمل الإجمالي للحاوية، وحمل الرف، والسعة التبريدية للوحدة، والسعة الحرارية لوحدة توزيع التبريد (CDU) هي كميات مختلفة. ويجب الاحتفاظ بأعمدة منفصلة لكلٍّ منها.

نقطة الندى: اجعل قرار التحكم صريحًا

لا يُحل خطر التكثُّف فقط بكتابة عبارة «التحكم في الرطوبة» في المواصفات.

أولاً، حدد كل السطوح التي يمكن تبريدها بواسطة حلقة التكنولوجيا: اللوحات الباردة، والأنابيب المرنة، وتوزيعات التبريد، والموصلات السريعة، وأنابيب التوصيل المكشوفة. ثم قارن أدنى درجة حرارة متوقعة للسطح أو لمائع التبريد مع نقطة الندى في الغرفة أثناء التشغيل العادي، وعند بدء التشغيل، وعند فتح الأبواب، وعند حدوث عطل في التحكم، وخلال عمليات الصيانة.

يجب أن يجيب سرد التحكم على أربعة أسئلة:

• أي أجهزة الاستشعار تُحدِّد نقطة الندى في الغرفة؟
• ما مقدار الفارق المطلوب بين نقطة الندى ودرجة حرارة إمداد مائع التبريد؟
• هل تقوم وحدة توزيع التبريد (CDU) بإعادة ضبط درجة الحرارة، أو إصدار إنذار، أو تقييد الحمل، أو إيقاف التدفق عند اقتراب القيمة من الحد المسموح؟
• ماذا يحدث إذا تعطَّلت مستشعرات الرطوبة أو درجة الحرارة؟

الإجابات تختلف باختلاف المشروع. ويجب أن تتماشى مع الحدود المسموحة للأجهزة التقنية المعلوماتية. وتجنَّب إدخال هامش عشوائي لنقطة الندى لمجرد ظهوره في تصميم آخر.

يمكن للعزل أن يقلل من التعرّض السطحي، لكنه ليس وسيلة التحكم الوحيدة. وتظل المفاصل والصمامات ووصلات الخدمة عُرضةً للتلف. ويجب أن تختبر عملية التشغيل المنطق الخاص بأجهزة الاستشعار وتسلسل الإنذارات بدلًا من الاقتصار على فحص التشغيل المستقر فقط.

وحدة التوزيع المركزية وفحوصات الهواء المتبقي

تقوم وحدة التوزيع المركزية (CDU) بفصل حلقات المنشأة والتكنولوجيا والتحكم فيها. وتتراوح قدرة سلسلة وحدات التوزيع المركزية من شركة ZT بين ٢٠٠ و١٤٠٠ كيلوواط، مع تحكّم في درجة حرارة الجانب الثانوي بدقة ±١°م. كما يتوفر ترتيب احتياطي من النوع ١+١ يشمل المضخات والأجهزة والطاقة والاتصالات.

يجب أن يحدد جدول الشراء القدرة الحرارية المطلوبة عند ظروف الحلقة المعلنة، والمادة المبردة والمواد الملامسة للسائل، ومعدل التدفق والضغط والترشيح وأنظمة التحكم، والمفهوم المتعلق بكل مكوّن لترتيب ١+١، والتغذية الكهربائية، والعزل وكشف التسرب. كما يجب أن يحدد كمية الحرارة التي تطردها المكونات غير المزودة بتبريد مباشر بالسوائل. وبغض النظر عن ذلك، لا تزال مراكز البيانات المبردة بالسوائل بحاجة إلى حساب الحمل الجانبي المتعلق بالهواء.

ملاحظات معدات الجانب الهوائي

تُدرِج شركة زِد تي وحدات التوسيع المباشر المُركَّبة في الصفوف بقدرات تتراوح بين ١٥ و٦٢,٦ كيلوواط، ووحدات المياه المبرَّدة بقدرات تتراوح بين ٣٢,٩ و٦١,٤ كيلوواط، مع نسبة حرارة حسية تفوق ٩٥٪. والقدرة المُدوَّنة على اللوحة ليست القدرة المطلوبة للمشروع. يُرجى طلب أداء المعدات في ظروف المشروع الفعلية، وتطبيق مبدأ التكرار (ريديونداينسي)، والتحقق من أعلى درجة حرارة تسجّلها الخزائن أثناء الصيانة.

يتطلّب نظام العزل الرسومات التي تبيّن أماكن الألواح المغلقة، وفتحات الكابلات، ومسارات تدفق الهواء. وتوفّر خزائن زِد تي نسبة تثقيب تفوق ٨٠٪، وقدرة تحمل ثابتة تبلغ ٣٠٠٠ كجم، علماً أن هذه المواصفات مشروطة بالتحقق منها بالنسبة للخزانة المُقدَّمة في العرض.

