دراسة تأثير مراكز البيانات على الجزر الحرارية الحضرية
دراسة تأثير الجزر الحرارية التي تشكلها مراكز البيانات
نحن خبراء في تحليل وتقييم الأثر البيئي لمراكز البيانات في سياقها الحضري.
- تحديد الجزر الحرارية الناتجة عن البنى التحتية الرقمية
- تقييم التأثير الحراري في ظل الظروف الجوية الحقيقية
- تحليل التفاعلات بين التصريفات الحرارية والمورفولوجيا الحضرية وظروف التهوية الطبيعية
- دراسة التأثيرات التراكمية لمصادر الحرارة المتعددة في نفس المنطقة (مراكز البيانات، محطات المصدر، المحطات الفرعية، إلخ)
- محاكاة التشتت الحراري في ظل سيناريوهات تخطيط وتشغيل مختلفة
- مقارنة حلول التخفيف (التخضير والواجهات ذات التهوية واستعادة الحرارة وغيرها)
- دعم اتخاذ القرار لمشاريع التنمية وتصميم البنى التحتية الرقمية المسؤولة
مشاريع مركز البيانات لدينا :
توصيف الجزر الحرارية الناجمة عن مراكز البيانات
أصل وكثافة الانبعاثات الحرارية
تأثير الجزر الحرارية الحضرية هو الفرق في درجات الحرارة الملاحظ بين المدينة والمناطق الريفية المحيطة بها. حيث تعمل مواد البناء والتوسع الحضري الكثيف ونقص الغطاء النباتي على حبس الحرارة، مما يخلق “فقاعة حرارية ” نموذجية في مراكز المدن.
وتشكل مراكز البيانات، بكميات كبيرة من الحرارة المهدرة، جزءًا من هذه المدخلات الحرارية البشرية المنشأ. وإذا لم يتم استرداد هذه الحرارة المهدرة وإعادة استخدامها، فإنها تساهم في تأثير الجزر الحرارية الحضرية. بعبارة أخرى، لا يؤدي ذلك إلى زيادة درجات الحرارة المحلية ليلاً ونهارًا في المدينة فحسب، بل يزيد أيضًا من الحاجة إلى تكييف الهواء في المنطقة المحيطة (للتعويض عن الحرارة الإضافية). ولهذه الآثار تداعيات على راحة السكان وجودة الهواء واستهلاك الطاقة في المباني المجاورة.
رسم خرائط مناطق التأثير الحراري
توفر أدوات محاكاة CFD التي طورتها EOLIOS توصيفًا تفصيليًا للأعمدة الحرارية المنبعثة من مراكز البيانات، مع مراعاة الخصائص المحددة للموقع (الهندسة والتضاريس والمرافق) والظروف البيئية الفعلية (الرياح السائدة واتجاه الشمس والرطوبة وما إلى ذلك).
وتعيد هذه النماذج الهوائية ثلاثية الأبعاد إنتاج انتشار الهواء الساخن المنطلق بدقة، وتخفيفه التدريجي في الغلاف الجوي وتفاعلاته مع عناصر النسيج الحضري (الواجهات والشوارع والأشجار والأسطح وغيرها).
استنادًا إلى العديد من الدراسات التي أجرتها EOLIOS، يمكن أن يمتد النطاق الحراري للعمود حتى 150 مترًا عند سرعات الرياح المنخفضة. تمكّن هذه التصورات، في شكل خرائط حرارية ديناميكية، المصممين ومخططي المدن من توقع التفاعل بين البنى التحتية الرقمية والبيئة الحضرية بشكل أفضل.
رسم خرائط درجات الحرارة على ارتفاع 1 متر من الأرض - دراسة تأثيرات الجزر الحرارية لمركز البيانات
تحليل التباين الموسمي والساعي
التأثير الحراري الناجم عن مراكز البيانات ليس ثابتاً على مدار العام. ويختلف ذلك وفقًا لعدد من العوامل: طاقة تكنولوجيا المعلومات المستخدمة، ونظام تشغيل المبردات، والظروف الجوية الخارجية (درجة الحرارة، والرطوبة، واتجاه الرياح وسرعتها)، وكذلك كثافة البيئة الحضرية. في فصل الصيف، يمكن أن تؤدي فترات الحرارة المرتفعة المقترنة بركود الهواء إلى تراكم الحرارة بشكل كبير، خاصةً في نهاية اليوم أو في الليل، عندما لا يتم تشتيت الهواء الساخن بكفاءة.
