مناقشة حول تكنولوجيا تبديد الحرارة لمركز البيانات

يؤدي النمو السريع لبناء مركز البيانات إلى المزيد والمزيد من المعدات في غرفة الكمبيوتر ، والتي توفر درجة حرارة ثابتة وبيئة تبريد رطوبة لمركز البيانات. سيزداد استهلاك الطاقة في مركز البيانات بشكل كبير ، تليها الزيادة النسبية في نظام التبريد ، ونظام توزيع الطاقة ، والمولدات ، مما سيجلب تحديات كبيرة لاستهلاك الطاقة في مركز البيانات. في الوقت الذي تدعو فيه الدولة بأكملها إلى الحفاظ على الطاقة وخفض الانبعاثات ، إذا كان مركز البيانات يستهلك الطاقة الاجتماعية بشكل أعمى ، فسوف يجذب انتباه الحكومة والشعب حتمًا. لا يقتصر الأمر على أنه لا يفضي إلى التطوير المستقبلي لمركز البيانات ، ولكنه يتعارض أيضًا مع الأخلاق الاجتماعية. لذلك ، أصبح استهلاك الطاقة هو المحتوى الأكثر أهمية في بناء مركز البيانات. من أجل تطوير مركز البيانات ، من الضروري توسيع النطاق وزيادة المعدات باستمرار. لا يمكن تقليل هذا ، ولكن معدل استخدام المعدات يحتاج إلى تحسين في الاستخدام. جزء كبير آخر من استهلاك الطاقة هو تبديد الحرارة. يمثل استهلاك الطاقة لنظام تكييف الهواء في مركز البيانات أكثر من ثلث استهلاك الطاقة لمركز البيانات بأكمله. إذا تمكنا من بذل المزيد من الجهود في هذا الشأن ، فسيكون تأثير توفير الطاقة لمركز البيانات فوريًا. إذن ، ما هي تقنيات تبديد الحرارة في مركز البيانات وما هي اتجاهات التطوير المستقبلية؟ سيتم العثور على الجواب في هذه المقالة.

نظام تبريد الهواء

نظام التمدد المباشر لتبريد الهواء يصبح نظام تبريد الهواء. في نظام تبريد الهواء ، يوجد نصف دوائر دوران المبرد في مكيف الهواء بغرفة آلة مركز البيانات ، والباقي موجود في مكثف تبريد الهواء الخارجي. يتم ضغط الحرارة داخل غرفة الماكينة في البيئة الخارجية من خلال خط أنابيب تدوير مادة التبريد. ينقل الهواء الساخن الحرارة إلى ملف المبخر ثم إلى المبرد. يتم إرسال المبرد ذو درجة الحرارة العالية والضغط العالي إلى المكثف الخارجي بواسطة الضاغط ثم يشع الحرارة إلى الغلاف الجوي الخارجي. كفاءة الطاقة في نظام تبريد الهواء منخفضة نسبيًا ، ويتم تبديد الحرارة مباشرة بواسطة الرياح. من منظور التبريد ، يأتي استهلاك الطاقة الرئيسي من الضاغط والمروحة الداخلية والمكثف الخارجي المبرد بالهواء. نظرًا للتخطيط المركزي للوحدات الخارجية ، عندما يتم تشغيل جميع الوحدات الخارجية في الصيف ، يكون تراكم الحرارة المحلي واضحًا ، مما يقلل من كفاءة التبريد ويؤثر على تأثير الاستخدام. علاوة على ذلك ، فإن ضوضاء الوحدة الخارجية المبردة بالهواء لها تأثير كبير على البيئة المحيطة ، والتي من السهل أن يكون لها تأثير على السكان المحيطين. لا يمكن اعتماد التبريد الطبيعي ، وتوفير الطاقة منخفض نسبيًا. على الرغم من أن كفاءة التبريد في نظام تبريد الهواء ليست عالية وأن استهلاك الطاقة لا يزال مرتفعًا ، إلا أنها لا تزال طريقة التبريد الأكثر استخدامًا في مركز البيانات.

نظام التبريد السائل

نظام تبريد الهواء له عيوبه الحتمية. بدأت بعض مراكز البيانات في التحول إلى التبريد السائل ، وأكثرها شيوعًا هو نظام التبريد المائي. يزيل نظام تبريد الماء الحرارة من خلال لوحة التبادل الحراري ، ويكون التبريد مستقرًا. برج التبريد الخارجي أو المبرد الجاف مطلوب لاستبدال المكثف للتبادل الحراري. يقوم التبريد المائي بإلغاء الوحدة الخارجية المبردة بالهواء ، ويحل مشكلة الضوضاء ويكون له تأثير ضئيل على البيئة. نظام تبريد المياه معقد ومكلف ويصعب صيانته ، ولكنه يمكن أن يلبي متطلبات التبريد وتوفير الطاقة لمراكز البيانات الكبيرة. بالإضافة إلى تبريد المياه ، يوجد تبريد بالزيت. بالمقارنة مع التبريد المائي ، يمكن لنظام تبريد الزيت أن يقلل من استهلاك الطاقة. إذا تم اعتماد نظام تبريد الزيت ، فإن مشكلة الغبار التي يواجهها تبريد الهواء التقليدي لم تعد موجودة ، كما أن استهلاك الطاقة يكون أقل بكثير. على عكس الماء ، يعتبر الزيت مادة غير قطبية ، والتي لن تؤثر على الدائرة الإلكترونية المتكاملة ولن تتلف الأجهزة الداخلية للخادم. ومع ذلك ، كان نظام التبريد السائل دائمًا رعدًا ومطرًا في السوق ، وسيتبنى عدد قليل من مراكز البيانات هذه الطريقة. لأن نظام التبريد السائل ، سواء كان غمرًا أو طرقًا أخرى ، يتطلب ترشيح السائل لتجنب مشاكل مثل تراكم الملوثات والرواسب الزائدة والنمو البيولوجي. بالنسبة للأنظمة القائمة على الماء ، مثل أنظمة التبريد السائل مع برج التبريد أو إجراءات التبخر ، تحتاج مشاكل الرواسب إلى المعالجة بإزالة البخار في حجم معين ، ويجب فصلها و "تفريغها" ، حتى لو كانت هذه المعالجة قد يسبب مشاكل بيئية.

