تحديد الحجم المناسب لنظام التبريد يتطلب فهماً دقيقاً لكمية الحرارة الناتجة عن المعدات الموجودة داخل المساحة المغلقة، بالإضافة إلى الحرارة القادمة من مصادر حرارية أخرى شائعة الوجود.
قياس المخرجات الحرارية
الطرق الشائعة للتعبير عن معدل خروج الحرارة من المعدات تشمل وحدات:
BTU في الساعة، طن في اليوم، أو جول في الثانية (علمًا بأن جول في الثانية يعادل واط).
لا يوجد سبب مقنع لاستخدام هذا التنوع الكبير من الوحدات لقياس نفس الكمية، لكن كل واحدة من هذه الوحدات تُستخدم أحيانًا للتعبير عن القدرة أو سعة التبريد.
هذا الاستخدام المختلط للوحدات يؤدي إلى ارتباك غير ضروري لدى المستخدمين والمصممين.
ولحسن الحظ، هناك توجه عالمي بين الهيئات المعنية بوضع المعايير نحو توحيد جميع قياسات القدرة وسعة التبريد ضمن وحدة قياس واحدة، وهي: الواط (Watt).
مع مرور الوقت، من المتوقع أن يتم التخلص التدريجي من المصطلحات القديمة مثل BTU والطن، ويُعتمد الواط كمعيار موحّد، مما يسهل عمليات تصميم مراكز البيانات، وهو ما سيتم توضيحه لاحقًا.
لكن في الوقت الحالي، تُعرض مواصفات القدرة وسعة التبريد غالبًا بالوحدات القديمة، ولهذا السبب، تُقدَّم التحويلات التالية لمساعدة القارئ:
| الوحدة الأصلية | يُضرب في | الوحدة النهائية |
| BTU في الساعة | 0.293 | واط (Watts) |
| واط (Watts) | 3.41 | BTU في الساعة |
| طن تبريد (Tons) | 3,517 | واط (Watts) |
| واط (Watts) | 0.000283 | طن تبريد (Tons) |
القدرة التي تنتقل عبر خطوط البيانات من قبل المعدات الحاسوبية أو غيرها من معدات تكنولوجيا المعلومات تُعد ضئيلة للغاية، وبالتالي فإن الطاقة الكهربائية المستهلكة من التيار المتردد (AC) تتحول بالكامل تقريبًا إلى حرارة.
هذا الواقع يُتيح لنا أن نعتبر أن الخروج الحراري لمعدات تكنولوجيا المعلومات، بوحدة الواط، يعادل تمامًا استهلاكها للطاقة الكهربائية بوحدة الواط.
لذا، لا حاجة لاستخدام وحدة BTU في الساعة، التي تُذكر أحيانًا في أوراق المواصفات (Datasheets)، لتحديد الخرج الحراري.
الخرج الحراري = القدرة الكهربائية المدخلة.
تحديد الخرج الحراري الكلي لنظام ما
الخرج الحراري الكلي لأي نظام يساوي مجموع المخرجات الحرارية لجميع مكوناته. يتكوّن النظام الكامل من معدات تكنولوجيا المعلومات (IT) بالإضافة إلى مكوّنات أخرى مثل:
أجهزة UPS، أنظمة توزيع الطاقة (PDU)، الإضاءة، والأشخاص المتواجدين في المكان.
لأغراض التقييم السريع، تم تقديم نموذج لحساب الحمل الحراري في الجدول 2، حيث يُمكن باستخدام هذه الورقة تحديد الخرج الحراري الكلي لمركز البيانات بسرعة وبدقة عالية.
| البند | لمعلومات المطلوبة | طريقة حساب الخرج الحراري | الخرج الحراري (وات) |
| معدات تكنولوجيا المعلومات (IT) | القدرة الكلية للحمل (بالواط) | تساوي القدرة الكلية لحمل معدات الـ IT | _ _ _ _ _ _ واط |
| UPS مع بطارية | القدرة الاسمية لنظام الطاقة (بالواط) | (0.4 × القدرة الاسمية لنظام الطاقة) + (0.1 × القدرة الكلية لحمل معدات الـ IT) | _ _ _ _ _ _ واط |
| توزيع الطاقة (PDU) | القدرة الاسمية لنظام الطاقة (بالواط) | (0.02 × القدرة الاسمية لنظام الطاقة) + (0.1 × القدرة الكلية لحمل معدات الـ IT) | _ _ _ _ _ _ واط |
| الإضاءة (Lighting) | مساحة الأرضية (بالقدم² أو بالمتر²) | ۱.۳۳ × مساحت کف (ft²)، یا ۱۴.۳۲ × مساحت کف (m²) | _ _ _ _ _ _ واط |
| الأشخاص (People) | الحد الأقصى لعدد الأشخاص المتواجدين في مركز البيانات | 100 × الحد الأقصى لعدد الأشخاص | _ _ _ _ _ _ واط |
| الإجمالي | مجموع الخرج الحراري (الحمل التبريدي الكلي) | _ _ _ _ _ _ واط |
طريقة الاستخدام
يتم الحصول على المعلومات المطلوبة من عمود “المعلومات المطلوبة”، ثم تُجرى حسابات الخرج الحراري، وتُدرج النتائج في عمود “الخرج الحراري الفرعي”. بعد ذلك، تُجمع القيم الفرعية للحصول على إجمالي الخرج الحراري الكلي.
مصادر الحرارة الأخرى
التحليل السابق يتجاهل مصادر الحرارة البيئية مثل:
- أشعة الشمس التي تدخل عبر النوافذ
- والحرارة التي تنتقل من الجدران الخارجية إلى الداخل
غالبية غرف الشبكات ومراكز البيانات الصغيرة لا تحتوي على نوافذ أو جدران خارجية، ولذلك هذا الافتراض لا يؤدي إلى خطأ ملحوظ.
لكن في مراكز البيانات الكبيرة التي تحتوي على جدران أو أسقف معرضة للهواء الخارجي، هناك كمية إضافية من الحرارة تدخل إلى المساحة الداخلية، ويجب أن يتم التخلص منها بواسطة نظام التكييف.
إذا كانت غرفة البيانات تقع داخل منشأة تحتوي بالفعل على نظام تكييف مركزي، يمكن تجاهل بعض هذه المصادر الحرارية.
ولكن، إذا كان لمركز البيانات اتصال مباشر كبير مع الهواء الخارجي عبر الجدران أو الأسقف، فعلى استشاري تكييف الهواء (HVAC) تقييم الحمل الحراري الأقصى وإضافته إلى إجمالي الحمل الحراري الذي تم تحديده في القسم السابق.
الترطيب (التحكم في الرطوبة)
إلى جانب إزالة الحرارة، يجب أن يكون نظام التكييف الخاص بمركز البيانات قادرًا أيضًا على التحكم في نسبة الرطوبة.
في الوضع المثالي، بعد الوصول إلى نسبة الرطوبة المستهدفة، يجب أن يحافظ النظام على مستوى ثابت من بخار الماء في الهواء، دون الحاجة إلى ترطيب مستمر.
لكن للأسف، في معظم أنظمة التكييف، تؤدي عملية التبريد الهوائي إلى تكثف كبير لبخار الماء، مما يُسبب انخفاضًا في الرطوبة. ولذلك، يصبح الترطيب التكميلي ضروريًا للحفاظ على نسبة الرطوبة المطلوبة.
هذا الموضوع موضح بشكل مفصل في مقال:
“استراتيجيات الترطيب لمراكز البيانات وغرف الشبكات”.