تراعي عمليات المحاكاة CFD التي أجرتها EOLIOS هذا التباين من خلال نمذجة سيناريوهات موسمية وساعاتية مختلفة (يوم حار نموذجي، في غير موسمه، ليلة هادئة بدون رياح، إلخ). هذا النهج الديناميكي يجعل من الممكنتحديد الفترات الأكثر أهمية للراحة الحضريةوتحديد الاختلافات الحرارية كدالة لاستراتيجيات إدارة التصريفات الحرارية.
دراسات التكامل الحضري لمعدات التفريغ الحراري
توجيه المعدات وتخطيطها
يلعبموقع أنظمة طرد الحرارة وتوجيهها وتخطيطها – مثل المبردات الجافة أو المكثفات أو أبراج التبريد –دورًا حاسمًا في انتشار الحرارة المهدرة في البيئة الحضرية. يمكن أن يؤدي سوء تحديد الموقع إلى زيادة تأثيرات الجزر الحرارية الحضرية (UHI)، أو تعطيل الراحة الحرارية في الهواء الطلق، أو يؤدي إلى إعادة تدوير الهواء الدافئ في مآخذ الهواء النقي.
المواد المستخدمة في تشييد المباني المباني تلعب دورًا حاسمًا في كثافة الجزر الحرارية الحضرية. فالخرسانة والأسفلت القار والبلاط الداكن والكسوة المعدنية تشترك جميعها في قدرتها القوية على تخزين الحرارة الشمسية أثناء النهار وإطلاقها ببطء في الليل. وتساعد ظاهرةالقصور الحراري هذه في الحفاظ على درجات حرارة عالية في المناطق الحضرية، حتى في غيابأشعة الشمس المباشرة.
تتيح أدوات المحاكاة CFD التي تستخدمها EOLIOSإجراء تقييم مقارن للعديد من تكوينات الموقع (الارتفاع والاتجاه والمسافة بين الوحدات والأقنعة المتقاربة) في ظل ظروف مناخية واقعية، مع تضمين على وجه الخصوص ارتفاع الرياح السنوي للموقع والإشعاع الشمسي.
تحديد درجة البياض لمختلف المواد التي يتكون منها مبنى مركز البيانات
حساب ارتفاع وشكل الأعمدة الحرارية
يعتمد الشكل والامتداد الرأسي لأعمدة الهواء الساخن الناتجة عن المعدات على عدد من المعلمات: درجة حرارة الإمداد، وسرعة التفريغ، وحجم وحدات الاستخراج، والاضطراب الجوي، والاستقرار الحراري للهواء المحيط، إلخ.
تتيح عمليات المحاكاة بتقنية CFD التي أجرتها EOLIOS إمكانية تصور الأعمدة في ثلاثة أبعاد، وتقييم مداها في الزمان والمكان،وتحديد تأثيرها على المناطق الحساسة.
استنادًا إلى النتائج، نقترح تعديلات معمارية أو تقنية، مثل رفع ارتفاع المعدات أو إضافة عاكسات أو دمج شاشات المصنع لتعزيز التشتت الحراري والحد من تأثيرات إعادة الدوران. يمكن أن تقلل هذه التدابير من التأثير الحراري المحلي بنسبة 30 إلى 60%، حسب السياق.
الأسطح المتساوية لدرجة الحرارة في مركز البيانات
التفاعل مع المباني المحيطة في بيئة حضرية
غالبًا ما تعملالبيئة الحضرية الكثيفة كمصيدة حرارية، مما يحد من تشتت الحرارة ويشجع على إعادة تدويرها على الواجهات المجاورة ومداخل الهواء. تسلط تحليلات CFD التي أجريناها الضوء على التدفقات الساخنة التي يمكن أن تصل إلى الفتحات أو الزجاج الحساس للسخونة الزائدة أو مداخل الهواء لوحدات التكييف الهوائي المجاورة.
