مشروع تجديد غرفة بيانات الحاسوب في جامعة بنسلفانيا في سيتشوان

تستخدم غرف الحاسوب القديمة عادةً أنظمة تبريد دقيقة تعمل بالهواء. ونظرًا لاستهلاكها العالي للطاقة، يصل مؤشر كفاءة الطاقة (PUE) في غرف البيانات عادةً إلى 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، وبالتالي خفض استهلاك الطاقة ورفع 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، ويُعدّ استخدام نظام تكييف الهواء الأسترالي فائق الكفاءة "أستراليان بلو" حاليًا الحل الأمثل لترشيد استهلاك الطاقة.

نظرة عامة على المشروع

يقع المشروع في محافظة غارزي، بمقاطعة سيتشوان. يتألف مبنى غرفة الحاسوب من أربعة طوابق. تشمل أعمال التجديد الموفرة للطاقة بشكل رئيسي منطقة غرفة الحاسوب داخل المبنى، والتي تغطي مساحة 1089.4 مترًا مربعًا. يوجد في غرفة الحاسوب 249 خزانة، بمتوسط ​​استهلاك طاقة يبلغ 0.64 كيلوواط لكل خزانة. يتميز التركيب الكهربائي لمبنى الحواسيب بتعقيده، فبالإضافة إلى الحمل الكهربائي اللازم لغرفة الحواسيب، توجد أيضًا غرف حواسيب متصلة بها، وكهرباء المكاتب، وغيرها. ولضمان دقة حساب مؤشر فعالية استخدام الطاقة (PUE)، من الضروري حساب استهلاك الطاقة الكهربائية لغرفة الحواسيب في هذا المبنى.

خطة التجديد

الطابق الثاني: تمت إضافة مكيفين جديدين للهواء النقي بقدرة 33 كيلوواط إلى غرفة الكمبيوتر الكبيرة في الطابق الثاني، وتمت إضافة مكيف هواء نقي جديد بقدرة 9.9 كيلوواط إلى غرفة الكمبيوتر الصغيرة، وسيتم استخدامه في فصل الشتاء؛ يشترك تكييف الهواء النقي وتكييف الهواء الدقيق في غرفة الكمبيوتر الكبيرة في صندوق ضغط ثابت واحد ويعتمدان على شكل تزويد دقيق بالهواء عن طريق تزويد الهواء عبر القنوات.

الطابق الثالث: أُضيف مكيفان جديدان للهواء النقي بقدرة 33 كيلوواط إلى مركز البيانات الكبير في الطابق الثالث، ومكيف جديد للهواء النقي بقدرة 9.9 كيلوواط إلى مركز البيانات الصغير، وسيتم تشغيلهما في فصل الشتاء. ونظرًا لانخفاض حمل التبريد في غرفة الحاسوب الصغيرة، نُقل مكيف الهواء الأصلي بقدرة 20 كيلوواط إلى غرفة الحاسوب الكبيرة لاستخدامه الرئيسي، كما نُقل مكيف هواء بقدرة 12 كيلوواط من الطابق الرابع إلى غرفة الحاسوب الصغيرة. ويشترك نظاما تكييف الهواء النقي والتكييف الدقيق في غرفة الحاسوب الكبيرة في صندوق ضغط ثابت واحد، ويستخدمان نظام إمداد هواء دقيق عبر قنوات. أما غرفة الحاسوب الصغيرة فتعتمد نظام إمداد هواء عبر شفاط.

الطابق الرابع: تستخدم غرفة الحاسوب الكبيرة في الطابق الرابع معدات قديمة، موزعة على أربع وحدات قيد الاستخدام ووحدة احتياطية. من بينها، تم تحديث مكيفَي هواء حديثين بقدرة 30 كيلوواط بمضخات فلور، كما أُضيفَ مكيفا هواء جديدان بقدرة 33 كيلوواط للاستخدام في فصل الشتاء. أما غرفة الحاسوب الصغيرة، فحمل التبريد فيها منخفض نسبيًا، وتستخدم مكيفَي هواء دقيقين بقدرة 20 كيلوواط و30 كيلوواط، أحدهما قيد الاستخدام والآخر احتياطي. يشترك نظاما تكييف الهواء النقي والدقيق في غرفة الحاسوب الكبيرة في صندوق ضغط ثابت واحد، ويستخدمان نظام تهوية دقيق عبر قنوات. كما تستخدم غرفة الحاسوب الصغيرة قنوات تهوية أيضًا.

