المبادلات الحرارية في التبريد السائل لمراكز البيانات: وحدات CDU والتبريد المجاني وإعادة استخدام الحرارة

ترفع خوادم الذكاء الاصطناعي قدرة الخزانة الواحدة إلى ما يتجاوز ما يستطيع التبريد بالهواء التعامل معه، وأصبح مزيد من مراكز البيانات يبرّد الرقائق مباشرة بالسائل. وخلف كل لوح بارد سلسلة من المبادلات الحرارية تنقل الحرارة من الخوادم إلى الهواء الخارجي، أو إلى جهة تستطيع الاستفادة منها. وحسن اختيار هذه المبادلات يحدد إلى أي حد يمكن أن يكون ماء المنشأة دافئًا، وكم ساعة تستطيع المحطة التبريد من دون تشغيل المبردات (chillers)، ومدى موثوقية دائرة السائل.

هذا الدليل موجّه إلى مالكي مراكز البيانات ومصمميها ومقاوليها الذين يشترون وحدات توزيع سائل التبريد (CDU) أو مبادلات حرارية لوحية أو محطات تبريد مسبقة التصنيع. ويضم كتالوج المنتجات في هذا الموقع وحدة توزيع سائل التبريد ACDU من Accessen، ومحطة التبريد الخارجية مسبقة التصنيع AIS، والمبادلات الحرارية اللوحية عالية الكفاءة AQ/AA. ولمشروع محدد، أرسل بيانات الدوائر عبر نموذج طلب عرض السعر.

1. أين توجد المبادلات الحرارية

يضم مركز البيانات المبرَّد بالسائل عادة ثلاث دوائر. نظام تبريد التقنية (TCS) هو الدائرة التي تمر عبر الألواح الباردة في الخوادم. ونظام ماء المنشأة (FWS) هو دائرة المبنى. ونظام طرد الحرارة يرسل الحرارة إلى الخارج عبر أبراج التبريد أو المبردات الجافة أو المبردات (chillers).

مثال فعلي: لمركز بيانات ByteDance بقدرة 25 MW في جوهور بماليزيا، وردت Accessen محطة تبريد متكاملة مسبقة التصنيع مبنية حول أبراج تبريد مغلقة بترتيب «3+1»، قدرة كل منها 3,150 kW، مع المضخات ووحدات ماء التعويض والجرعات الكيميائية في وحدات داخل حاويات.

2. فئات ASHRAE W وفرق الحرارة الأدنى

تصنّف اللجنة الفنية 9.9 في ASHRAE معدات تقنية المعلومات المبرَّدة بالسائل حسب درجة حرارة ماء المنشأة التي تقبلها. وفي الإصدار الخامس من Thermal Guidelines for Data Processing Environments ‏(2021)، تحمل الفئات اسم حدها الأعلى: W17 وW27 وW32 وW40 وW45 وW+ (فوق 45 °C). وكما توضح Upsite Technologies، فإن التوافق مع فئة ما يعني تشغيل معدات تقنية المعلومات بكامل أدائها ومن دون خفض للأداء عند كل درجة حرارة ضمن تلك الفئة.

يقع مبادل وحدة CDU بين ماء المنشأة ودائرة الخوادم، ولذلك فإن فرق الحرارة الأدنى فيه، أي الفرق بين حرارة ماء المنشأة الداخل وحرارة السائل المرسَل إلى دائرة الخوادم، مهم جدًا. فمثلًا، إذا احتاجت الخوادم إلى سائل تبريد عند 35 °C، فإن وحدة CDU بفرق حرارة أدنى قدره 3 K تعمل مع ماء منشأة حتى 32 °C، بينما يحتاج فرق قدره 6 K إلى ماء منشأة عند 29 °C أو أبرد. والفرق الأصغر يسمح للمحطة بتشغيل ماء منشأة أدفأ، وهذا يعني ساعات أكثر من التبريد المجاني، ومبردات أصغر أو الاستغناء عنها، وإعادة استخدام أسهل للحرارة. والثمن مساحة ألواح أكبر.

عند مقارنة وحدات CDU، قارنها عند حرارة ماء المنشأة نفسها وحرارة دائرة الخوادم نفسها ومعدلات التدفق نفسها وسائل التبريد نفسه. فالقدرة المعلنة من دون هذه الشروط لا تقول الكثير.