تُعد توصياتنا جزءًا من نهج شامل للتحسين البيئي، بما يتماشى مع متطلبات وثائق التخطيط الحضري أو معايير HQE/BREEAM أو التوصيات الناشئة عن الخطة الإقليمية للطاقة المناخية الهوائية (PCAET). فهيتضمن تعايش أداء الطاقة للبنى التحتية الرقمية وجودة الحياة الحضرية بطريقة مستدامة.
مثال على الاعتبارات البيئية حول مركز البيانات
حلول تخفيف الأثر الحراري
تحسين أداء التفريغ
يمكن تقليل التأثير الحراري لمنشآت التبريد بشكل كبير من خلال مزيج من الخيارات التكنولوجية والتحسين التشغيلي والتصميم الهوائي. في EOLIOS، تستخدم دراساتنا في EOLIOS عمليات محاكاة CFD عالية الدقة لتقييم ومقارنة فعالية استراتيجيات التخفيف الحراري المختلفة في السياق الحضري.
يلعب نوع معدات الرفض المستخدمة دورًا رئيسيًا: فمبردات الهواء متغيرة السرعة، على سبيل المثال، تسمح بالتكيف الديناميكي مع الظروف المناخية، مما يقلل من رفض الحرارة غير الضروري خلال فترات انخفاض الحمل الحراري. كما أنإضافة أجهزة توجيه التدفق، مثل العاكسات أو مصدات الرياح، تساعد أيضًا على توجيه النفايات الحرارية نحو المناطق الأقل حساسية. وبالإضافة إلى ذلك، تشجع بعض الحلول السلبية مثل كواتم الصوت الحرارية أو شبكات تبديد الحرارة على الخلط الأسرع مع الهواء المحيط، مما يخفض درجات الحرارة المتصورة محليًا بمعدل 1 إلى 2 درجة مئوية على مسافة 5 أمتار.
يتم تقييم جميع هذه الأساليب من قبل EOLIOS على أساس كل حالة على حدة، باستخدام عمليات محاكاة عددية تتضمن الظروف المناخية الفعلية (الرياح والإشعاع ودرجة الحرارة) وهندسة الموقع ودورات تشغيل المعدات. وتتيح هذه التحليلات إمكانية تحديد أولويات وسائل العمل وفقًا لفعاليتها وتكلفتها وتوافقها مع القيود التشغيلية للموقع.
دائمًا ما يتم وضع توصياتنا في سياقها ضمن نهج الأداء الشامل، مع دمج الحد من PUE وراحة المستخدم والمتطلبات التنظيمية المحلية.
حلول تخفيف الأثر الحراري
الامتثال للمتطلبات البيئية
على خلفية تشديد اللوائح التنظيمية المرتبطة بالتحول البيئي، تخضع مراكز البيانات بشكل متزايد لمتطلبات أداء الطاقة وتكامل المناظر الطبيعية وجودة الهواء. على وجه الخصوص، يتطلب التوجيه الأوروبي بشأن كفاءة الطاقة من الدول الأعضاء تكثيف مراقبة الطاقة في مراكز البيانات التي تزيد طاقتها عن 500 كيلوواط اعتبارًا من عام 2024، بما في ذلك الإبلاغ السنوي عن درجة حرارة هواء العادم ومعدل استخدام الحرارة المهدرة و PUE.
تتيح دراسات CFD التي أجرتها EOLIOS إمكانيةتوقع هذه المتطلبات من خلال النمذجة الدقيقة للأعمدة الحرارية وانتشارها في البيئة الحضرية، مع تحديد النقاط الحساسة. يمكن أن تتضمن عمليات المحاكاة التي نجريها سيناريوهات التغير المناخي المتوقعة (RCP 4.5 أو 8.5)، لضمان توافق المنشآت على المدى المتوسط والطويل، مع مراعاة الزيادة المتوقعة في متوسط درجات الحرارة والظواهر المتطرفة (موجات الحر، ونقص الرياح، وما إلى ذلك).
