مع ظهور عصر البيانات الضخمة لشبكة الجيل الخامس، وتطور الشبكات، والتنمية السريعة لصناعة البيانات، يزداد حجم مراكز البيانات الكبيرة (DC) بشكل متزايد، كما يرتفع استهلاك الطاقة فيها. وفقًا للإحصاءات، بلغ استهلاك مراكز البيانات الوطنية من الكهرباء في عام 2018 نحو 160.889 مليار كيلوواط/ساعة، متجاوزًا إجمالي استهلاك شنغهاي من الكهرباء في العام نفسه، مشكلًا بذلك 2.35% من إجمالي استهلاك الصين من الكهرباء. ومن المتوقع أن يصل هذا الرقم إلى 266.792 مليار كيلوواط/ساعة بحلول عام 2023، بمعدل نمو سنوي متوسط يبلغ 10.64%، وهو ما يعادل تقريبًا قدرة توليد الكهرباء لـ 2.5 سد الخوانق الثلاثة.
الأهم من ذلك، أصبح استهلاك الطاقة عائقًا يحدّ من تطور خدمات مراكز البيانات. يوضح الجدول التالي نسبة استهلاك الطاقة لكل تكوين نظام داخل مركز البيانات. ومن خلال تحليل بيانات الجدول، يتضح أن نحو 63% من الفاقد في استهلاك الطاقة غير المتعلقة بتكنولوجيا المعلومات يعود إلى نظام تبريد مركز البيانات.
استجابةً لارتفاع استهلاك الطاقة في نظام تبريد مركز البيانات، جرى تجربة العديد من الحلول الموفرة للطاقة في القطاع. وفي النتيجة، يعد التبريد التبخيري غير المباشر (IEC) أحد أكثر حلول التبريد الواعدة.
يبيّن الرسم التالي مخطط مبدأ العمل ومخطط بنية المنتج لنظام التبريد التبخيري غير المباشر.
يتضمن نظام التبريد التبخيري غير المباشر ثلاثة مكونات أساسية: مبادل حراري لوحي، ونظام رش، ونظام تبريد إضافي بالضاغط. أثناء عملية التبريد، يمرّ الهواء المراد معالجته داخل مركز البيانات عبر جهاز تبادل الحرارة. أولاً، يتم استخدام الهواء الخارجي لتبريد الهواء الداخلي المغلق. وفي الوقت نفسه، يقوم نظام الرش برش المياه التي تستفيد من حرارة الهواء الخارجي لتتبخر داخل جهاز التبادل الحراري اللوحي، فتمتص الحرارة وتُخفض درجة حرارة الهواء المراد معالجته. وبذلك يتم تبريد الهواء المتدفق داخل مركز البيانات إلى أقصى حد ممكن. وخلال هذه العملية، يشكّل الهواء الداخلي نظامًا مغلقًا، بينما يبقى الهواء الخارجي نظامًا مفتوحًا؛ إذ لا يدخل الهواء الخارجي إلى مركز البيانات، مما يمنع دخول الرطوبة والملوثات الموجودة في الهواء الخارجي إلى المركز. وبما أن الهواء المعالج لا يلامس الماء مباشرةً، فإن محتواه من الرطوبة يبقى ثابتًا، مما يحقق تبريدًا متساوي الرطوبة للهواء.
وضع التشغيل
اعتمادًا على درجة حرارة الجو الخارجية، يمكن لمنظومة تكييف الهواء بالتبريد التبخيري أن تعمل وفق ثلاثة أوضاع تشغيل.
بأخذ مجموعة واحدة من النظام (اختيار مبادل حراري لوحي BXB2000-2200-12.0) كمثال، تُظهر حسابات الاختيار أنه بالمقارنة مع نظام التبريد وتكييف الهواء النقي، فإن اعتماد نظام التبريد التبخيري غير المباشر يتيح لمبادل الحرارة اللوحي للهواء الحساس استعادة 194 كيلوواط في الساعة، بينما يمكن لنظام الرش امتصاص 686 كيلوواط من الحرارة، ليتم استعادة ما مجموعه 880 كيلوواط من الحرارة. ويتضح أن استخدام نظام التبريد التبخيري غير المباشر يوفّر 352 كيلوواط ساعة من الكهرباء لكل ساعة بالنسبة لنظام التبريد التبخيري، مما يحقق تأثيرًا كبيرًا في توفير الطاقة.
عرض الحالة