الطابق الثاني: أدى عزل النوافذ الخارجية لغرفة الحاسوب وتظليلها إلى تقليل الحمل على هيكل المبنى الخارجي، وخفض ضغط تشغيل نظام التكييف. بعد التجديد، ستستخدم غرفة الحاسوب نظام تكييف الهواء النقي لتنظيم الهواء الداخلي في فصل الشتاء، وسيتم إيقاف تشغيل نظام التكييف العادي لتقليل استهلاك الطاقة. كما ساهم ترتيب الخزائن وجهاً لوجه، وطريقة تزويد قنوات التهوية الدقيقة، في رفع درجة حرارة الهواء العائد من نظام تكييف غرفة الحاسوب، مما قلل من استهلاك الطاقة. بعد التجديد، بلغ مؤشر كفاءة استخدام الطاقة (PUE) لهذا الطابق 1.342، مع تخصيص 44 مساحة إضافية للخزائن للاستخدام المستقبلي.

الطابق الثالث: ساهم عزل وتظليل النوافذ الخارجية لغرفة الحاسوب في تقليل الحمل على هيكل المبنى الخارجي، وخفض ضغط تشغيل نظام التكييف. بعد التجديد، ستعتمد غرفة الحاسوب على تكييف الهواء النقي لتنظيم الهواء الداخلي في فصل الشتاء، مع إيقاف تشغيل بعض أجهزة التكييف العادية لتقليل استهلاك الطاقة. كما ساهم ترتيب الخزائن المتقابلة وطريقة تزويد قنوات التهوية الدقيقة في رفع درجة حرارة الهواء العائد إلى غرفة الحاسوب، مما قلل من استهلاك الطاقة. وُضعت الأجهزة السلبية في منتصف الجانب الأيسر من غرفة الحاسوب، مما يغني عن الحاجة إلى التكييف ويمنع تمديد قنوات التهوية بشكل مفرط. بعد التجديد، بلغ مؤشر فعالية استخدام الطاقة (PUE) لهذا الطابق 1.287، مع تخصيص 45 مساحة إضافية للخزائن للاستخدام المستقبلي.

الطابق الرابع: تم إغلاق النوافذ الخارجية لغرفة الحاسوب، مما يقلل من الحمل على هيكل المبنى ويخفض ضغط تشغيل مكيفات الهواء. بعد التجديد، تستخدم غرفة الحاسوب مكيفات هواء تعمل بالهواء النقي لتنظيم الهواء الداخلي في الشتاء، مع إيقاف تشغيل بعض مكيفات الهواء العادية لتقليل استهلاك الطاقة. بعد استبدال الخزائن، تم ترتيب مكيفات الهواء بشكل متقابل مع استخدام قنوات تهوية لتوزيع الهواء بدقة، مما يزيد من درجة حرارة الهواء العائد لمكيفات غرفة الحاسوب ويقلل من استهلاك الطاقة. بعد التجديد، بلغ مؤشر كفاءة استخدام الطاقة (PUE) لهذا الطابق 1.428، وتم تخصيص 25 خزانة جديدة للاستخدام المستقبلي.

منذ تطبيق أول مشروع لتجديد المباني بهدف توفير الطاقة عام ٢٠٠٩، انتشر استخدام نظام تكييف الهواء الأسترالي فائق الكفاءة "أستراليان بلو" على نطاق واسع نظراً لفعاليته الممتازة في توفير الطاقة. وقد تبنت كبرى شركات الاتصالات خطة التحول هذه وحققت تحسينات ملحوظة في كفاءة الطاقة في عملياتها الفعلية.