في منطقة إيل دو فرانس، على سبيل المثال، يتم تقييم مشاريع مراكز البيانات بشكل متزايد مقابل أهداف الخطة المناخية الإقليمية (SRCAE)، والتي تحدد هدفًا يتمثل في خفض استهلاك الطاقة في المباني من المستوى الثالث إلى النصف بحلول عام 2050. تُعد دراساتنا جزءًا من هذه الديناميكية، حيث تزود أصحاب المشاريع بنتائج يمكن استخدامها في طلبات تصاريح البناء أو تقييمات التأثير أو للحصول على شهادة HQE أو BREEAM أو ISO 50001.
دعم التشاور مع السكان المحليين
إن التكامل الحضري لمركز البيانات ليس مجرد مسألة تقنية: فهو أيضاً مسألة اجتماعية وإقليمية. إن إدراك التلوث الحراري، على الرغم من أنه غير مرئي للعين المجردة في بعض الأحيان، يمكن أن يثير مخاوف السكان المحليين. هذا هو السبب في أن EOLIOS تعمل على تطوير خرائط حرارية سهلة القراءة ورسوم متحركة ثلاثية الأبعاد للأعمدة وملخصات مرئية للعروض التقديمية العامة وورش العمل الاستشارية.
هذه الأدوات تجعل من الممكن ترجمة التأثير المحتمل للمشروع على محيطه المباشر إلى عناصر ملموسة: الارتفاع المحلي في درجة الحرارة، وتغير سرعة الرياح، وتسخين الواجهات الحساسة، وما إلى ذلك. وباستخدام مؤشرات اصطناعية (الفروق في درجات الحرارة على ارتفاع 1.5 متر فوق مستوى سطح الأرض، وتكرار تجاوز عتبات الراحة وفقًا لمعيار EN ISO 7730، وما إلى ذلك)، تساعد دراساتنا على إضفاء الطابع الموضوعي على المناقشات وطمأنة أصحاب المصلحة.
نحو مراكز بيانات أكثر مسؤولية
لا يقتصر تقليل كمية الحرارة المنبعثة في البيئة على الامتثال للمتطلبات التنظيمية فحسب، بل يعني أيضًا اختيار بنية تحتية أكثر فاعلية تلبي توقعات المجتمع والبيئة. في مدينة مثل باريس، حيث يمكن أن يؤدي تأثير الجزر الحرارية الحضرية إلى زيادة متوسط درجة الحرارة بمقدار +2 إلى +3 درجات مئوية في الصيف، فإن الحد من المدخلات الحرارية الإضافية يمثل تحديًا كبيرًا لراحة السكان والقدرة على التكيف مع المناخ.
تدعم EOLIOS عملاءها في جهودهم لاستعادة الطاقة من النفايات، من خلال تصميمحلول هجينة تتضمن الغطاء النباتي والتبريد السلبي والتكامل المعماري. هذا النهج العالمي يضع مراكز البيانات ليس فقط كمستهلكين للطاقة، ولكن كلاعبين مسؤولين في المدينة المستدامة.
EOLIOS، شريكك في التكامل المستدام لمراكز البيانات في المدن
في مواجهة التحديات المتزايدة المتعلقة بكفاءة الطاقة والراحة الحضرية واللوائح البيئية، يمكن أن تساعدك EOLIOS في تصميم وتشغيل مراكز البيانات التي تتكامل تماماً مع بيئتها.
وبفضل أدوات محاكاة CFD المتطورة وخبرتنا المعترف بها في النمذجة الحرارية والهوائية التي نمتلكها، نشارك في كل مرحلة من مراحل المشروع:التصميم، وتحديد الحجم، وتحليل التأثير، والدعم التنظيمي.
- نهج مصمم خصيصاً لكل موقع، مع مراعاة الظروف المناخية المحلية والتخطيط الحضري المحيط والمتطلبات الفنية المحددة.
- حلول عملية للحد من الإزعاج الحراري بشكل مستدام وتحسين معدل استهلاك الطاقة قبل الشحن.
اتصل بنا اليوم لتقييم التأثير الحراري لمنشآتك وتوقع المتطلبات التنظيمية وتحديد أفضل استراتيجيات التخفيف من الآثار الحرارية. لنجعل معاً مراكز البيانات رافعة لمدينة أكثر استدامة.
اكتشف المزيد حول هذا الموضوع:
