يعد الحفاظ على نقاء الهواء داخل مرافق مراكز البيانات أمرًا أساسيًا للعمل بكفاءة كاملة وحماية المعدات الإلكترونية. يجب على المشغلين موازنة هذا الأمر بتقليل استخدام طاقة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء مما يزيد من انبعاثات الغازات المسببة للانحباس الحراري العالمي. يناقش توني أباتي، نائب الرئيس والمدير التنفيذي للتكنولوجيا في AtmosAir Solutions، إحدى الطرق لتحقيق كلا الهدفين.
إن الحاجة المتزايدة لبناء مراكز بيانات جديدة - وترقية المراكز القائمة - لتلبية متطلبات الذكاء الاصطناعي تضع التركيز الجديد على الاستفادة من التقنيات لجعلها تعمل بكفاءة واستدامة أكبر. يتطلب الذكاء الاصطناعي المزيد من سعة معالجة البيانات، وقوة حسابية عالية، وتشغيل مستمر. كل هذا يؤدي إلى زيادة سعة مركز البيانات، والمزيد من المساحة المربعة والمزيد من الآلات العاملة.
لقد قيل مرات عديدة من قبل إن مراكز البيانات أصبحت ضرورية لحياتنا الحديثة. فكر في كل الأشياء التي تلمسها يوميًا والتي يتم نقلها إلى خدمات تعتمد على السحابة، وكلها تحتوي على خوادم موجودة في مراكز البيانات. ترسل وتستقبل أجهزة الكمبيوتر الشخصية أو المحمولة، والهواتف الذكية، وأجراس الأبواب الذكية، وحتى سيارتك البيانات من موقع مركزي.
وعلى هذا النحو، فإن النمو والطلب على مراكز البيانات غير مسبوق. ووفقًا لشركة ماكينزي، من المتوقع أن ينمو سوق مراكز البيانات من الطلب الحالي البالغ 25 جيجاوات في عام 2024 إلى 80 جيجاوات بحلول عام 2030. ولتوضيح الأمر، فإن 1 جيجاوات تعادل مليار واط. ويمكن لمحطة طاقة بقدرة 1 جيجاوات أن تزود 876,000 ألف منزل بالطاقة لمدة عام واحد. وسوف تستهلك مراكز البيانات قدرًا كبيرًا من الطاقة، وسوف تنمو الحاجة إلى بناء مرافق جديدة وتحسين المرافق القديمة بشكل كبير.
ستحتاج مراكز البيانات هذه إلى مزيد من الطاقة ليس فقط لتشغيل الآلات ولكن أيضًا للمنشأة. العامل الرئيسي في هذه المباني ذات المساحة المربعة الكبيرة هو التدفئة والتهوية وتكييف الهواء.
ننظر إلى الصورة الأكبر
هناك اعتباران رئيسيان في أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء من شأنهما أن يساعدا في تحسين أداء مراكز البيانات. الأول هو سعة التبريد الكافية؛ حيث تولد الآلات الحرارة، وهناك حاجة إلى درجات حرارة أكثر برودة. تحتاج مراكز البيانات ذات الخوادم عالية الكثافة إلى الحفاظ على درجات حرارة تتراوح بين 64 و72 درجة فهرنهايت لضمان عدم ارتفاع درجة حرارة الرقائق الموجودة في الآلات، مما يعيق أدائها ويؤدي إلى فشلها. وقد يكون لهذا تأثير كارثي في مراكز البيانات، حيث يتم الاعتماد على معظم الآلات للعمل بشكل مستمر.
أهمية جودة الهواء
يعد تكييف الهواء الخارجي عاملاً مهمًا في أي مبنى حيث يكون التحكم في درجة الحرارة أمرًا بالغ الأهمية. وهذا هو المكان الذي يتم فيه استخدام معظم طاقة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء. يعد استخدام الاستراتيجيات للحد من دخول الهواء الخارجي أمرًا بالغ الأهمية لتحسين كفاءة الطاقة في مركز البيانات.