المراجعة المتقاطعة لعملية الشراء

قبل قبول اقتراح المورِّد، يُرجى التحقُّق من البنود التالية نقطةً نقطة:

• يتم سرد أحمال الخزائن بشكل فردي، وليس فقط كمتوسط عام؛
• يتم تحديد مصدر البيانات المناخية وظروف التصميم المستخدمة؛
• تُذكَر قدرات المعدات عند نقاط التشغيل المحددة للمشروع؛
• تتطابق أحمال الحرارة من جانب الهواء ومن جانب السائل مع المجموع الكلي للأحمال الناتجة عن معدات تكنولوجيا المعلومات؛
• يتم وصف مبدأ التكرار (ريديونداينسي) على شكل تخطيط هيكلي (توبولوجي)، مع تحديد المكوّنات المشمولة بهذا المبدأ؛
• تشمل منطق نقطة الندى حالات فشل أجهزة الاستشعار وحالات التشغيل الأولي.
• مواد وحدة التحكم المركزية (CDU)، والسائل المبرد، والمرشحات، والموصلات متوافقة؛
• تشمل معدات طرد الحرارة المضخات وأجهزة التحكم والأحمال المساعدة؛
• تشمل الاختبارات المصنعية الإنذارات ونُظُم الحماية والتسريبات وفقدان مكوّن احتياطي؛
• أرقام الشهادات ونطاقاتها تتطابق تمامًا مع التكوين المُقدَّم؛

تدرج شركة ZT شهادات ISO 9001 وCE وCCC وTUV وRoHS وUL وTIA-942 ضمن شهاداتها. يُرجى التحقق من نطاق الشهادة الخاص بالتركيب المُقدَّم.

معامل كفاءة استخدام الطاقة (PUE): حدد الحدود قبل ذكر العدد؛

سجّلت شركة ZT معامل PUE سنويًّا أقل من ١,٢ لخاصية التبريد السائل الكامل باستخدام لوحة التبريد الباردة في عام ٢٠٢٤؛ بينما تشير مكتبتها إلى نطاق ١,٥–٢,٠ للمنشآت التقليدية المبردة بالهواء. هذه سجلات مُقيَّدة، وليست ضمانة لأداء في مواقع استوائية.

اذكر ما إذا كان معامل PUE مُقاسًا أم مُنمذجًا، وسواء كان قياسه سنويًّا أم فوريًّا، وأي الأحمال المساعدة مشمولة ضمن الحدود. كما يُرجى تحديد ملف الحمل، وأساس البيانات المناخية، وتسلسل طرد الحرارة. مصدر معامل PUE التابع لمجموعة Green Grid وتتطلب الأهداف النهائية مراجعة مخصصة للمشروع وخطة قياس متفق عليها.

الأسئلة الشائعة

ما هو أفضل نظام تبريد لمراكز البيانات الاستوائية؟

لا يوجد نظام واحد هو الأفضل. اختر أول تصميم هندسي بناءً على كثافة الرفوف، ثم تحقق من ملاءمته لظروف الطقس في الموقع والرطوبة وقيود توفر المياه وحدود أنظمة تكنولوجيا المعلومات والاحتياطي ووظيفة طرح الحرارة.

هل يمكن لتبريد الهواء المُركَّب في الصفوف أن يخدم رفوف الذكاء الاصطناعي؟

تُقيِّم شركة زد تي تبريد الهواء المُركَّب في الصفوف مع الحاويات عند نطاق ١٥–٣٠ كيلوواط/رف. وعند نطاق ٣٠–٥٠ كيلوواط/رف، يُوصى بمراجعة أنظمة التبريد المُركَّبة خلف الأبواب أو أنظمة التبريد الهجينة. أما فوق ٥٠ كيلوواط/رف، فإن التبريد السائل المباشر إلى الشرائح هو الحل العملي.

هل يلغي التبريد المباشر إلى الشرائح الحاجة إلى تبريد الغرفة؟

عادةً لا يلغي ذلك الحاجة. فقد تطرد مكونات خارج دائرة اللوحة الباردة حرارتها إلى الهواء. ويجب حساب تلك الحمل الحراري المتبقي استنادًا إلى وثائق مواصفات تكنولوجيا المعلومات الحالية.

