في تصميم وتشغيل أنظمة تكييف الهواء في مراكز البيانات، يعد الحساب الدقيق لقدرة التبريد عاملاً رئيسيًا في ضمان التشغيل الفعال والمستقر. تتناول هذه المقالة طرق حساب قدرة التبريد وتطبيقها في أنواع مختلفة من مراكز البيانات.

1. طرق حساب سعة التبريد

يعد حساب قدرة التبريد هو الأساس لتقييم احتياجات تكييف الهواء لمركز البيانات. وتشمل الطرق الرئيسية طرق الطاقة والمساحة، مع الأخذ في الاعتبار الحرارة الناتجة عن المعدات والحمل الحراري البيئي.

الصيغة: إجمالي سعة التبريد (Qt) = حمل المعدات الداخلية (Q1) + الحمل الحراري البيئي (Q2)

Q1 = طاقة الجهاز × 1.0

Q2 = 0.12~0.18 كيلووات/م² × منطقة مركز البيانات

2. دقة تكييف الهواء وتقدير الحمل البارد

بالنسبة للمساحات المكيفة الدقيقة مثل مراكز البيانات، يحتاج تقدير الحمل البارد إلى مراعاة عوامل مثل الحمل الحراري للمعدات، والحمل الحراري البيئي، والإضاءة، وتبديد حرارة الأفراد.

مثال تقدير: على سبيل المثال، في غرفة بمساحة 100 متر مربع مع طاقة إجمالية للمعدات تبلغ 20 كيلووات، ويبلغ توصيل الجدار والسقف 5 كيلووات، وإشعاع النافذة 2 كيلووات، يبلغ إجمالي الحمل البارد حوالي 27 كيلووات. إذا كانت الغرفة تحتوي عادةً على خمسة أفراد، فإن حمل تبديد الحرارة للأفراد يبلغ حوالي 500 وات.

لتوضيح كيفية تأثير توصيل هياكل البناء على الحمل البارد لمركز البيانات، خذ بعين الاعتبار المثال التالي:

مثال تقديري: لنفترض أن مركز البيانات لديه الخصائص التالية:

الجدران: جدران من الطوب مزدوجة الطبقة بسمك إجمالي قدره 30 سم.

الارضية : خرسانية سماكة 10 سم .

السقف : جبس بورد سماكة 5 سم .

مساحة مركز البيانات: 100 متر مربع، ارتفاع 3 أمتار.

يمكن عادة الحصول على معاملات التوصيل الحراري (π) لكل مادة من كتيبات مواد البناء. على سبيل المثال، بافتراض أن معامل التوصيل الحراري لجدران الطوب هو 0.6 وات/م·ك، والخرسانة 1.4 وات/م·ك، وألواح الجبس 0.25 وات/م·ك.

بعد ذلك، نستخدم صيغة التوصيل Q = U * A * ΔT لحساب التوصيل لكل قسم، حيث:

Q هو التوصيل (W)،

U هو معامل النقل الحراري للمادة (W/m²·K)،

A هو مساحة السطح (م²)،

ΔT هو الفرق في درجة الحرارة الداخلية والخارجية (K).

صيغة حساب U هي U = 1 / (d / lect)، حيث d هو سمك المادة (m)، و lect هي الموصلية الحرارية.

ومن خلال حساب التوصيل لكل قسم وتلخيصها، يمكننا تحديد التوصيل الإجمالي لمركز البيانات بأكمله، وبالتالي تقدير الحمل البارد المطلوب. توفر هذه الطريقة طريقة أكثر دقة لتقييم احتياجات التبريد لمركز البيانات."

3. حساب خيارات تكييف هواء الغرفة UPS

بالنسبة لغرف UPS، يتضمن اختيار تكييف الهواء حسابات بناءً على ظروف الحمل الحراري المحددة، بما في ذلك استهلاك طاقة المعدات ومساحة الغرفة وكثافة الحمل الحراري.

مثال تقدير:

لنفترض أن إجمالي استهلاك طاقة المعدات لغرفة UPS هو 50 كيلووات، ومساحة الغرفة 100 متر مربع. بافتراض أن كثافة الحمل الحراري 20 وات/ متر مربع، بفرض أن الحمل الحراري من المنطقة 100 متر مربع * 20 وات/ متر مربع = 2000 وات أو 2 كيلو وات.

مع الأخذ في الاعتبار كلاً من طاقة المعدات والحمل الحراري الناتج عن المنطقة، يكون إجمالي الحمل الحراري 50 كيلووات + 2 كيلووات = 52 كيلووات. ولذلك، يجب اختيار نظام تكييف الهواء الذي يمكن أن يوفر ما لا يقل عن 52 كيلو واط من قدرة التبريد. من أجل التكرار والموثوقية، يمكن النظر في سعة تبريد إضافية أو نظام تكييف هواء بتكوين N+1.

