• يعد التبريد أحد أكبر تكاليف الطاقة التي يمكن التحكم فيها في مركز البيانات، مما يجعل كفاءة الطاقة ذات أهمية متزايدة مع استمرار نمو الطلب على الكهرباء. ارتفع استخدام الكهرباء في مركز البيانات العالمي بنسبة 17 بالمائة في عام 2025 ومن المتوقع أن يتضاعف بحلول عام 2030، مما يؤدي إلى زيادة الطلب على حلول التبريد الفعالة.^[1]

• يقلل التبريد الحر من طاقة التبريد باستخدام الهواء الخارجي البارد بدلاً من الاعتماد فقط على التبريد الميكانيكي. بناءً على الظروف الخارجية، يمكن أن يحل محل التبريد القائم على الضاغط أو يكمله، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتكاليف التشغيل.^[2][3]

• تعتمد فعالية التبريد الحر على المناخ وظروف التشغيل. ضمن نطاق درجة الحرارة الموصى به من ASHRAE الذي يتراوح بين 18 و27 درجة مئوية، يمكن للعديد من المواقع استخدام التبريد الحر لجزء كبير من العام.^[2]

• تساعد تقنية التبريد الحر القائمة على مادة التبريد من LG على تحسين الكفاءة من خلال تقليل تأثير المبادل الحراري الذي لا يُستخدم أثناء تشغيل التبريد الحر، والذي قد يرتبط في بعض التكوينات بمقاومة تدفق الهواء الإضافية. تم تصميم التدفق المعاكس على التوالي لتقليل رفع الضاغط، مما يدعم كفاءة النظام بناءً على تصميم النظام وظروف التشغيل. 

[1] https://www.iea.org/news/data-centre-electricity-use-surged-in-2025-even-with-tightening-bottlenecks-driving-a-scramble-for-solutions
[2] https://www.ashrae.org/file%20library/technical%20resources/bookstore/ashrae_tc0909_power_white_paper_22_june_2016_revised.pdf
[3] https://www.energy.gov/sites/default/files/2024-07/best-practice-guide-data-center-design_0.pdf

يتسارع الطلب على الطاقة في مراكز البيانات بسرعة، مدفوعًا بالذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الكثافة. استهلكت مراكز البيانات حوالي 415 تيراواط ساعة من الكهرباء في عام 2024، أي ما يقرب من 1.5 بالمائة من إجمالي الطاقة في العالم.^[1] ارتفع هذا الرقم بنسبة 17 بالمائة أخرى في عام 2025، متجاوزًا إلى حد بعيد النمو البالغ 3 بالمائة في إجمالي الطلب على الكهرباء، ومن المتوقع أن يتضاعف بحلول عام 2030.^[2]

يضع هذا النمو كل واط من الطاقة الإضافية المستهلكة تحت المجهر. تعتبر الخوادم والشبكات استثمارات أساسية في مركز البيانات، ولكن طاقة التبريد هي تكلفة تشغيل يمكن تقليلها غالبًا من خلال بنية تحتية وعمليات أكثر كفاءة. يمثل التبريد والبنية التحتية الأخرى للمرافق حصة كبيرة من الكهرباء في مركز البيانات، ومع تسلق هذا الإجمالي، يصبح خفض طاقة التبريد أحد أوضح الطرق للتحكم في كل من تكاليف الاستهلاك والتشغيل.^[3]

وهنا يأتي دور التبريد الحر. باستخدام الهواء الخارجي البارد بدلاً من التبريد الميكانيكي متى سمحت الظروف بذلك، يمكن أن يقلل بشكل كبير من طاقة التبريد، مما يجعلها تقنية رئيسية لتحسين كفاءة مركز البيانات وتقليل تكاليف التشغيل.

[1] https://www.iea.org/reports/energy-and-ai/executive-summary
[2] https://www.iea.org/news/data-centre-electricity-use-surged-in-2025-even-with-tightening-bottlenecks-driving-a-scramble-for-solutions
[3] https://eta-publications.lbl.gov/sites/default/files/2024-12/lbnl-2024-united-states-data-center-energy-usage-report_1.pdf

يسمح التبريد الحر للمبرد بنقل الحرارة إلى الهواء الخارجي البارد، مما يقلل أو حتى يلغي الحاجة إلى التبريد القائم على الضاغط حسب الظروف الخارجية. في التكوينات التي تستخدم التبريد الحر الهيدروني، قد يتعامل التبريد الحر الجزئي مع جزء من الحمل عندما يكون الهواء الخارجي باردًا بشكل معتدل، مع تبريد ميكانيكي يغطي الجزء المتبقي. في ظل ظروف البرودة الكافية، يمكن لكل من الأنظمة الهيدرونيكية وأنظمة التبريد الحر تمكين التبريد الحر الكامل، مما يسمح بتلبية حمل التبريد مع إيقاف تشغيل الضواغط. في تطبيقات مراكز البيانات، يمكن أن يقلل ذلك من استخدام طاقة إنتاج المياه المبردة في ظل ظروف مناسبة.^[1] 

