Folyadékdegradáció mérése folyékony glikol alapú hűtőrendszerekben adatközpontokban

Tartalomjegyzék

• Bevezetés
• Hűtő- és hűtőközeg-rendszerek
• Folyadék alapú hűtés
• Közvetlenül a chipre folyadékhűtés
• Merülő hűtés
• Felügyelet és ellenőrzés
• Rheonics érzékelők
• Érzékelő telepítése
• HPT-12G (csak SRV-re érvényes)
• IFC-34N (SRV és SRD változatokhoz elérhető)
• FET Tri-Clamp könyökpóló
• Referenciák

Ahogy az adatközpontok sűrűsége és számítási igénye növekszik, a hagyományos léghűtéses architektúrák egyre nehezebben tudnak megfelelni a hőkezelési, energiahatékonysági és megbízhatósági követelményeknek. A folyadékrecirkulációs hurokhűtés – amely víz vagy víz-glikol keverékeket használ elsődleges hőszállító közegként – az egyik leghatékonyabb és legskálázhatóbb megoldássá vált. Ezért kulcsfontosságúvá vált a hűtési teljesítmény folyamatos monitorozása, amely többek között a hűtőfolyadék jellemzőinek kiértékelésével érhető el. Az olyan jellemzők, mint a termikus degradáció, a glikolkoncentráció, a szennyeződés, a biofouling, a Brix-szint, a fagyáspont stb., közvetlen mérésekre vezethetők vissza. Rheonics'beépített sűrűség- és viszkozitásérzékelők.

A hűtőrendszer alapvető funkciója, hogy elvonja a hőt az egyik helyről, és átadja azt egy másiknak, így az eredeti helyet hidegebbé téve. A hő természetes módon áramlik a melegebb területekről a hidegebb területekre hővezetés (szilárd érintkezés), konvekció (folyadékmozgás) és sugárzás (elektromágneses hullámok) útján.

• Hűtőrendszerek: Ezek a rendszerek egy fázisváltozáson áteső hűtőközegre támaszkodnak – párolgás a hő elnyelésére és kondenzáció a hő leadására –, mint például a hűtőkben, légkondicionálókban és hőszivattyúkban.
• Ésszerű fűtési rendszerek: Ezek a rendszerek arra támaszkodnak, érzékeny hőátadás hűtőfolyadékok vagy levegő használatával hűtőközegek helyett. Ezek jellemzően két körből állnak:
• a. Egy elsődleges hurok, amely folyadékot használ a hő elnyelésére a forrásból.
• b. Egy másodlagos hurok, amely hőt von el a felmelegedett elsődleges folyadékból. A másodlagos hurok gyakran egy hűtőrendszer vagy egy külső hőelvezető rendszer, például hűtőtornyok vagy szárazhűtők, amelyek a hőt a környezetbe bocsátják.

A folyadékalapú hűtés fő előnye, hogy A folyadék sokkal hatékonyabb, mint a levegő ami a hőátadást illeti. Ezáltal tisztán folyadék alapú hűtés elengedhetetlen a modern, nagy sűrűségű adatközpontok számára, különösen azokhoz, amelyek mesterséges intelligenciát és nagy teljesítményű számítástechnikát (HPC) támogatnak.

A folyadékrecirkulációs hurkok (LRL) a következőket kínálják:

• Nagyobb hőkapacitás a levegőhöz képest
• Alacsonyabb szivattyúzási energia ugyanazon hőátadás esetén
• Nagyobb hőstabilitás
• Kompatibilis mind a közvetlenül a chipre (D2C), mind a merülő hűtési megoldásokkal

Mind a D2C, mind a merülő hűtés olyan recirkulációs rendszerek, amelyek egy elsődleges hurkot használnak a hő elnyelésére, és egy másodlagos hurkot a hő elvezetésére.

A D2C hűtés a folyékony hűtőfolyadék közvetlenül az adatközpont legforróbb alkatrészei, jellemzően a CPU-k és GPU-k feletti recirkulációját jelenti, hideg tányérok a tetejükön. Az elsődleges és másodlagos körben használt folyadék vagy ioncserélt (DI) tiszta víz, vagy annak glikollal alkotott keveréke.

