الكابلات الهيكلية مقابل القنوات المبردة بالسائل: التصميم لرفوف بقدرة 100 كيلوواط فأكثر
كانت مراكز البيانات في السابق تحسب انتصاراتها بالميغاواط، أما اليوم فهي تتفاخر بالكيلوواط لكل رف. ومع ارتفاع أعباء عمل الذكاء الاصطناعي وتجاوز كثافة الرفوف لعلامة 100 كيلوواط، تواجه فرق المرافق عملية موازنة جديدة: الحفاظ على تدفق البيانات عبر ممرات الألياف البكر مع إزالة الحرارة المتصاعدة بسرعة. تبدو المخاطر ملموسة، فالتصميم المتوتر يعني وحدات معالجة الرسومات المحمصة وفواتير الطاقة المتصاعدة - لذا يجب على كل مسار وأنبوب ولوحة تصحيح أن يكون لها ثقلها منذ اليوم الأول.
عتبة 100 كيلوواط
تسحب أرفف وحدة معالجة الرسومات الحديثة الآن أكثر من 100 كيلوواط لكل رف - وهو حمل كهربائي كان مخصصًا للمحطات الفرعية الصغيرة.¹ يجب على المشغلين الذين يستهدفون هذه الكثافات رفع كل من محطة الكابلات وشبكة التبريد إلى بنية تحتية من الدرجة الأولى. إهمال أي من النظامين، وستتحول المساحة البيضاء الممتازة إلى سخان فضاء كبير الحجم بدلاً من قاعة بيانات منتجة.
الكابلات الهيكلية: أساس الموثوقية
تقوم الكابلات المهيكلة بترتيب مسارات النحاس والألياف في تسلسل هرمي منضبط وتوفر ثلاث فوائد مهمة:
-تدفق الهواء دون عوائق. تحمي الجذوع المجمعة الفتحات السفلية والعلوية بحيث تحافظ وحدات CRAH على توصيل هواء بارد ثابت.
-تقليلمتوسط الوقت اللازم للإصلاح. تتيح المنافذ ذات العلامات الواضحة والكاسيتات الموصولة مسبقًا للفنيين عزل الوصلات الفاشلة واستعادتها في غضون دقائق.
-سلامة الإشارات. تفرض أشرطة الكاسيت عالية الكثافة نصف قطر الانحناء المناسب، مما يحمي بصريات 400 جيجابت إي من فقدان الانحناء الدقيق.²
لا تنجح قاعات تبريد الهواء التي تعمل بقدرة 100 كيلوواط أو أكثر من 100 كيلوواط إلا عندما لا تعيق الكابلات تدفق الهواء الحرج.
القنوات المبردة بالسوائل: الاستخراج الحراري المباشر
يفقد التبريد بالهواء الكفاءة فوق 50 كيلوواط تقريبًا لكل رف. يعمل التبريد السائل - من خلال حلقات الألواح الباردة أو خزانات الغمر - على إزالة الحرارة من الرقاقة وإرسالها إلى مبادلات حرارية خارجية.
-سعة حرارية أعلى. يزيل الماء الحرارة بفعالية أكبر بمقدار 3500 مرة من حيث الحجم من الهواء عند نفس الارتفاع في درجة الحرارة.³
-تحسينكفاءة الطاقة. يتيح خفض درجات حرارة إمداد سائل التبريد للمشغلين رفع نقاط ضبط المبردات وتقليل معدل استهلاك الطاقة بنسبة 10-20 في المائة في عمليات نشر الإنتاج.
-تنسيق المسارات. تحتاج خراطيم السوائل إلى مساحة صينية مخصصة، لذلك تقوم فرق التصميم بفصلها عن الجذوع الضوئية في مرحلة التخطيط.
أبرز ملامح الأداء المقارن
-إزالة الحرارة: تعمل الكابلات المهيكلة على تعزيز تدفق الهواء دون عائق، في حين أن القنوات المبردة بالسائل تستخرج الحرارة مباشرة على مستوى المكونات.
-الصيانة: تقوم طواقم الكابلات بتبديل الكاسيتات والتحقق من الوصلات بسرعة؛ يقوم أخصائيو التبريد بتشغيل الوصلات السريعة الجافة وإجراء فحوصات التسرب.
- الطلب على المساحة: تظل حزم الألياف مضغوطة؛ بينما تتطلب خراطيم سائل التبريد قطرًا أكبر ونصف قطر انحناء أوسع.
-تأثير العطل: يؤدي انقطاع ليف واحد إلى عزل وصلة واحدة؛ يمكن أن يؤدي تسرب سائل التبريد إلى تعطل أوسع نطاقًا.
-متطلبات المهارة: تعتمد أعمال الكابلات على فنيي الشبكات ذات الجهد المنخفض، بينما تستدعي أنظمة السوائل خبراء ميكانيكيين وخبراء مناولة السوائل.
تمزج معظم المرافق فائقة النطاق بين النظامين: تنقل الكابلات المهيكلة البيانات وتزيل القنوات السائلة الحرارة.
