ما هي خزان الموازنة (Buffer Tank) في أنظمة تبريد مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي؟

خاصية تحمل الحرارة، وفصل المكونات الهيدروليكية، والمكون الذي يحافظ على تشغيل وحدات معالجة الرسومات أثناء إعادة تشغيل المبرد.

لمحة سريعة

• خزان التخزين المؤقت هو وعاء كبير لتخزين المياه المبردة أو سائل التبريد، والغرض منه هو تخزين السعة الحرارية - فهو يكسب الوقت ويثبت استقرار الدائرة.

• يقوم بثلاث وظائف: تحمل الحرارة أثناء تعطل المبرد أو إعادة تشغيله، والفصل الهيدروليكي للدوائر الأساسية (محطة التبريد) والثانوية (حمل تكنولوجيا المعلومات)، وتخميد تقلبات درجة الحرارة الناتجة عن أحمال عمل الذكاء الاصطناعي المفاجئة.

• معادلة تحديد حجم قلب المفاعل: \(V=Q ×t /(\rho ×c_{p} ×\Delta T)\). بالنسبة للماء، تُختزل هذه المعادلة إلى: \(V(m^{3})=Q\ (kW) ×t(h) /(1.163 ×\Delta T(K))\).

• مثال عملي: 500 كيلوواط من حمل تكنولوجيا المعلومات، 3 دقائق من التشغيل المستمر، ارتفاع درجة الحرارة المسموح به 5 كلفن → ≈4300 لتر، أو ≈5160 لتر مع عامل أمان 1.2.

• القواعد العامة في السوق: 4 لتر لكل كيلوواط من سعة المبرد للتبريد المريح، وما يصل إلى 11 لتر لكل كيلوواط للمبردات الصناعية ومتعددة الوظائف؛ تستخدم الممارسة المرجعية لـ ASHRAE عادةً 5 دقائق من التخزين عند تدفق التصميم.

• تتراوح أهداف التشغيل المستمر في ممارسات مراكز البيانات من 30 ثانية إلى 15 دقيقة تقريبًا، ويتم تحديدها بناءً على سرعة اكتمال توليد الطاقة الاحتياطية وإعادة تشغيل المبرد - وليس برقم عشوائي.

• السعة النموذجية: 500-10000 لتر على مستوى الرف أو الصف، 10000-100000 لتر وما فوق لتخزين الطاقة الحرارية للمياه المبردة على مستوى القاعة.

ما هو خزان التخزين المؤقت؟ (تعريف)

خزان التخزين المؤقت - ويُسمى أيضاً خزان التخزين الحراري، أو خزان تخزين المياه المبردة، أو خزان التجميع، أو خزان الفصل - هو وعاء كبير معزول مملوء بالماء، يُركّب في دائرة التبريد لإضافة كتلة حرارية. على عكس خزان التمدد، لا يحتوي على وسادة غازية ولا غشاء؛ فهو ببساطة مملوء بالسوائل (أو شبه مملوء)، ومفتوح بفتحة تهوية أو مزود بفتحة تنفس، ومتصل بالدائرة بحيث يمكن سحب سائل التبريد المخزن عند الحاجة.

المنطق الهندسي واضح. تتعطل محطة التبريد، أو تُعاد تشغيلها، أو ترتفع درجة حرارتها ببطء شديد يفوق قدرة حمل تكنولوجيا المعلومات على تحمله. لا يمكن لحامل وحدة معالجة الرسومات الذي يُشغّل مهمة تدريبية تستهلك 120 كيلوواط أو أكثر أن ينتظر عودة ضاغط المبرد إلى العمل - فدرجات حرارة سائل التبريد

معادلات تحديد المقاسات

\(V = N × 60 × Z /(4.18 × \Delta T)\)

(V=(Q × t) /(\rho × c_p × \Delta T))

(V=Q × t /(1.163 × ΔT))

\(V(L)=Q(كيلوواط) × t(s) /(4.187 × \Delta T(K))\)

الحرارة النوعية لسائل التبريد (كيلوجول/كجم·كلفن)

الماء: (ρ ≈ 1000 كجم/م³، \(c_p\) ≈ 4.18 كيلوجول/كجم∙كلفن)، حيث V بالمتر المكعب، وQ بالكيلوواط، وt بالساعات، وΔT

جدول مقارنة المكونات

يُمكّن هذا النظام المبردات من العمل ليلاً أو خلال فترات انخفاض التعرفة. كما أن رفع درجة حرارة مياه التبريد بمقدار درجة مئوية واحدة فقط يوفر ما يقارب 4% من طاقة التبريد، ويجعل خزان التخزين المؤقت درجات حرارة المياه المرتفعة مقبولة من خلال تخفيف التقلبات المفاجئة.

هل ينبغي أن يكون الخزان على الجانب الأساسي أم الثانوي لوحدة توزيع الغاز؟

يعتمد ذلك على نوع المخاطر التي يتم التخفيف من حدتها. يتم التخفيف من حدة الأعطال على مستوى المحطة (مثل فصل المبرد، أو تحويل المولد) على جانب الشبكة الأساسية/شبكة المياه. أما التقلبات العابرة على جانب الحمل واستجابة وحدة توزيع الطاقة فتتم على جانب الشبكة الثانوية/شبكة المياه. غالبًا ما تتضمن عمليات النشر الكبيرة كلا النوعين من الحلول.

ما هي المادة المناسبة لخزان عازل في مركز بيانات الذكاء الاصطناعي؟

• جانب المنشأة: فولاذ كربوني مع طلاء داخلي، أو فولاذ مقاوم للصدأ حيث تسمح الميزانية بذلك.

• من الناحية التقنية: يُوصى باستخدام الفولاذ المقاوم للصدأ 316L كخيار افتراضي، لأن نظام التبريد نظيف، ويتم ترشيحه بدقة تصل إلى 25 ميكرومتر أو أدق، كما أن أي نواتج تآكل ستنتقل إلى الألواح الباردة. راجع دليل المواد الخاص بنا: مواد خزانات التبريد السائل: الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقابل 316L.

هل يؤثر الجليكول على حجم الخزان؟

نعم. استخدم قيم الكثافة (ρ) والسعة الحرارية النوعية (c_p) الفعلية لسائل التبريد. يتميز PG25 بسعة حرارية حجمية أقل بنسبة 5-10% تقريبًا من الماء، لذا يحتاج نظام التبريد بالجليكول إلى خزان أكبر نسبيًا لنفس مدة التبريد.

حددها مرة واحدة، وحددها بشكل صحيح

خزان التبريد عنصر كبير ومكلف وذو أهمية هيكلية بالغة، ويصعب تغييره بعد صب الخرسانة. تعتمد أبعاده على عدة عوامل معروفة: الحمل الحراري، ومدة تحمله، وفرق درجة الحرارة المسموح به، وخصائص سائل التبريد، وموقعه في الدائرة. أرسل إلينا هذه العوامل الخمسة، وسنزودك بحجم محسوب، ومواصفات الخزان (المادة، والعزل، والفوهات، وأجهزة القياس)، بالإضافة إلى ورقة الحسابات التي يمكنك عرضها على مهندس استشاري.