A propilénglikol (PG) manapság az előnyben részesített hűtőfolyadék vízzel keverve, mivel nem mérgező, nem gyúlékony, nem járul hozzá a globális felmelegedéshez, és optimális teljesítményt nyújt más másodlagos folyadék alternatívákhoz képest. A PG alacsonyabb hővezető képességgel és nagyobb viszkozitással rendelkezik, mint a tiszta víz, így a glikol-víz keverék alacsonyabb hőcserét hoz létre, és több energiát igényel a szivattyúzáshoz. A PG fagyáspontja alacsonyabb és forráspontja magasabb, mint a vízé, ezért akkor használják, ha fennáll a veszélye annak, hogy a desztillált víz megfagy vagy elpárolog a vezetékben. A PG megakadályozza a baktériumok képződését is a vízvezetékben.

A D2C-t gyakran azért választják, mert könnyebben integrálható a meglévő, nagyméretű adatközpontokba (például a hiperskálázókba), ahol az informatikai hardvert szabványos hűtött vízzel vagy speciális, nem vezetőképes folyadékokkal való működésre tervezték, és a magas biztonsági ráhagyás érdekében alacsonyabb betáplálási hőmérsékletre van szükség.

Az immerziós hűtés egyre népszerűbb a nagyon nagy sűrűségű központokban. Ez megköveteli az adatközpont vagy a CPU-k és GPU-k rackjeinek teljes bemerítését egy dielektromos folyadékba, például ásványolajba vagy szintetikus folyadékokba. A hő ezután hővezetéssel és konvekcióval adódik át a rackekből a folyadékba. Az immerziós hűtés típusát az határozza meg, hogy hogyan keringtetik a folyadékot a kívánt hűtési hőmérséklet fenntartása érdekében.

Az egyfázisú merülőhűtés mindig folyékony halmazállapotban tartja a folyadékot egy másodlagos kör segítségével, általában hőcserélőn keresztül, folyadékkal vagy levegővel. A glikol-víz keverékek ismét gyakoriak a másodlagos körben.

A kétfázisú bemerítéses hűtés során a folyadék disszipáció révén folyékony halmazállapotú gőzzé alakul. A bemerítéses tartály tetején található kondenzátor tekercs felfogja a folyadékgőzt, és egy másodlagos huroknak köszönhetően csökkenti annak hőmérsékletét, így ismét folyékony fázisúvá alakítja, így a folyadék ismét a tartályba juthat.

A merülőhűtés rendkívül hatékony a következő üzemi hőmérsékleten: magasabb hűtőfolyadék-bemeneti hőmérséklet mivel a teljes szerver víz alatt van, így egyenletes hűtést biztosítva az összes komponensen, és kiküszöbölve a forró pontokat. Ez a magasabb üzemi hőmérséklet a magas energiahatékonyság egyik fő tényezője.

A hűtőfolyadékok szabályozása a hűtőfolyadék-elosztó egységekben (CDU-kban) történik. Ezek kulcsfontosságúak a hűtési hatékonyság fenntartásához azáltal, hogy állandó keringést, nyomást és áramláseloszlást biztosítanak. Külső vezérlőkkel vannak integrálva a szivattyúsebesség, a szelepek, a riasztások és a redundancia logika kezeléséhez.

A beépített érzékelők elengedhetetlenek a prognosztika és az állapotfelügyelet (PHM) szempontjából, lehetővé téve a kezelők számára a hűtőfolyadék állapotának és koncentrációjának közvetlen ellenőrzését.

