صمامات التبريد السائل من شركة جيكو في مراكز البيانات

مع تجاوز كثافة الطاقة في الخزائن الفردية 20 كيلوواط و30 كيلوواط، بل ومستويات أعلى، أصبحت تقنية التبريد السائل الحل الأمثل لتحقيق تبديد حراري فعال والوصول إلى أهداف الحياد الكربوني في مراكز البيانات عالية الكثافة. تُشبه شبكة أنابيب نظام التبريد السائل "الأوعية الدموية" للنظام، وتلعب الصمامات، باعتبارها نقاط تحكم رئيسية، دورًا محوريًا في تنظيم التدفق، واستقرار الضغط، والحماية. ويؤثر تصميمها واختيارها وأداؤها بشكل مباشر على كفاءة التبريد، وموثوقية التشغيل، والتكلفة الإجمالية لدورة حياة النظام. تُحلل هذه المقالة بشكل منهجي الجوانب التقنية والقيمة الصناعية لصمامات التبريد السائل من خمسة أبعاد: ضرورة استخدام الصمامات، ومنطق الاختيار العلمي، والمعايير التقنية الأساسية، وبيانات السوق، واتجاهات التطوير المستقبلية، وذلك بالاستناد إلى خبرة عملية في مشاريع التبريد السائل في مراكز البيانات. الضرورة الأساسية لصمامات التبريد السائل: "أجهزة الحماية" و"المديرون الأذكياء" لنظام التبريد السائل يعتمد التشغيل المستمر والمستقر لنظام التبريد السائل في مركز البيانات على التنظيم الدقيق والحماية التي توفرها الصمامات. وتتجلى قيمتها الأساسية في دورة حياة النظام بأكملها، بدءًا من التصميم والتشغيل وصولًا إلى معالجة الأعطال، وينعكس ذلك تحديدًا في ثلاثة أبعاد أساسية: 1. ضمان أساسي لسلامة النظامتُطبق مراكز البيانات سياسة صارمة تمنع تسرب سائل التبريد. ويُعدّ أداء صمام منع التسرب خط الدفاع الأول ضد تسرب سائل التبريد، حيث يحمي المعدات الإلكترونية الحساسة. ومن خلال التكوين الأمثل للمكونات المتخصصة، مثل صمامات الأمان وصمامات الفحص، يمكن الحدّ من المخاطر المحتملة، كظاهرة الطرق المائي وتأثيرات الضغط الزائد، مما يمنع حدوث تلف لا يمكن إصلاحه لألواح التبريد في الخوادم نتيجةً لضغوط النظام غير الطبيعية. ونظرًا لأن ألواح التبريد في الخوادم مصممة عادةً لتحمل ضغطًا يتراوح بين 0.6 و0.8 ميجا باسكال، يجب أن يتحكم الصمام بدقة في ضغط التشغيل على الجانب الثانوي (من وحدة توزيع التبريد إلى الخزانة/لوحة التبريد) ضمن نطاق 0.3 إلى 0.6 ميجا باسكال، مما يُنشئ نظام حماية متدرجًا من الضغط. 2. التحكم الدقيق في كفاءة التبريديحتاج نظام التبريد السائل إلى مواءمة تدفق سائل التبريد واتجاهه مع الحمل الحراري الديناميكي للخزانة. تحقق صمامات GEKO ذلك من خلال التحكم الهيدروليكي المتوازن، الذي يمنع بفعالية تراكم النقاط الساخنة الموضعية أو فائض التبريد. على سبيل المثال، تتلقى صمامات التنظيم الكهربائية المثبتة عند مخرج وحدة توزيع التبريد إشارات تحكم من نظام إدارة مركز البيانات (DCIM) لمواءمة متطلبات التدفق لكل خزانة على حدة (10-50 لتر/دقيقة). تعوض صمامات التوازن انحرافات المقاومة في أقسام الأنابيب المختلفة، مما يضمن أداء تبريد متسقًا في جميع الخزائن. يرتبط هذا ارتباطًا مباشرًا بقيمة مؤشر فعالية استخدام الطاقة (PUE) لمركز البيانات واستقرار تشغيل المعدات. 3. الدعم الأساسي لتسهيل العملياتيمكن لتكوينات صمامات GEKO المُحسّنة أن تُقلل بشكلٍ كبير من تكاليف تشغيل وصيانة أنظمة التبريد السائل، وتُقلل من مخاطر توقف النظام. تدعم صمامات التوصيل السريع وضع الصيانة "الاستبدال أثناء التشغيل" للخزائن، مما يُتيح صيانة المعدات دون الحاجة إلى تصريف سائل التبريد. تتميز صمامات الكرة عند مخارج الخزائن بوظائف عزل سريعة، مما يُقلل من وقت معالجة الأعطال في كل خزانة على حدة. تعالج صمامات التهوية التلقائية وصمامات تصريف النقاط المنخفضة مشكلات تراكم الهواء وترسب الشوائب، مما يُقلل من وقت توقف النظام بسبب الأعطال، ويضمن التشغيل المتواصل لمركز البيانات على مدار الساعة. يتطلب الأمر إدارة تشغيلية منتظمة: تحتاج صمامات التهوية التلقائية إلى معايرة تهوية ربع سنوية لضمان تصريف سلس؛ يجب معايرة صمامات التنظيم الكهربائية سنويًا، مع التحكم في الانحرافات ضمن ±1% لتجنب تشوه التدفق؛ تحتاج موانع التسرب في أنظمة السوائل القائمة على الفلورايد إلى الاستبدال كل 3-5 سنوات، بينما يمكن أن تدوم موانع التسرب في أنظمة المياه منزوعة الأيونات من 5-8 سنوات، مما يتطلب إعادة اختبار أداء منع التسرب بعد الاستبدال.     