يمكن أن تتراكم جزيئات الغبار القادمة من الخارج أو من داخل المبنى على الخوادم وتعيق التبريد، مما يؤدي إلى فشل المعدات. كما يمكن أن تكون الملوثات الغازية مثل ثاني أكسيد الكبريت وكبريتيد الهيدروجين تآكلية وتضر بالخوادم. تتمثل التدابير النموذجية المتخذة للحد من هذه الملوثات في زيادة الهواء الخارجي لتخفيف الملوثات الغازية أو مرشحات الكربون المنشط لامتصاص هذه الغازات. عادةً ما تكون مرشحات الوسائط لمعالجة جزيئات الغبار الدقيقة من MERV 11 إلى 13 وتستخدم العديد من المرافق الترشيح متعدد المراحل مع مرشحات أولية ومرشحات نهائية يمكن أن تصل إلى كفاءة HEPA. ستعمل المرشحات عالية الكفاءة على تقييد تدفق الهواء مما يجعل التبريد أكثر صعوبة ويتم استخدام المزيد من الطاقة.
طاقة أنظف وأكثر خضرة
تواجه مراكز البيانات تحديات كبيرة. فوفقًا لمكتب كفاءة الطاقة والطاقة المتجددة، لا يتوفر سوى 20% من الطاقة الكهربائية من مصدر مستدام، مثل الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح أو الطاقة الكهرومائية. ونظرًا للطلب المرتفع على الطاقة في مراكز البيانات، فكيف يمكنها العمل بشكل أكثر استدامة؟
وقد لجأ البعض إلى استراتيجيات مثل الألواح الشمسية على الأسطح، نظراً للمساحة الكبيرة التي تشغلها هذه المرافق، والتي يمكنها توليد الطاقة المستدامة. وهناك أيضاً العديد من الفرص لتقليل الطلب على الطاقة لتكييف المرافق. ويمكن أن يكون للحد من دخول الهواء الخارجي تأثير كبير على تقليل الطلب على الطاقة. كما أن تقليل كمية الهواء الخارجي من شأنه أن يقلل من الملوثات مثل جسيمات PM 2.5 التي تحتاج إلى الترشيح.
إن تنفيذ استراتيجيات لاستخدام تقنيات تنقية الهواء المتقدمة، مثل تأين الهواء ثنائي القطب، يمكن أن ينظف الهواء ويقلل من الجسيمات والمركبات الغازية، ويسمح للمبنى بإعادة تدوير المزيد من الهواء الذي تم تكييفه لدرجة الحرارة واستخدام طاقة أقل بكثير. كما أن تحسين تنقية الهواء كما هو موضح أعلاه يمكن أن يقلل من الحاجة إلى مرشحات الوسائط عالية الكفاءة. إن استخدام مرشح أقل تصنيفًا لـ MERV سيقلل من تقييد تدفق الهواء، مما يقلل من احتياجات قوة المروحة من معدات التدفئة والتهوية وتكييف الهواء وينتج تدفق هواء أفضل للتبريد الذي تشتد الحاجة إليه. ستؤدي هذه التأثيرات إلى انخفاض الطلب على الطاقة.
وعلى وجه الخصوص، تتسبب تقنية التأين ثنائي القطب في تحلل الملوثات الغازية إلى طور غازي، مما يقلل من هذه العناصر المسببة للتآكل ويتسبب في تكتل الجسيمات، لتصبح أكبر وأثقل، حيث يمكن للمرشحات الأقل كفاءة التقاطها بشكل أفضل. ومن فوائد هذه التقنية أيضًا تحييد الشحنة الساكنة، حيث تنتج التقنية أيونات موجبة وسالبة كما هو الحال في الطبيعة. وسيمنع هذا التحييد للكهرباء الساكنة جزيئات الغبار من التراكم على الخوادم ويسمح لها بالعمل بشكل أكثر برودة وكفاءة.
وتساعد كل هذه الخيارات على تقليل الحاجة إلى الطاقة وتقليل البصمة الكربونية للمنشأة، مما يساعد على تحقيق أهداف الاستدامة.
مراقبة لتقليل
اليوم، تراقب العديد من المباني جودة الهواء الداخلي في الوقت الفعلي للعمل بكفاءة واستدامة أكبر. إن فهم مستويات ثاني أكسيد الكربون يمكن أن يوجه المنشأة لإجراء تعديلات آلية على التهوية الخارجية. إن تتبع مستويات الجسيمات يمكن أن يساعد المنشأة على استخدام الصيانة القائمة على الأداء، مثل استبدال المرشح بناءً على بيانات جودة الهواء الداخلي، بدلاً من الصيانة الإلزامية القائمة على التقويم.
ورغم تزايد الطلب على مراكز البيانات وزيادة الطاقة اللازمة لتشغيلها، فإن استخدام استراتيجيات إبداعية مثل تنقية الهواء المتقدم ومراقبة الهواء يمكن أن يساعد في تقليل استخدام الطاقة من المنشأة وتحسين الاستدامة والتأثير على البيئة.