نظام التبريد التبخيري أو ثابت الحرارة

تقنية التبريد التبخيري هي طريقة لتبريد الهواء باستخدام تقليل درجة الحرارة. عندما يلتقي الماء بالهواء الساخن المتدفق ، يبدأ في التبخر ويصبح غازًا. تبديد الحرارة التبخيري غير مناسب للمبردات الضارة بالبيئة ، وتكلفة التركيب منخفضة ، والضاغط التقليدي غير ضروري ، واستهلاك الطاقة منخفض ، وله مزايا توفير الطاقة ، وحماية البيئة ، والاقتصاد ، وتحسين جودة الهواء الداخلي . المبرد التبخيري عبارة عن مروحة كبيرة تسحب الهواء الساخن إلى وسادة الماء المبللة. عندما يتبخر الماء الموجود في الوسادة المبللة ، يتم تبريد الهواء ودفعه للخارج. يمكن التحكم في درجة الحرارة عن طريق ضبط تدفق الهواء للمبرد. يعني التبريد الأديباتي أنه في عملية الارتفاع الحرارى للهواء ، ينخفض ​​ضغط الهواء مع زيادة الارتفاع ، وتعمل كتلة الهواء خارجياً بسبب تمدد الحجم ، مما يؤدي إلى انخفاض درجة حرارة الهواء. لا تزال طرق التبريد هذه جديدة بالنسبة لمركز البيانات.

نظام تبريد مغلق

يتم إغلاق غطاء المبرد لنظام التبريد المغلق ويضاف خزان التمدد. أثناء التشغيل ، يدخل بخار المبرد إلى خزان التمدد ويتدفق مرة أخرى إلى المبرد بعد التبريد ، مما يمكن أن يمنع مقدارًا كبيرًا من فقدان التبخر لسائل التبريد وتحسين درجة حرارة نقطة غليان المبرد. يمكن لنظام التبريد المغلق أن يضمن أن المحرك لا يحتاج إلى مياه تبريد لمدة 1 ~ 2 سنة. أثناء الاستخدام ، يجب ضمان الختم من أجل الحصول على التأثير. لا يمكن ملء المبرد الموجود في خزان التمدد ، مما يترك مجالًا للتوسع. بعد عامين من الاستخدام ، يتم التفريغ والتصفية ، والاستمرار في الاستخدام بعد ضبط التركيب ونقطة التجمد. هذا يعني أن تدفق الهواء غير الكافي من السهل أن يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة المحلية. غالبًا ما يتم الجمع بين التبريد المغلق مع التبريد بالماء أو التبريد السائل. يمكن أيضًا تحويل نظام تبريد الماء إلى نظام مغلق ، والذي يمكنه تبديد الحرارة بشكل أكثر فعالية وتحسين كفاءة التبريد.

بالإضافة إلى طرق تبديد الحرارة المذكورة أعلاه ، هناك العديد من طرق تبديد الحرارة الرائعة ، والتي تم تطبيق بعضها في الممارسة العملية. على سبيل المثال ، يتم اعتماد تبديد الحرارة الطبيعي لبناء مركز البيانات في بلدان الشمال الباردة أو في قاع البحر ، ويتم استخدام "البرودة الشديدة العميقة" لتبريد المعدات في مركز البيانات. مثل مركز بيانات Facebook في أيسلندا ، مركز بيانات Microsoft في قاع البحر. بالإضافة إلى ذلك ، لا يمكن أن يستخدم تبريد الماء الماء القياسي. يمكن استخدام مياه البحر ومياه الصرف الصحي المنزلية وحتى الماء الساخن لتسخين مركز البيانات. على سبيل المثال ، يستخدم Alibaba مياه بحيرة Qiandao لتبديد الحرارة. أنشأت Google مركز بيانات يستخدم مياه البحر لتبديد الحرارة في مدينة هامينا بفنلندا. قامت EBay ببناء مركز بياناتها في الصحراء. يبلغ متوسط ​​درجة الحرارة الخارجية لمركز البيانات حوالي 46 درجة مئوية.

يقدم ما سبق التقنيات الشائعة لتبديد حرارة مركز البيانات ، والتي لا يزال بعضها في طور التحسين المستمر ولا يزال تقنيات معملية. بالنسبة لاتجاه التبريد المستقبلي لمراكز البيانات ، بالإضافة إلى مراكز الحوسبة عالية الأداء ومراكز البيانات الأخرى المستندة إلى الإنترنت ، ستنتقل معظم مراكز البيانات إلى أماكن ذات أسعار منخفضة وتكاليف طاقة أقل. من خلال اعتماد تقنية تبريد أكثر تقدمًا ، سيتم تخفيض تكلفة تشغيل وصيانة مراكز البيانات بشكل أكبر وسيتم تحسين كفاءة الطاقة.