منطق الاختيار العلمي: التكيف الشامل من السيناريو إلى المتطلبات ينبغي أن يستند اختيار صمامات التبريد السائل إلى الاحتياجات الوظيفية، وخصائص الوسط، ومستويات ضغط النظام، وسيناريوهات التشغيل، مع الالتزام بالمبادئ الأربعة التالية: "التكيف مع الموقع، وتوافق الوسط، والمطابقة الدقيقة، والتحكم في التكلفة". وينبغي التركيز على تغطية العقد الرئيسية الأربعة لنظام التبريد السائل وتكييف الأنواع السبعة الأساسية من صمامات GEKO. 1. مخطط تكوين الصمامات لأربعة مواقع رئيسية - وحدة مخرج المضخة: استخدم تكوينًا قياسيًا يتكون من "صمام بوابة + صمام فحص صامت + حساس ضغط". يوفر صمام البوابة أقل قدر من فقدان الضغط في حالة الفتح الكامل، ويضمن عزلًا موثوقًا به أثناء صيانة المضخة. أما صمام الفحص الصامت، المدعوم بهيكل زنبركي، فيمنع ارتداد سائل التبريد بعد إيقاف تشغيل المضخة، ويخفف من تأثيرات الطرق المائي على دافعة المضخة. مدخل ومخرج وحدة توزيع التبريد (CDU): في جانب المدخل، يُركّب مرشح من النوع Y بفتحات تتراوح بين 100 و200 ميكرومتر، ومقياس ضغط لإزالة جزيئات الشوائب من سائل التبريد ومنع انسداد القنوات الدقيقة في الخوادم. أما جانب المخرج، فيحتوي على صمام تنظيم كهربائي ومقياس تدفق للتحكم في حلقة التدفق. يجب أن يشتمل خط الأنابيب الجانبي على صمام موازنة يدوي لمعايرة التوازن الهيدروليكي أثناء تصحيح أخطاء النظام، وكخط تدفق احتياطي في حالات الأعطال. - أنابيب فرعية للخزانة: يجب أن يكون المدخل مزودًا إما بصمام موازنة يدوي (للحالات القياسية) أو صمام موازنة أوتوماتيكي (لمراكز الحوسبة المتطورة). يجب أن يكون المخرج مزودًا بصمام كروي لتحقيق عزل سريع للخزانة. يجب أن يتطابق قطر الصمام بدقة مع معدل التدفق المقنن للخزانة لضمان توافق متطلبات التبريد مع سعة التدفق. - نقاط ارتفاع وانخفاض ضغط النظام: عند نقاط الارتفاع، يتم تركيب صمام تهوية أوتوماتيكي لطرد الهواء المتراكم في الأنابيب ومنع انسداد الغازات وتكوّن التكهف. أما عند نقاط الانخفاض، فيتم تركيب صمام كروي أو صمام بوابة كصمام تصريف لتفريغ النظام وتنظيف الشوائب وأعمال الصيانة. 2. سبعة أنواع أساسية من صمامات GEKO، وميزاتها، وسيناريوهات استخدامها نوع الصمامالوظيفة الأساسيةسيناريو التطبيقالمزايا الأساسيةصمام كرويإيقاف تشغيل يدوي، عزل سريعمنافذ الخزائن، أنابيب الصرف الصحيتصميم بفتحة كاملة مع مقاومة تدفق ضئيلة، وأداء مانع للتسرب بدون أي تسريبصمام الملف اللولبيتشغيل/إيقاف تلقائي سريع، إيقاف تشغيل آمنتبديل الفروع، دوائر الإغلاق الطارئزمن الاستجابة ≤ 50 مللي ثانية، مصدر طاقة آمن 24 فولت تيار مستمر، استهلاك منخفض للطاقة (3-5 واط)صمام تنظيم كهربائيالتحكم الدقيق في التدفق/الضغطمخرج وحدة التوزيع المركزية، وفروع التحكم الإقليميةدقة التحكم في موضع الصمام ≤±1% من النطاق الكامل، متوافق مع Modbus/BACnetصمام عدم الرجوعيمنع التدفق العكسيمخارج المضخات، نهاية الفروعيُقلل النوع الصامت المدعوم بنابض بشكل فعال من ظاهرة الطرق المائي، حيث يعمل بضغط فتح منخفض يصل إلى 0.05 بار.صمام التوازنضبط التوازن الهيدروليكيمداخل مجلس الوزراء، والفروع الإقليميةمزود بواجهات قياس الضغط G1/4/G3/8، ويدعم قفل الزاوية ومعايرة التدفق.