مشروع تجديد غرفة حاسوب البيانات في جامعة بونا في نانينغ

تضم مراكز البيانات الصغيرة والمتوسطة الحجم عادةً غرفًا مخصصة لوحدات البيانات وغرفًا شاملة، تتميز بكثافة عالية للخزائن وتوليد كميات كبيرة من الحرارة. وتستخدم هذه المراكز عادةً أنظمة تكييف هواء دقيقة تعمل بالهواء وأنظمة تكييف هواء تعمل بالماء المبرد. وتُستخدم أجهزة تكييف الهواء على مستوى الغرفة أو بين الصفوف داخل هذه الغرف. ويبلغ مؤشر كفاءة الطاقة (PUE) لهذه الغرف القديمة عادةً 1.6 أو أكثر.

مع النمو السريع في حجم مراكز البيانات وعددها، ولا سيما مع الترويج لأهداف خفض الانبعاثات الكربونية المزدوجة، أصبح خفض استهلاك الطاقة في هذه المراكز تحديًا ملحًا. ولمعالجة هذه المشكلة، بدأ قطاع مراكز البيانات باستكشاف استخدام مصادر التبريد الطبيعية وتطبيق تقنيات جديدة لتحسين كفاءة الطاقة، مما يقلل من استهلاكها ويرفع كفاءة النظام ككل. وعلى وجه الخصوص، تُعدّ تقنية التبريد التبخيري من التقنيات الرائدة التي تُتيح الاستفادة الكاملة من مصادر التبريد الطبيعية وتحسين كفاءة الطاقة في معدات التبريد التقليدية، وقد انتشر استخدامها على نطاق واسع في السنوات الأخيرة. أما بالنسبة لغرف الحاسوب القديمة التي تستخدم أنظمة تكييف الهواء بالماء المبرد، فإنّ عمليات التجديد الموفرة للطاقة باستخدام محطة التبريد المتكاملة بتقنية Aolan الفريدة الحاصلة على براءة اختراع، تُحسّن بشكل فعّال من وقت استخدام مصادر التبريد الطبيعية وكفاءة النظام.

نظرة عامة على المشروع

يقع مركز البيانات في مدينة ناننينغ، بمقاطعة غوانغشي، في مبنى واحد مكون من 27 طابقًا بمساحة تقارب 270 مترًا مربعًا. تتميز غرفة الحاسوب بكثافة عالية في ترتيب الخزائن ومعدات التكييف وقنوات الكابلات والكابلات، مما يُولد كمية كبيرة من الحرارة. تضم الغرفة 6 أعمدة من الخزائن، 4 منها معزولة بحواجز مانعة للتسرب بين الممرات الباردة والساخنة، ويتم تبريدها باستخدام نظام تكييف هواء داخلي. أما العمودان الآخران، فهما منفصلان ويتم تبريدهما باستخدام نظام تكييف هواء داخلي وخارجي. يبلغ إجمالي الحمل الكهربائي لمعدات تكنولوجيا المعلومات في غرفة الحاسوب 82.81 كيلوواط، بينما تبلغ الحرارة الناتجة عن معدات توزيع الطاقة 7.35 كيلوواط. يتكون نظام التكييف الأصلي في غرفة الحاسوب من وحدات تبريد معيارية تعمل بالهواء ومكيفات هواء دقيقة تعمل بالماء المبرد. تم تركيب المبردات المعيارية المبردة بالهواء على طبقة معدات السطح، وقامت بنقل المياه المبردة إلى نهاية غرفة الكمبيوتر من خلال مضخة مياه.

خطة التجديد

بهدف تقليل مؤشر كفاءة استخدام الطاقة (PUE) لغرفة الحاسوب والاستفادة القصوى من التبريد الطبيعي الخارجي ذي درجة الحرارة المنخفضة، تم استبدال وحدة التبريد المعيارية الأصلية المبردة بالهواء بمحطة تبريد متكاملة غير مباشرة تعمل بالتبخير لغرفة حاسوب بيانات Aolan، لتوفير مصدر مياه باردة لمبرد الهواء الطرفي في غرفة الحاسوب. بقي مكيف الهواء الطرفي الداخلي دون تغيير. تتضمن محطة التبريد المتكاملة نظام تبريد بالماء البارد يعمل بالتبخير، ونظام تبريد إضافي بضاغط مساعد، ومضخة مياه دوارة، ومبادل حراري لوحي قابل للفصل لتبادل الحرارة بين الجانبين الابتدائي والثانوي، وغيرها، مما يوفر الماء البارد مباشرةً لمعدات تكييف الهواء الطرفية الداخلية. تبلغ درجة حرارة الماء البارد الداخل والخارج 18 درجة مئوية/24 درجة مئوية. توفر محطة التبريد المتكاملة مياه باردة منخفضة الحرارة للتشغيل على مدار العام، بينما تُستخدم وحدة التبريد الأصلية المبردة بالهواء كاحتياطية فقط أثناء صيانة المعدات.

يُظهر هذا التأثير أن محطة التبريد المتكاملة بالتبخير غير المباشر تعمل كمصدر تبريد لتكييف الهواء في مركز البيانات، مستفيدةً استفادةً كاملةً من التبريد الطبيعي. ويمكن ضبط درجة حرارة تبديل الأوضاع بحرية وفقًا لمتطلبات تصميم المشروع لتلبية احتياجات التبريد على مدار العام. وبناءً على الظروف المناخية المحلية على مدار السنة، يتم اعتماد وضع التبريد الطبيعي النقي الموفر للطاقة عند درجات الحرارة المنخفضة، ووضع التبريد المختلط عند درجات الحرارة المتوسطة، ووضع التبريد العميق باستخدام ضاغط ميكانيكي مساعد عند درجات الحرارة العالية. وبالمقارنة مع المبردات التقليدية المبردة بالهواء، يُمكن لجزء مصدر التبريد توفير حوالي 50% من الطاقة. تجمع محطة التبريد المتكاملة من Aolan بين تقنية التبريد التبخيري غير المباشر، وتقنية التبديل الذكي بالذكاء الاصطناعي، وتقنية التحكم بتحويل التردد، وتقنية جمع وتحليل استهلاك الطاقة عن بُعد، مما يوفر حلاً فعالاً وموفراً للطاقة لقطاع الاتصالات.