3. سائل التبريد وتوافق المواد

تستخدم أنظمة كثيرة للتبريد المباشر للرقائق سائل PG25. وتصف مدونة لشركة Schneider Electric كتبها مهندس من Motivair سائل PG25 بأنه 75% ماء و25% بروبيلين جليكول، وتشير إلى أن 25% هي التركيز الذي يصبح عنده الخليط مثبطًا لنمو الكائنات الدقيقة، وتقول إن مشروع Open Compute Project ‏(OCP) يوصي به. ويحتوي PG25 عادة على مثبطات تمنع تآكل النحاس في وحدات CDU والألواح الباردة، ويحمي من التجمد حتى نحو -10 °C.

ويعني ذلك بالنسبة إلى المبادل الحراري:

• تأكد من أن مادة الألواح وأي مادة لحام بالنحاس والحشيات معتمدة لسائل التبريد ولمجموعة المثبطات فيه. واطلب من مورد سائل التبريد ومورد المبادل الاتفاق على ذلك كتابةً.
• تذكّر أن خليط الجليكول ينقل الحرارة أقل من الماء. ففرق الحرارة الأدنى نفسه يحتاج مع PG25 إلى مساحة ألواح أكبر منها مع الماء.
• اذكر بيانات سائل التبريد في طلب عرض السعر: نوع الجليكول وتركيزه، والعلامة التجارية للمثبطات، والمدى المتوقع لحرارة السائل.

4. النظافة: الشطف والترشيح

تذكر مدونة Schneider Electric نفسها أن المسافة بين زعانف الألواح الباردة نحو 50 ميكرون، وقد تكون أضيق في التصاميم المقبلة. والجسيمات المتبقية من التصنيع أو اللحام أو التركيب قد تسد هذه القنوات وتسبب ارتفاع حرارة الرقائق. ولذلك تبدأ النظافة في المصنع الذي يبني وحدة CDU ومبادلها الحراري.

اسأل الموردين:

• كيف يُنظَّف المبادل الحراري والأنابيب، وكيف تُغلق الوحدة للشحن.
• ما إجراء الشطف الذي يوصون به قبل توصيل معدات تقنية المعلومات.
• ما الترشيح الذي يوفرونه على كل دائرة، وهل يمكن تغيير المرشحات من دون إيقاف الدائرة. وتختلف درجات الترشيح باختلاف التصميم: فبيانات كتالوج وحدة ACDU من Accessen تذكر ترشيحًا من 100 إلى 200 µm في الجانب الثانوي ومن 200 إلى 300 µm في الجانب الأولي. وتحقق مما يشترطه مورد الألواح الباردة.

5. الاحتياط والصيانة

تغذي وحدة CDU خوادم لا تحتمل انقطاع التبريد، ولذلك يهم الاحتياط بقدر ما تهم الكفاءة. ومن الإجراءات الشائعة مضخات بترتيب N+1، ومصدرا تغذية كهربائية، وأنظمة تحكم تنتقل تلقائيًا إلى الاحتياط. وفي جانب المبادلات، فإن تركيب مبادلين لوحيين أو أكثر على التوازي، لكل منها صمامات عزل خاصة به، مع قدرة كافية متبقية عند إيقاف أحدها، يسمح بتنظيف وحدة أو إصلاحها بينما تواصل الوحدات الأخرى التبريد. أما خط التجاوز حول مبادل وحيد فيُبقي سائل التبريد في حالة دوران، لكنه لا يطرد أي حرارة.

ويستحق جانب ماء المنشأة الاهتمام أيضًا. فماء أبراج التبريد المفتوحة يلتقط الأوساخ والنمو البيولوجي، وهذا يسبب ترسبات في المبادلات اللوحية. والمصافي قبل المبادل، والمعالجة المنتظمة للماء، أو المبردات ذات الدائرة المغلقة مثل تلك المستخدمة في مشروع جوهور، تحافظ على نظافة دائرة المنشأة.

