תוכנית חסכון

תוכנית חסכון

טכנולוגיות מיזוג אוויר חדשות וחסכוניות באנרגיה לחדרי מחשב

רפי אהרוני
מערכות מיזוג האוויר הינן צרכניות אנרגיה גדולות המנצלות כ-70%-50% מחיבור החשמל של מבנה משרדים טיפוסי. ציוד המיחשוב של החברה הוא בעל השלכה ישירה על חשבון החשמל, הבא לידי ביטוי בצריכת אנרגיה ובעלויות ההקמה והתפעול של מערכות מיזוג האוויר. במדינות המערב נעשו בעשור האחרון מאמצים רבים לפתח ולשפר את יעילות מערכות המיחשוב ומערכות המיזוג הנלוות להן, במטרה להקטין את צריכת החשמל.
כיום אנו עדים לגידול מתמשך בהספק השרתים (בעיקר שרתי להב) - עלייה מ-4 קוואט לארון שרתים ועד ל-12 קוואט לארון, תוך ישום צפיפות מיחשוב-הספק (High Density Computing) .
מדיווחים בעיתונות המקצועית עולה, כי צריכת החשמל של חדרי המחשב בארה"ב עלתה בשנתיים האחרונות ב-12%. ה- EPA (הסוכנות להגנת הסביבה של ארה"ב) צופה שצריכת החשמל של חדרי המחשב תוכפל בין 2006 ל-2010 בקצב של 15.7% בשנה. יש לזכור שכל קוואט חשמל הנכנס לציוד מיחשוב, הופך ברובו המכריע לחום. את החום הזה יש לסלק מתוך המבנה החוצה באמצעות מערכת מיזוג האוויר. צריכת החשמל של מערכת מיזוג אוויר יעילה, שווה לכשליש העומס החשמלי - דהינו על כל קוואט של צרכן חשמלי, צריכת מערכת מיזוג האוויר תהיה כ-330 וואט לצורך סילוק החום.
אם כך, מהן המערכות החסכוניות המתקדמות המתאימות לחדרי מחשבים והיכן יושמו בישראל מערכות אלו? תכנון מערכות קירור חסכוניות נעשות באמצעות כלי תוכנה לחיזוי תנאי הטמפרטורה. ניתן להראות באמצעות סימולציות מתמטיות CFD המבוססות על חוקי מעבר חום וזרימה, את מהירות האוויר והטמפרטורות השונות בכל נקודה. כלי זה מאפשר תכנון מתקדם תוך בחינת חלופות שונות טרם הביצוע וכמובן ניתוח כשלים בחדרים קיימים. בחדר המחשב של חברת נט-אפ, למשל, בוצע על ידי משרדנו ניתוח כזה בתהליך התכנון, אשר תוצאותיו שכנעו את מקבלי ההחלטות לבחור בשיטת קירור מים לארונות, במקום הפיתרון המקובל - באמצעות סחרור אוויר מיחידות גדולות. ניתן לאמוד, כי שינוי במעלה צלסיוס בחדר המחשב משמעותה כ-5% בחשבון החשמל.
 
קירור ארונות RACK באמצעות מים
שימוש בקירור באמצעות מים, מאפשר תפוקה העולה על 6-8 קוואט לארון. לכך קיימות מספר אפשרויות, כגון קירור שורה, ארון בתוך ארון, קירור עם צנרת על גבי מחליפי חום ועוד. חדרים בהם מיושמים פיתרונות אלה הינם על פי רוב בטמפרטורה קבועה של 23 מעלות צלסיוס לכל היותר (בניגוד לחדרים בהם סיחרור האוויר גורם לנקודות קרות בחדר עד 16 מעלות צלסיוס). לדוגמה, 300 טון קירור הופעל לאחרונה בטכנולוגיות אלו בחדר המחשב של נט-אפ, ששטחו כ-200 מ"ר והעומס התרמי שלו שווה לכ-1,000 קוואט.
 
אנרגיה ירוקה וממוחזרת
חום שיורי, שנוצר לדוגמה מחדרי מחשבים ומוזרם בדרך כלל אל המעבים מחוץ למבנה, יכול להיאסף ולשמש לחימום מים לצריכה סניטרית או לחימום המבנה בחורף. בבנין הראשי של חברת החשמל לישראל בחיפה חדר מחשב גדול במיוחד. מערכת מיזוג האוויר פולטת את החום למערכת החימום של מגדל המשרדים שמעל חדר המחשב ובכך חוסכת עלויות חימום נוספות.
 
מדחסי קירור עם מיסבים מגנטים  (Magnetic Bearing Chillers)
טכנולוגיה חסכונית במיוחד המבוססת על שימוש במיסבים מגנטיים. בבסיסה, ציר המרחף בתוך שדה מגנטי ונמנע מחיכוך ומגע עם התושבת, כך תנועתו הופכת קלה ומהירה ונטולת שימוש בחומרי סיכה ושמנים למיניהם. חוסר המגע מאפשר את הפעלתו על ידי שימוש באנרגיה מועטה וקבלת נצילות גבוהה במיוחד. מתקנים ראשונים כבר הופעלו בטכנולוגיה זו בישראל במפעלי טכנולוגיות להבים בתפן, שם משתמשים במערכת לקירור אולמות יצור עתירי ציוד. באירופה החל לאחרונה שימוש נרחב ביחידות לקירור מים מסוג זה בתחום הטלקומוניקציה.
 
גיבוי והסטת אנרגיה - אגירת גושי קרח בלילה
במבני משרדים שונים מקובל להשתמש במערכות אגירת אנרגיה, באמצעות יצירת מאגרי מים קרים או מאגרי קרח. בישראל קיימים מספר לא מבוטל של מתקנים כאלו, בעיקר במבנים ציבוריים וממשלתיים. אמנם הצריכה בחדרי מחשב הינה קבועה בדרך כלל במרבית שעות היום, אולם ניתן לשלב מערכת אגירה הפועלת במתקן המרכזי של הבניין לצורך גיבוי למערכת המיזוג של חדר השרתים במצב תקלה מכיוון ובאמצעות משאבה קטנה המחוברת ל-UPS  ניתן להמשיך ולספק קירור לחדר. מערכת גיבוי כזו מותקנת במרכז הפיתוח הראשי של חברת ענק אמריקאית בישראל.
הכותב הוא מהנדס מערכות מיזוג אוויר ושותף מנהל באסא אהרוני מהנדסים יועצים
 










פי.סי.חץ