Penyejukan Rendaman Vs. Terus-Ke-Penyejukan Cip: Maksudnya Untuk Spesifikasi Paip Anda

Pendahuluan: Keputusan Yang Terlalu Lewat

Kebanyakan jurutera pusat data membuat pilihan teknologi penyejukan mereka - rendaman atau terus-ke-cip - berdasarkan sasaran kepadatan rak dan belanjawan modal. Spesifikasi paip datang kemudian, sering dianggap sebagai perincian pelaksanaan dan bukannya pemacu reka bentuk. Penjujukan itu adalah satu kesilapan.

Sistem bendalir yang anda bina di sekitar seni bina penyejukan pilihan anda tidak boleh ditukar ganti. Spesifikasi paip yang ditulis untuk penyejukan plat terus-ke-cip (D2C)-akan gagal - secara literal dan operasi - jika dipasang semula kepada rendaman fasa tunggal-dan sebaliknya. Dengan ketumpatan rak GPU kini secara rutin melebihi 50 kW dan beban kerja AI melonjak ke arah 100 kW setiap rak, mendapatkan spesifikasi paip tepat pada fasa reka bentuk skema bukan lagi pilihan. Satu kebocoran dalam sistem D2C boleh menurunkan keseluruhan rak perkakasan GPU bernilai $400,000 dalam beberapa saat.

Panduan ini ditulis untuk jurutera mekanikal dan paip yang telah membuat (atau sedang membuat) keputusan seni bina yang menyejukkan dan perlu menterjemah pilihan itu kepada spesifikasi paip yang mematuhi ASHRAE-yang boleh dipertahankan.

 

 

Terus ke pusat data penyejukan cecair cip CDU rak GPU

 

1. Dua Seni Bina, Dua Logik Gelung Bendalir Berbeza Sepenuhnya

Sebelum menyentuh jadual paip, fahami bahawa penyejukan rendaman dan D2C beroperasi pada prinsip hidraulik yang berbeza secara asasnya.

Terus-ke-Cip (D2C)mengedarkan cecair - biasanya air ternyahion atau air-campuran glikol - melalui plat sejuk yang dipasang terus pada CPU, GPU dan ASIC. Haba diserap pada permukaan cip dan dibawa ke Unit Pengagihan Penyejuk (CDU), yang menukarnya dengan sistem air kemudahan. Hasilnya ialah rangkaian padat, bertekanan daripada paip berdiameter-kecil, manifold, kelengkapan cabut-cepat dan plat sejuk, yang kesemuanya mesti berfungsi dalam keseimbangan hidraulik secara serentak.

Penyejukan rendaman fasa tunggal-.menenggelamkan seluruh papan pelayan dalam cecair dielektrik - biasanya hidrokarbon sintetik atau cecair kejuruteraan - di dalam tangki. Pemindahan haba dari semua komponen ke bendalir, yang kemudiannya dipam melalui penukar haba luaran. Rangkaian paip luaran adalah minimum: pada asasnya dua sambungan setiap tangki (bekalan dan pemulangan) berjalan ke CDU atau gelung penyejukan kemudahan.

Perbezaan seni bina adalah nyata: D2C mengedarkan cabaran hidraulik merentasi berpuluh-puluh titik sambungan setiap rak; rendaman menyatukannya menjadi gelung luaran-tekanan yang mudah dan rendah. Segala-galanya di hiliran dalam spesifikasi paip anda mengalir daripada perbezaan ini.

 

2. Pemilihan Bahan Paip: Tempat ASHRAE Menetapkan Sempadan

ASHRAE TC 9.9 dan TC 9.6 adalah jelas mengenai keserasian bahan. Untuk gelung penyejukan berasaskan air D2C-, panduan melarang zink, aluminium dan loyang yang mengandungi lebih daripada 15% zink - yang kesemuanya mempercepatkan kakisan galvanik dengan kehadiran air yang dirawat. Dari segi praktikal, ini menolak kelengkapan tembaga kuning standard dan paip keluli tergalvani yang kekal biasa dalam sistem hidronik HVAC.

Untuk gelung Sistem Penyejukan Teknologi (TCS) - gelung sekunder yang menghidangkan plat sejuk secara terus -Keluli tahan karat 304 atau 316adalah spesifikasi standard. Gelung TCS biasanya menjalankan air ternyahion atau sangat dirawat, yang sebenarnya lebih agresif terhadap kakisan daripada air perbandaran kerana ia hampir tidak mempunyai kapasiti penimbal. Injap pengasingan pada setiap rak, dinilai untuk tekanan operasi sistem dan dihasilkan daripada tahan karat 316, diperlukan untuk penyelenggaraan rutin dan pengasingan kebocoran kecemasan.