6. محطات التبريد مسبقة التصنيع

يشتري عدد متزايد من المشاريع محطة التبريد على شكل وحدات مصنّعة في المصنع بدلًا من بنائها في الموقع. وتجمع محطة AIS من Accessen المبردات والمبادلات اللوحية والمضخات وأبراج التبريد والصمامات وأنظمة التحكم في وحدة خارجية مجمّعة مسبقًا لا تحتاج في الموقع إلا إلى توصيلات الماء والكهرباء. وفي معرض Data Centre World Frankfurt 2026، قالت الشركة إن هذا الأسلوب يمكن أن يختصر مدة النشر بما يصل إلى 50% مقارنة بالتركيب التقليدي في الموقع؛ وهذا رقم الشركة نفسها.

إذا اشتريت محطة مسبقة التصنيع، فاطلب إجراء اختبار القبول في المصنع، وأكواد التصميم للأنابيب ومعدات الضغط، وأبعاد وحدات الشحن ونقاط الرفع، وقائمة الواجهات لتوصيلات الموقع.

7. إعادة استخدام الحرارة

يجعل ماء المنشأة الأدفأ، في مدى W40 وW45، الحرارة المهدرة أسهل استخدامًا في التدفئة المركزية أو المباني المجاورة، وعادة ما يكون ذلك عبر مبادل حراري لوحي، وأحيانًا مع مضخة حرارية. والتشريعات تدفع في الاتجاه نفسه. فبحسب ملخص من Danfoss للسياسات الأوروبية، تُلزم توجيهة كفاءة الطاقة المعدَّلة مراكز البيانات التي تزيد قدرتها على 1 MW باستخدام حرارتها المهدرة أو تطبيقات أخرى لاسترداد الحرارة، حيثما كان ذلك ممكنًا تقنيًا واقتصاديًا. وإذا كانت إعادة استخدام الحرارة جزءًا من الخطة، فاذكر درجات حرارة شبكة التدفئة وضغوطها في طلب عرض السعر من البداية.

8. ما الذي يجب تحديده في طلب عرض السعر

9. ماذا يعني هذا للمشترين

في مركز البيانات المبرَّد بالسائل، تحدد المبادلات الحرارية إلى أي حد يمكن أن يكون ماء المنشأة دافئًا، وكم يمكن الاستفادة من التبريد المجاني وإعادة استخدام الحرارة. حدّد فرق الحرارة الأدنى وسائل التبريد ومتطلبات النظافة بالعناية نفسها التي تحدد بها القدرة، وقارن العروض عند الشروط نفسها. ويورّد مصنعون صينيون مثل Accessen اليوم وحدات CDU ومبادلات حرارية لوحية ومحطات تبريد كاملة مسبقة التصنيع لمشاريع مراكز البيانات في الصين وخارجها، ولذلك يستحق الأمر إدراجهم في مقارنة الموردين. وتغطي قائمة التحقق من موردي المبادلات الحرارية لأنظمة التدفئة والتهوية والتكييف نقاطًا ذات صلة بأنظمة تبريد المباني.

المصادر والصفحات ذات الصلة

• Upsite Technologies، التغييرات في فصل التبريد السائل في الإصدار الخامس من Thermal Guidelines من ASHRAE: https://www.upsite.com/blog/major-changes-to-ashraes-fifth-edition-of-thermal-guidelines-part-3-liquid-cooling-chapter-updates/
• مدونة Schneider Electric، اختيار سائل التبريد للتبريد السائل في مراكز البيانات (PG25): https://blog.se.com/datacenter/2026/08/14/what-coolant-for-data-center-liquid-cooling-pg25-dielectric-fluids-ashrae-recommendations/
• Danfoss، سياسات مراكز البيانات في الاتحاد الأوروبي: https://www.danfoss.com/en/markets/buildings-commercial/shared/data-centers/data-center-policies-in-the-eu/
• HeatEx Direct، محطة التبريد من Accessen لمركز بيانات ByteDance في جوهور: https://heatexdirect.com/ar/industry-news/news/accessen-bytedance-johor-data-center-cooling-station
• وحدة توزيع سائل التبريد ACDU من Accessen على HeatEx Direct: https://heatexdirect.com/ar/products/shanghai-accessen-co-ltd/liquid-cooling-distribution-unit-acdu
• محطة التبريد الخارجية مسبقة التصنيع AIS من Accessen على HeatEx Direct: https://heatexdirect.com/ar/products/shanghai-accessen-co-ltd/outdoor-prefabricated-integrated-cooling-station-ais