صمام الأمان/التنفيسحماية من الضغط الزائد، وتخفيف الضغطخط الأنابيب الرئيسي، وحدة التقطير والتفريغدقة ضبط الضغط ±3%، وتتوافق مع معيار ASME BPVC القسم الثامن أو شهادة PEDصمام التوصيل السريعصيانة قابلة للاستبدال أثناء التشغيل، وتوصيل سريعمدخل/مخرج الخزانةصيانة دون الحاجة إلى تفريغ النظام، موثوقية عالية في منع التسرب، معيار للبيئات عالية الكثافة 3. المبادئ الأساسية لاختيار المواد: التوافق المتوسط ​​أولاً يُعدّ توافق مادة الصمام مع سائل التبريد عاملاً أساسياً لضمان التشغيل المستقر على المدى الطويل. يجب تجنب تآكل المواد، وانتفاخ موانع التسرب، وترسب الشوائب. فيما يلي خطة تكييف المواد مع وسائط التبريد المختلفة: - الماء منزوع الأيونات: يجب أن يكون جسم الصمام مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 304/316، وأن تكون الحلقات المانعة للتسرب من مادة EPDM أو المطاط الفلوري. يجب تجنب استخدام النحاس الأصفر لمنع ترسب عنصر الزنك وتلوث سائل التبريد. - محلول الإيثيلين جلايكول: يجب أن يكون جسم الصمام مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 لتعزيز مقاومة التآكل، ويجب أن تكون موانع التسرب من مطاط النتريل أو المطاط الفلوري، مع التركيز على موثوقية منع التسرب في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة. - عزل السوائل المفلورة: يجب أن يكون جسم الصمام مصنوعًا من الفولاذ المقاوم للصدأ 316 أو الفولاذ الكربوني المطلي بالنيكل، ويجب أن تكون الأختام من المطاط الفلوري أو مطاط بيرفلوروإيثر (FFKM)، مع إجراء اختبار نقع توافق لمدة 72 ساعة قبل الاستخدام. - الزيوت المعدنية: يمكن صنع جسم الصمام من الفولاذ الكربوني أو الفولاذ المقاوم للصدأ، مع استخدام موانع تسرب مناسبة للمطاط الفلوري أو مادة PTFE، مع مراعاة تأثير معامل تمدد الوسط على أداء مانع التسرب. 4. مآزق الاختيار الشائعة ونقاط التجنب الرئيسية في الهندسة التطبيقية، يُعد اختيار الصمامات عرضةً لسوء الفهم. ومن أهم المشكلات التي يجب تجنبها ما يلي: يؤدي الخلط بين "ضغط التشغيل" و"ضغط التصميم"، واختيار الصمامات بناءً على ضغط التشغيل فقط، إلى هامش ضغط غير كافٍ. يجب أن يستند الاختيار بدقة إلى ضغط التصميم (ضغط التشغيل × 1.1-1.2 معامل أمان).- تجاهل التوافق طويل الأمد بين موانع التسرب والسوائل المفلورة، والاكتفاء باختبارات قصيرة الأجل قبل الاستخدام. يجب على الموردين تقديم تقارير اختبار غمر لمدة 72 ساعة من جهة خارجية للتحقق من عدم وجود انتفاخ أو تلف.عدم توفير منافذ قياس على صمامات التوازن يجعل من المستحيل تحديد التعديلات الهيدروليكية بدقة في المراحل اللاحقة. تأكد من تضمين منافذ قياس الضغط القياسية G1/4 أو G3/8 ضمن الخيارات المتاحة.- اتباع نهج أعمى في اختيار الصمامات المستوردة بالكامل، متجاهلاً التجارب المرجعية للعلامات التجارية المحلية. بالنسبة لمشاريع التحديث، يُنصح بإعطاء الأولوية لاختيار العلامات التجارية المحلية ذات الخبرة في مشاريع أمريكا الشمالية أو الشرق الأوسط لتحقيق التوازن بين التكلفة والموثوقية. المعايير الفنية الأساسية: المؤشرات الرئيسية التي تحدد أداء الصمام تتطلب صمامات التبريد السائل في مراكز البيانات دقة تحكم وموثوقية تشغيلية أعلى من تلك المستخدمة في أنظمة التكييف والتهوية التقليدية أو قطاعات النفط والغاز. يجب أن تلبي هذه الصمامات احتياجات مركز البيانات التشغيلية على مستوى الفئة وعلى المدى الطويل، مع تصنيف المؤشرات الرئيسية إلى فئتين: المعايير الأساسية العامة والمعايير المتخصصة. 1. المعايير الأساسية العامة (ضرورية لجميع أنواع الصمامات) - معدل التسرب: يجب أن يفي التسرب الخارجي بمعايير عدم التسامح مطلقًا، مع معدل تسرب لمطياف كتلة الهيليوم يبلغ