Untuk penyejukan rendaman, cabaran material beralih sepenuhnya. Bendalir dielektrik adalah lengai secara kimia terhadap kebanyakan logam, tetapi ia secara agresif menyerang elastomer - gasket standard EPDM dan Buna-N yang digunakan dalam aplikasi HVAC akan membengkak dan merosot dalam beberapa bulan selepas bersentuhan dengan cecair dielektrik berasaskan hidrokarbon-. Bahan paip itu sendiri (tahan karat, keluli karbon) secara amnya serasi, tetapi setiap gasket, cincin O-dan sambungan fleksibel dalam gelung luaran mesti ditentukan sebagai PTFE atau bahan fluoropolimer yang dinilai untuk cecair khusus yang digunakan.

 

3. Saiz Paip, Halaju Aliran dan Penurunan Tekanan

ASHRAE TC 9.6 menetapkan halaju bendalir maksimum sebanyak2.1 m/s untuk diameter paip lebih besar daripada 3 inciuntuk mengelakkan hakisan pada pemasangan dan selekoh. Di bawah 3 inci, had praktikal adalah lebih hampir kepada 1.5–1.8 m/s sebelum bunyi bising dan risiko hakisan meningkat secara tidak boleh diterima. Had ini digunakan untuk kedua-dua seni bina penyejukan tetapi mencipta hasil saiz yang sangat berbeza.

Dalam sistem D2C, kadar aliran ditentukan oleh beban haba setiap plat sejuk. Apabila TDP cip (Kuasa Reka Bentuk Termal) meningkatkan - GPU H100 moden beroperasi pada 700W TDP, dengan-pemecut generasi seterusnya diunjurkan pada 1,000W+ - permintaan aliran bagi setiap plat sejuk meningkat secara berkadar. Rak 50 kW dengan penyejukan D2C mungkin memerlukan 8–12 liter seminit penyejuk pada manifold rak, diedarkan pada 8 hingga 16 plat sejuk individu. Ini mendorong keperluan untuk pengimbangan hidraulik yang berhati-hati: plat sejuk secara selari mesti berkongsi aliran secara saksama, atau cip terpanas - biasanya yang berada di hujung cawangan manifold - akan kebuluran kapasiti penyejukan.

Dalam sistem rendaman, gelung paip luaran membawa beban haba tangki penuh, tetapi pada halaju dan tekanan yang jauh lebih rendah kerana mekanisme pemanduan di dalam tangki adalah perolakan dan pengepaman-rendah, bukan aliran tekanan tinggi-terpaksa. Tangki rendaman 250 kW biasanya hanya memerlukan 20–30 liter seminit melalui gelung penukar haba luaran, pada tekanan sistem jarang melebihi 2–3 bar.

Keputusan penghalaan overhed berbanding bawah lantai juga mempengaruhi saiz. Panduan ASHRAE mencatatkan bahawa larian paip bawah lantai mesti mengambil kira ketebalan penebat dan kelegaan silang silang paip - menambah 50mm pada diameter paip apabila mengambil kira balut penebat ialah ralat perancangan biasa yang mewujudkan konflik penyelarasan dengan susun atur jubin lantai-tinggi.

 

4. Injap Pengasingan, Penapis dan Kawalan Kebocoran: Butiran Spesifikasi Yang Melindungi Masa Beroperasi

Di sinilah spesifikasi paip secara langsung menentukan daya tahan operasi, dan di mana kebanyakan dokumen spesifikasi ditaja jamin.

Untuk sistem D2C, setiap rak mesti mempunyai injap pengasing pada kedua-dua kaki bekalan dan pemulangan, membolehkan rak tunggal diasingkan dan disalirkan untuk penyelenggaraan tanpa menutup rak bersebelahan. Jenis injap pilihan untuk aplikasi ini ialah aInjap Bebola Berulir 3 Kepingdalam keluli tahan karat 304 atau 316. Tiga-reka bentuk badan adalah penting di sini: tidak seperti satu-kepingan atau dua-injap, ia boleh dibuka pada tempatnya - tanpa memotong paip atau mengalihkan badan injap daripada talian - untuk menggantikan pengedap atau membersihkan tempat duduk. Dalam persekitaran pusat data langsung yang meminimumkan masa henti rak adalah terpenting,-kebolehkhidmatan dalam talian ini ialah kelebihan operasi yang bermakna, bukan kemewahan spesifikasi.