Az LRL-ben monitorozott főbb paraméterek (különösen a glikol-víz hurok):

• Előremenő/Visszatérő hőmérséklet: Kritikus a hőterhelés és a rendszer hatékonyságának meghatározásához
• Áramlási sebesség és szivattyúnyomás-különbség: A szivattyúzási energia (PUE) és a potenciális eltömődések (lerakódás) főbb mutatói.
• Glikolkoncentráció: Sűrűség- és viszkozitásérzékelők hasznosak a glikol százalékos arányának pontos ellenőrzéséhez. Ez azért kritikus, mert:
• Ellenőrzi a glikolkoncentrációt és fagypont a hűtőfolyadékból.
• Lehetővé teszi a kiszámítását a tényleges tömegáram és biztosítja, hogy a szivattyú ne pazarolja az energiát a túlzott viszkozitás leküzdésére.
• Vezetőképesség és vízminőség: Méri a víz tisztaságát és korróziós potenciálját (különösen a desztillált vízkörökben), mivel még a nyomokban jelenlévő szennyeződések is károsíthatják az alkatrészeket.

Rheonics A soros sűrűség- és viszkozitásérzékelők egy kiegyensúlyozott torziós rezonátor (BTR) technológián alapulnak, amely közvetlen érintkezéssel méri a folyadék tulajdonságait, és kiértékeli a folyadék hatását a rezonátor rezonanciafrekvenciájára és csillapítására.

Rheonics Az olyan beépített érzékelők, mint az SRV beépített viszkozitásmérő és az SRD beépített sűrűség- és viszkozitásmérő, alkalmasak hőátadó folyadékok, például glikol-víz hűtőfolyadékok és ásványolajok monitorozására D2C-ben és merülő hűtésben.

A Rheonics előnyük a következő:

• Kompaktság: Rheonics Az érzékelő szondák kicsik és kompaktak, így ideálisak rugalmas felszereléshez kis helyeken, például állványokban, hűtőfolyadék-recirkulációs vezetékekben és merülőtartályokban.
• Robusztusság: Az érzékelő a folyadék áramlásától, alacsony hőmérséklettől vagy többfázisú folyadékoktól függetlenül működik: a szennyezett víz, a korróziós termékek, a biofilm, a folyadékban szétszórt részecskék kis zajként jelenhetnek meg a mérésekben, azonban az érzékelő képes megbízhatóan mérni a folyadék viszkozitását és sűrűségét.
• Karbantartásmentes: Nincsenek mozgó alkatrészek, amelyek az érzékelő élettartama alatt eltolódást okozhatnának.

Integrálja a Rheonics érzékelő szondát a polimer csőbe vagy rozsdamentes acél csövekbe a következővel: Rheonics beépített áramlási cellák és hegesztett idomok vagy standard csatlakozások és karimák.

Ennek a kis áramlási cellának minimális folyadéktérfogat-igénye van, és G1/2”-es külső menetes csatlakozókkal rendelkezik a bemeneten és a kimeneten. A tömítés FKM vagy FFKM (magas hőmérséklet esetén) segítségével valósítható meg. O-Ring. Lásd a termékoldalt.

Ennek az áramlási cellának több változata is elérhető a következőhöz: Rheonics SRV és SRD. 3/4”-es NPT anya csatlakozókkal rendelkezik, így ideális választás kis vezetékekhez, különösen 3/4”-es vagy 1”-es méretekhez. Lásd az IFC-34N-SRV és IFC-34N-SRD szabványokat.

1.5”, 2” és 3” méretben kapható, ez a kiegészítő használható Tri-Clamp csatlakozások a bemeneten, kimeneten és a szondanyíláson. Lásd a termékoldalt.

FTP T-spulni

2 hüvelykes vagy nagyobb méretben kapható, ez a cella a szondát merőlegesen helyezi el a folyadékáramlásra, miközben minimálisra csökkenti a holt zónákat. Lásd a termékoldalt.

Közvetlen telepítés Rheonics Az SRV és SRD szondák használata a hűtőközeg fővezetékében vagy ellátóvezetékeiben az alábbi hegesztési idomokkal lehetséges:

WOL-34NL (SRV és SRD járművekhez alkalmas)

HAW-12G-OTK (SRV és SRD esetén érvényes), FKM vagy FFKM (magas hőmérséklet esetén) használható csatlakozási tömítés létrehozásához.

A hűtőközeg-elosztó egységek (CDU-k) megismerése folyadékhűtéshez