كيف يُفحص خطر الندى؟

قارن أدنى درجة حرارة متوقعة للمبرِّد أو للسطح مع نقطة الندى في الغرفة عبر الحالات العادية وحالات التشغيل الأولي والأعطال والصيانة. ووثِّق مواقع أجهزة الاستشعار ومنطق إعادة الضبط والتنبيهات وإجراءات التعامل مع الأعطال.

ما سعات وحدات توزيع التبريد (CDU) التي تدرجها شركة زد تي؟

تُدرِج شركة زِد تي وحدات توزيع التبريد (CDUs) بقدرة تتراوح بين ٢٠٠ و١٤٠٠ كيلوواط، مع تحكُّم في درجة حرارة الجانب الثانوي بدقة ±١°م، وتوفير ترتيب مضخات وأجهزة قياس وطاقة واتصالات على نمط ١+١.

هل يمكن لشركة زِد تي ضمان معامل الاستخدام الطاقي السنوي (PUE) أقل من ١,٢ في موقع حار؟

لا ينجم عن النتيجة المسجَّلة ضمان عالمي. فقد حقَّقت شركة زِد تي معامل استعمال طاقي سنوي أقل من ١,٢ في عام ٢٠٢٤ باستخدام نظام تبريد سائل كامل باللوحة الباردة، لكن هدف المشروع يتطلَّب تحديد حدود واضحة، وبيانات مناخية مرجعية، وملف أحمال، ونموذج نظام، وأسلوب قياس.

ما الذي ينبغي أن يرسله المشتري للمراجعة الهندسية الأولى؟

أرسل جدول الرفوف، وقائمة المعدات، ونسبة توزيع الحرارة بين الهواء والسائل، والحدود التشغيلية، وبيانات الطقس المعتمدة، ومعلومات المياه، ومتطلبات التكرار، وتخطيط الموقع، والأسلوب المفضَّل للتخلُّص من الحرارة.

ثلاث نقاط رئيسية

• استخدم ملف الطقس المعتمد وجداول الرفوف. فمصطلح «استوائي» ومتوسط القدرة الكيلوواطية للرفوف لا يكفيان كمدخلات تصميم.
• اعتنِ بنقطة الندى باعتبارها جزءًا من تسلسل التحكُّم. وحَدِّد أجهزة الاستشعار والحدود والإجراءات التلقائية لإعادة الضبط والإنذارات وحالات الفشل.
• توحيد مسار الحرارة بالكامل. ويجب أن تتطابق حمولة أنظمة تكنولوجيا المعلومات، وحمولة الهواء المتبقي، ووظيفة وحدة توزيع التبريد (CDU)، وإعادة رفض الحرارة إلى الخارج قبل طلب المعدات.

حول شركة زي تي

تأسست شركة ZT (تشجيانغ زهتينغ لتكنولوجيا المعلومات المحدودة) عام ٢٠٠٩، وتُصمِّم وتُصنِّع بنية تحتية مسبقة التصنيع لمراكز البيانات من مرفق إنتاج مساحته ٣٠٬٠٠٠ متر مربع في مقاطعة تشجيانغ بالصين، وبفريق عمل يضم أكثر من ٢٠٠ موظف. وتُصنِّع ZT وحدات توزيع التبريد (CDUs)، وأنظمة التبريد المدمجة بين الصفوف، وأنظمة التغذية غير المنقطعة (UPS)، والخزائن، وبرامج إدارة البنية التحتية للبيانات المركزية (DCIM)، كما تقدِّم سلسلة NEBULA من الوحدات المصغَّرة المبرَّدة سائلًا. ومن الشهادات التي حصلت عليها الشركة: ISO 9001، وCE، وCCC، وTUV، وRoHS، وUL، وTIA-942.

ناقش مدخلات التصميم مع شركة ZT

أرسل قائمة الخزائن، وحدود تشغيل أنظمة تكنولوجيا المعلومات، وملف الطقس، ومعلومات المياه، وهدف التكرار، وقيود إعادة رفض الحرارة. ويمكن لفريق الهندسة في شركة ZT مراجعة خيارات التبريد الهوائي أو الهجين أو السائل استنادًا إلى هذه المدخلات المعلنة.

اطلب استشارة فنية ، وراجع منتجات التبريد السائل ، أو اطّلع على حل مركّز بيانات مُعبّأ في حاويات .

المصادر

• سلسلة ASHRAE الخاصة بمراكز البيانات
• خريطة IMDA الخضراء لمراكز البيانات في سنغافورة
• مشروع الحوسبة المفتوحة: حلول التبريد المتقدمة
• TIA: ورقة العمل البيضاء لمراكز البيانات — التبريد السائل
• الشبكة الخضراء: معامل الكفاءة في استخدام الطاقة (PUE) — دراسة شاملة