Di hulu setiap manifold rak, Penapis Y Keluli Tahan Karat diperlukan untuk melindungi saluran mikro-plat sejuk daripada pencemaran zarah. Geometri plat sejuk untuk GPU-berprestasi tinggi menggunakan lebar saluran sekecil 0.5–1.0mm; zarah 200 mikron boleh menyekat sebahagian saluran dan mencipta tempat panas setempat yang mungkin tidak dapat ditangkap oleh pemantauan haba sehingga pendikitan cip bermula. Tentukan penapis dengan penarafan mesh 50 mikron atau lebih halus pada gelung TCS, mengikut garis panduan kualiti air ASHRAE TC 9.9.

Pada kaki belakang, Injap Semak Keluli Tahan Karat menghalang aliran songsang melalui penukar haba CDU apabila rak diasingkan atau pam melakukan - peristiwa aliran balik yang boleh memasukkan cecair suam ke dalam pengepala bekalan dan meningkatkan suhu penyejuk di seluruh baris sebelum kawalan bertindak balas.

Untuk pelayan-kepada-sambungan manifold, nyatakan-putus cepat{3}}pemasangan putus sambungan dengan tumpahan maksimum yang dibenarkan sebanyak 1 sentimeter padu bagi setiap kitaran putus sambungan, selaras dengan piawaian sambungan OCP (Open Compute Project). Segmen hos fleksibel pada sambungan ini mesti diikat dengan pengapit tambahan pada selang 150mm untuk mengelakkan-kejatuhan tekanan akibat kendur dan tegasan pada benang pemasangan.

Untuk sistem rendaman, spesifikasi pengasingan adalah lebih mudah tetapi tidak remeh. Setiap tangki memerlukan bekalan dan kembali injap pengasingan bersaiz untuk aliran tangki penuh, ditambah dengan port sampel untuk pemantauan kualiti bendalir. Nyatakan sambungan gelung luaran dalam bahan yang serasi dengan bendalir dielektrik tertentu - sahkan keserasian dengan pembekal bendalir secara bertulis sebelum memuktamadkan spesifikasi, kerana rumusan bendalir proprietari berbeza-beza.

Kabel pengesan kebocoran hendaklah dihalakan sepanjang keseluruhan saluran paip bekalan D2C, diletakkan pada titik paling rendah yang boleh diakses setiap dulang paip atau dulang kabel. Untuk sistem rendaman, pengesan kebocoran-titik pada setiap pangkalan tangki dan di CDU adalah mencukupi, memandangkan sambungan paip luaran adalah sedikit dan keterlihatan-tinggi.

 

 

Injap Bebola Berulir Leadtek 3 Keping

 

5. Senarai Semak Spesifikasi Praktikal Sebelum Anda Keluarkan untuk Pembinaan

Sebelum spesifikasi paip anda meninggalkan pasukan kejuruteraan, sahkan perkara berikut terhadap seni bina penyejukan pilihan anda:

Pematuhan bahan: Semua logam yang dibasahi disahkan bebas daripada aloi zink dan aluminium (D2C); semua elastomer disahkan serasi dengan kimia bendalir dielektrik (perendaman)

Semakan halaju: Maksimum 2.1 m/s pada paip Lebih besar daripada atau sama dengan diameter 3", setiap ASHRAE TC 9.6

Injap pengasingan: Satu Injap Bola Berulir 3 Keping setiap rak, bekalan dan pemulangan, dengan-kebolehservisan talian (D2C)

Peringkat penapis: Kurang daripada atau sama dengan 50 mikron mesh pada bekalan TCS, hulu setiap manifold rak (D2C)

Periksa penempatan injap: Kaki pemulangan CDU, setiap cawangan pemulangan rak (D2C)

Spesifikasi cepat-putuskan sambungan: Pecah-kering, Kurang daripada atau sama dengan tumpahan 1cc, patuh-OCP (D2C)

Pengesanan kebocoran: Kabel berterusan pada semua larian bekalan (D2C); penderia titik pada dasar tangki dan CDU (rendam)

Pembersihan bawah lantai: OD paip ditambah penebat ditambah kelegaan silang 50mm disahkan dalam model lompang lantai

Pelan rawatan air: Tapak-program kimia khusus digunakan sebelum pengisian sistem, dengan protokol pemantauan berterusan ditetapkan

 

Kesimpulan: Tentukan Sistem Paip untuk Memadankan Seni Bina Penyejukan, Bukan Sebaliknya

Keputusan teknologi penyejukan dan spesifikasi paip bukanlah langkah berurutan - ia adalah keputusan kejuruteraan bersepadu tunggal. Pilihan antara rendaman dan penyejukan D2C menetapkan logik hidraulik, kekangan bahan, strategi pengasingan dan profil risiko kebocoran keseluruhan sistem bendalir anda. Cuba untuk menyesuaikan spesifikasi paip hidronik HVAC generik kepada sama ada seni bina akan menghasilkan sistem yang berprestasi rendah dari segi operasi dan mewujudkan pendedahan penyelenggaraan yang tidak perlu.