4. حساب خيارات تكييف هواء الغرفة IDC

تعد عملية حساب اختيار تكييف الهواء في غرف IDC (مركز بيانات الإنترنت) أكثر تعقيدًا، حيث تتضمن عدد خزانات الخادم، ومساحة كل جهاز، ومعامل الحمل الحراري البيئي.

س: كيف نوازن بين التكرار والكفاءة في نظام تكييف هواء الغرفة IDC؟
ج: يمكن اعتماد تكوينات N+1 أو أعلى، مع الأخذ في الاعتبار أيضًا نسبة كفاءة الطاقة (EER) أو نسبة كفاءة الطاقة الموسمية (SEER) لنظام تكييف الهواء.

مثال تقديري:

افترض أن غرفة IDC تتطلب قدرة تبريد إجمالية قدرها 100 كيلووات. ولضمان التكرار، يمكن اعتماد تكوين N+1، مما يعني تركيب وحدات تكييف الهواء بسعة إجمالية تتجاوز قدرة التبريد المطلوبة. على سبيل المثال، تركيب ثلاث وحدات، كل منها بقدرة تبريد 40 كيلووات، مما ينتج عنه قدرة تبريد إجمالية تبلغ 120 كيلووات، مع 20 كيلووات احتياطية.

في الوقت نفسه، ولاعتبارات الكفاءة، ينبغي اختيار أنظمة تكييف الهواء ذات نسب كفاءة الطاقة العالية (EER) أو نسب كفاءة الطاقة الموسمية (SEER). إذا كانت نسبة كفاءة الطاقة (EER) لكل مكيف هواء هي 3.0، فسوف تستهلك طاقة أقل مقارنة بنظام ذو نسبة كفاءة طاقة (EER) تبلغ 2.5 بنفس سعة التبريد. وهذا يضمن موثوقية النظام (من خلال التكرار) وتحسين الكفاءة (من خلال اختيار مكيفات الهواء ذات كفاءة استهلاك الطاقة العالية).

يضمن هذا النهج أن نظام تكييف الهواء في غرفة IDC يمكنه الحفاظ على التشغيل العادي حتى في حالة تعطل إحدى الوحدات وتحسين كفاءة الطاقة في ظل ظروف التشغيل العادية.

5. حساب أحمال تكييف الهواء في غرف الأبحاث لورشة التصنيع

عند حساب حمل تكييف الهواء لورشة التصنيع، يجب مراعاة عوامل مختلفة، بما في ذلك الحرارة الناتجة عن المعدات، والحرارة من الموظفين، والإضاءة، والحمل الحراري البيئي الخارجي، ونظافة الهواء المطلوبة في ورشة العمل. فيما يلي مثال حسابي محدد:

مثال تقديري:

افترض أن ورشة التصنيع تبلغ مساحتها 200 متر مربع وارتفاعها 3 أمتار. تحتوي الورشة على معدات توليد الحرارة بقدرة إجمالية تبلغ 30 كيلووات. في المتوسط، يوجد 10 عمال في ورشة العمل، كل منهم يولد حوالي 100 واط من الحرارة. تبلغ الطاقة الإجمالية لمعدات الإضاءة الخاصة بالورشة 5 كيلو واط. بافتراض حمل حراري بيئي خارجي قدره 10 كيلوواط وحمل إضافي قدره 5 كيلوواط للحفاظ على نظافة الهواء، يتم حساب الحمل الحراري الإجمالي على النحو التالي: الحمل الحراري

للمعدات: 30 كيلوواط
الحمل الحراري للموظفين: 10 أشخاص × 100 واط/شخص = 1 كيلو واط
حرارة الإضاءة الحمل: 5 كيلوواط
الحمل الحراري البيئي الخارجي: 10 كيلوواط
صيانة نظافة الهواء: 5 كيلوواط
إجمالي الحمل الحراري = 30 كيلوواط + 1 كيلوواط + 5 كيلوواط + 10 كيلوواط + 5 كيلوواط = 51 كيلوواط

لذلك، تتطلب ورشة التصنيع نظام تكييف هواء مع الحد الأدنى لقدرة التبريد 51 كيلو واط. اعتمادًا على الاحتياجات الفعلية، قد يكون من الضروري مراعاة بعض التكرار لضمان بيئة عمل مناسبة أثناء فترات التحميل العالية أو تعطل المعدات.

يمكن لمجموعة H.Stars التي تتمتع بخبرة تزيد عن 30 عامًا مساعدتك في معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء المتقدمة لدينا ، إذا كنت ترغب في معرفة المزيد حول معدات التبريد الصناعية، فيرجى ترك استفسارك على موقعنا الإلكتروني، وسيتصل بك فريق المبيعات لدينا في أقرب وقت ممكن.