2-1. التبريد الحر الهيدروني

2-2. التبريد الحر باستخدام مادة التبريد

[1] https://www.energystar.gov/products/data_center_equipment/16-more-ways-cut-energy-waste-data-center

يحقق التبريد الحر أقصى فاعلية في المناخات الباردة والجافة وفي المرافق التي ترغب في تشغيل درجات حرارة أعلى عند مدخل الخادم، لأن كلا الأمرين يمدّان عدد الساعات التي يمكن أن تتحمل فيها الظروف الخارجية وحدها حمل التبريد.

3-1. إلى أي مدى يمكن للمشغلين رفع درجة حرارة الغرفة؟

3-2. كيف يؤثر عامل المناخ المحلي؟

يكون التبريد الحر أكثر فعالية عندما يتم دمجه في سلسلة التبريد الأوسع، ويمتد نهج LG إلى هذه السلسلة الكاملة بدلاً من منتج واحد. تمتد مجموعة حلول مراكز البيانات التي تقدمها LG من المبرّدات إلى حلول تبريد الغرف والتبريد السائل، وتشمل مبرّدات الطرد المركزي المبرّدة بالمياه والمبرّدة بالهواء، ووحدات مناولة هواء غرف الحاسوب (CRAH) ووحدات جدار المراوح لقاعة البيانات، ووحدات توزيع سائل التبريد والصفائح الباردة للتبريد السائل المباشر للشرائح، إلى جانب أنظمة التحكم BECON التي تربط هذه الحلول معًا.

تقع المبرّدات في قلبها، وهنا تركز حلول LG على موضوع التبريد الحر. يستخدم مبرّد الطرد المركزي المبرّد بالهواء من LG تقنية التبريد الحر باستخدام مادة التبريد مع تصميم Series Counter Flow، ما يتيح الاستفادة من التبريد الحر الكامل عند درجات حرارة محيطة أعلى مقارنةً بنظام التبريد الحر التقليدي المعتمد على المياه (الهيدروني).

يلعب تصميم المبرد دورًا رئيسيًا في دعم كل من كفاءة التشغيل والموثوقية طويلة الأجل.  تعمل مبرّدات الطرد المركزي ذات المحامل المغناطيسية والخالية من الزيت من LG على الاستغناء عن الزيت في دورة مادة التبريد لتقليل الفقد الناتج عن الاحتكاك، بينما يتميز الطراز المبرّد بالهواء بمعدل كفاءة طاقة (EER) يبلغ 4.0.*

*يعتمد هذا التصنيف على تكوين المبادل الحراري ذي القنوات الدقيقة.

تشير الاختبارات الداخلية إلى كفاءة أعلى بنسبة تصل إلى نحو 21% عند الأحمال الجزئية (IPLV)، في ظل ظروف تصنيف AHRI المماثلة، مقارنةً بمبرّد لولبي عاكس يعمل بمادة التبريد R 513A وبسعة مماثلة. تم تطوير تصنيفات الأداء وفقًا لمعيار AHRI 550/590، وهو المعيار المعترف به على نطاق واسع في القطاع لتقييم أداء المبرّدات.

كما أن دمج المبرّدات وحلول تبريد الغرف والتبريد السائل ضمن منصة تحكم BECON واحدة يمنح المشغلين رؤية موحدة للنظام بالكامل ونقطة مسؤولية واحدة.

يظل التبريد واحدًا من أعلى التكاليف التي يمكن التحكم فيها في مركز البيانات، ومع ارتفاع الطلب على الطاقة أسرع من مكاسب الكفاءة، يصعب تجاهل هذه التكلفة. يعد التبريد الحر أحد أوضح الطرق لسد الفجوة، حيث يتم استبدال وقت تشغيل الضاغط بالهواء الخارجي البارد كلما سمحت الظروف بذلك.

ومع ذلك، يتطلب تحقيق هذه التوفيرات أكثر من مكون واحد عالي الكفاءة. فهو يتطلب نظام تبريد مدمج ينتقل بسلاسة بين التبريد الحر والميكانيكي، منسقًا من خلال عناصر التحكم التي تعمل على تحسين العملية بأكملها. عند تصميم هذا النهج بشكل جيد، فإنه يقلل من استهلاك الطاقة مع الحفاظ على الموثوقية التي تطلبها مراكز البيانات.