Libatkan spesifikasi paip anda pada reka bentuk skematik, di samping pemilihan seni bina yang menyejukkan. Gunakan ASHRAE TC 9.6 dan TC 9.9 sebagai rangka kerja pematuhan garis dasar anda dan sahkan setiap pemilihan bahan terhadap kimia bendalir sebenar dalam sistem anda - bukan andaian "air" generik. 30 minit yang dibelanjakan untuk mendapatkan jenis injap pengasingan dan penarafan jejaring penapis tepat pada peringkat spesifikasi akan menjimatkan lebih daripada 30 minit dalam masa henti masa hadapan.

 

Soalan Lazim

S: Bolehkah saya menggunakan paip keluli karbon HVAC standard untuk terus-ke-gelung penyejukan cip?

Keluli karbon digunakan dalam kemudahan-gelung air sejuk sisi (FWS), tetapi ia tidak sesuai untuk gelung Sistem Penyejukan Teknologi (TCS) yang berfungsi secara langsung pada plat sejuk. Gelung TCS mengalirkan air yang sangat tulen dengan kandungan ionik yang rendah, yang lebih menghakis kepada keluli karbon daripada air HVAC yang dirawat. Tentukan keluli tahan karat 304 atau 316 untuk semua paip dan kelengkapan gelung TCS.

S: Mengapa pengilang CDU saya menentukan saiz sambungan paip yang berbeza daripada vendor plat sejuk saya?

CDU dan plat sejuk selalunya diperoleh daripada pengeluar yang berbeza dan direka bentuk untuk andaian rintangan aliran dalaman yang berbeza. Ketakpadanan saiz sambungan ialah masalah pengimbangan hidraulik: jika CDU menjangkakan 10 L/min pada 2 bar dan plat sejuk secara kolektif memerlukan 14 L/min untuk mengekalkan suhu simpang cip, tiada spesifikasi vendor yang salah - reka bentuk sistem tidak mendamaikannya. Model hidraulik gelung TCS penuh, dari alur keluar CDU ke setiap plat sejuk dan belakang, harus dilengkapkan sebelum memuktamadkan sebarang saiz sambungan.

S: Berapa kerapkah penapis Y perlu dibersihkan pada gelung penyejukan D2C?

Semasa 90 hari pertama operasi, periksa bakul penapis setiap bulan - sistem paip baharu menumpahkan zarah apabila salutan paip salutan dan kelengkapan mendap. Selepas tempoh rehat-, pemeriksaan suku tahunan biasanya mencukupi untuk-sistem gelung tertutup dengan pemantauan kualiti air yang berterusan. Jika CDU anda menggabungkan penderia tekanan pembezaan merentas penapis, tetapkan penggera pada delta 0.3 bar-P sebagai garis dasar-bakul bersih.

S: Adakah paip penyejukan rendaman lebih mudah untuk ditentukan daripada D2C?

Rangkaian paip luaran untuk penyejukan rendaman adalah lebih mudah - lebih sedikit titik sambungan, tekanan lebih rendah dan tiada pengedaran manifold aras-rak. Walau bagaimanapun, spesifikasi bahan adalah lebih kompleks kerana keserasian cecair dielektrik mesti disahkan untuk setiap elastomer, gasket dan penyambung fleksibel dalam sistem. Mod kegagalan untuk mendapatkan keserasian bahan yang salah dalam sistem rendaman adalah perlahan dan sukar untuk dikesan: degradasi pengedap selama 12–18 bulan, diikuti oleh kehilangan cecair dan pencemaran secara beransur-ansur, dan bukannya peristiwa kebocoran serta-merta dan kelihatan yang dihasilkan oleh sistem D2C.

S: Apakah ketinggian lompang lantai minimum yang diperlukan untuk paip penyejuk D2C berjalan di bawah lantai yang dinaikkan?

Panduan ASHRAE tidak menetapkan minimum sejagat, kerana ia bergantung pada diameter paip, spesifikasi penebat dan sama ada paip bersilang antara satu sama lain. Peraturan perancangan praktikal adalah untuk membenarkan paip OD terbesar dalam larian, ditambah 75mm penebat pada semua sisi, ditambah kelegaan 50mm di atas untuk paip silang, ditambah 25mm di bawah untuk sokongan. Untuk bekalan utama 4-inci dengan penebat 25mm, ini menghasilkan lompang lantai minimum kira-kira 300mm - lebih besar daripada lompang 250mm biasa dalam pusat data tingkat tinggi warisan, yang merupakan kekangan pengubahsuaian yang patut dikenal pasti lebih awal.