مقدمة عن منهجية الانتشار السريع في إنترول
قامت فرق Introl الميدانية بتركيب أكثر من 100,000 وحدة معالجة رسومية وتوجيه أكثر من 40,000 ميل من الألياف عبر مجموعات الذكاء الاصطناعي العالمية.⁵ يقوم فريق عمل مكون من 550 مهندسًا بالتعبئة في غضون 72 ساعة، وتركيب 1,024 عقدة H100 و35,000 رقعة ألياف في 14 يومًا، وتسليم أنظمة احتواء كاملة الأجهزة في الموعد المحدد.⁶
تشمل الممارسات الأساسية ما يلي:
1. مسارات مخصصة. صواني علوية فوق الممرات الساخنة تحمل خراطيم السوائل؛ وسلال أرضية تحت الأرض تحمل جذوع الألياف.
2. ألياف عالية الكثافة. تقلل جذوع MPO المكونة من أربعة وعشرين خيطًا من عرض الحزم، مما يوفر مساحة لمشعبات سائل التبريد.
3. مشعبات قصيرة المدى. مشعبات على مستوى الحامل تقلل من طول الخرطوم وتنشئ مناطق معزولة للكسر الجاف.
4. تدريب متعدد التخصصات. يقوم فنيو الشبكات باعتماد إجراءات مناولة السوائل، بينما يتقن الموظفون الميكانيكيون إجراءات إدارة الألياف.
الاستدامة والتطورات المستقبلية
تقوم الآن مجاري السباق الهجينة بتجميع قنوات الألياف المحمية مع حلقات سائلة مزدوجة، مما يسهل عملية التركيب ويحافظ على مساحة الدرج.⁷ يقوم المهندسون في المختبر الوطني للطاقة المتجددة بالتقاط الحرارة المهدرة على مستوى الحامل وتغذيتها في شبكات التدفئة في المناطق، مما يحول الطاقة الحرارية الزائدة إلى دفء مجتمعي.⁸ ترفع المبادئ التوجيهية القادمة من الجمعية الأمريكية لمهندسي الطاقة المتجددة درجات الحرارة المسموح بها في الحامل، مما يمهد الطريق لتكامل أكثر إحكامًا بين أنظمة التبريد بالهواء والسائل.⁹
ويخضع مهندسونا كل فكرة جديدة لاختبارات صارمة في مختبرنا التجريبي، ويحتفظون فقط بالأفكار التي تصمد، ويحولون تلك الأفكار الفائزة إلى مشاريع حقيقية - سواء كان ذلك بناء جديد أو تحديث لقاعة قديمة. من السهل رؤية المردود: تخطيطات أكثر إحكاماً للرفوف، وفواتير طاقة أقل، وفوز في الاستدامة يمكن أن يفخر به كل من فريق العمل على الأرض والمديرين التنفيذيين.
الاستنتاجات
تضمن الكابلات المهيكلة سلامة البيانات وسرعة التشغيل، بينما توفر القنوات المبردة بالسوائل الاستقرار الحراري بكثافة عالية. تحقق المرافق التي تنسق كلا النظامين أثناء التصميم أداءً يمكن التنبؤ به، واستخداماً أمثل للطاقة، وجداول زمنية سريعة للنشر. يؤدي التخطيط الدقيق للمسار والتركيب المنضبط والخبرة متعددة الوظائف إلى تحويل رفوف 100 كيلوواط من مفهوم طموح إلى واقع يمكن الاعتماد عليه.
المراجع (شيكاغو الكاتب-التاريخ-تاريخ شيكاغو)
1. معهد وقت التشغيل. مسح مركز البيانات العالمي 2024: التقرير الرئيسي 146M. نيويورك: معهد وقت التشغيل، 2024.
2. أنظمة سيسكو. أفضل ممارسات كابلات الألياف البصرية لمراكز بيانات 400 جيجا. سان خوسيه، كاليفورنيا: Cisco White Paper, 2023.
3 - الجمعية الأمريكية لمهندسي التدفئة والتبريد وتكييف الهواء. Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 6th ed. أتلانتا: ASHRAE، 2022.
4 - مختبر لورانس بيركلي الوطني. قياس وفورات PUE في مرافق الذكاء الاصطناعي المبردة بالسائل. بيركلي، كاليفورنيا: LBNL، 2024.
5. Introl. "تسريع مستقبل الذكاء الاصطناعي مع عمليات نشر وحدة معالجة الرسومات المُدارة من Introl." تم الوصول إليه في 26 يونيو 2025. https://introl.com/.
٦ - مقدمة. "دراسة حالة فرانكفورت". تم الوصول إليه في 26 يونيو 2025. https://introl.com/case-studies/frankfurt.
7 - مشروع الحوسبة المفتوحة. حلول التبريد المتقدمة: مسودة مواصفات 2025. سان خوسيه، كاليفورنيا: مؤسسة OCP، 2025.
8. هوانغ، وي. "استرداد الحرارة على مستوى الحامل في مجموعات الذكاء الاصطناعي المبردة بالسائل". مجلة الحوسبة المستدامة 12, لا. 3 (2024): 45-58.
9. ASHRAE. الملحق C المقترح للإرشادات الحرارية، مسودة المراجعة العامة، كانون الثاني/يناير 2025.
