Kuulkraanid otse-to-kiibile vedelikjahutuses: vooluhulga reguleerimise nõuete selgitamine

Kui andmekeskuse insener määrab 100 kW GPU-reaki jaoks jahutusseadmed, algab vestlus tavaliselt külmplaatide, CDU-de ja kollektori paigutusega. Klapid on järelmõte, kuni midagi läheb valesti. Üks valesti konfigureeritud isolatsioonipunkt võib sundida riiulit hooldusakna ajal täielikult välja lülitama. Klapp, mis ei suuda lekkele piisavalt kiiresti reageerida, võib leotada 300 000 dollari väärtuses kiirendeid. Hoone HVAC-süsteemi jaoks mõeldud voolu{7}}juhtimiskomponent loob rõhu tasakaalustamatuse, mis vähendab kiibi jõudlust mõne päeva jooksul pärast kasutuselevõttu.

Otsene-kiibile (D2C) vedelikjahutus -, kus jahutusvedelikku tsirkuleeritakse otse protsessoritele, graafikaprotsessoritele ja mälumoodulitele paigaldatud külmplaatide kaudu -, on muutunud nišipraktikast tavapäraseks vajaduseks. Ühe kiirendi kiibid hajutavad nüüd kuni 1200 W soojust ja hammas{8}}tasapinna tihedus ulatub tavaliselt 60 kW kuni 200 kW. Õhkjahutus ei suuda nende numbritega sammu pidada. Kuid ventilaatorite asendamine vedelikukontuuridega tähendab uue täppismehaaniliste komponentide kategooria kasutuselevõttu keskkonda, mis oli varem kuiv. Klapi õige valimine ei ole valikuline. Eksimine on kallis.

Selles artiklis selgitatakse, mida D2C jahutussüsteemid tegelikult kuulventiilidelt nõuavad, jaotades need funktsionaalsete rollide järgi, ning teisendab need nõudmised inseneride ja hankemeeskondade jaoks konkreetseteks spetsifikatsioonikriteeriumideks.

 

Andmekeskuse vedelikjahutus CDU süsteem

 

Kuidas D2C jahutusahelad on üles ehitatud

Enne klapinõuete käsitlemist aitab see mõista, kus D2C-süsteemis ventiilid asuvad.

Jahutusjaotusseade (CDU) toimib soojusvaheti ja pumbana ahela keskmes. See tõmbab sooja tagasivooluvett serveririiulitelt, vahetab soojust rajatise jahutatud-veevarustusega ja saadab konditsioneeritud jahutusvedeliku toitekollektorite kaudu tagasi igasse riiulisse. Iga riiuli sees hargneb sekundaarne kollektoripuu voolu üksikutele külmplaatidele. Igas hargnemispunktis ja ühenduses täidavad ventiilid ühte neljast erinevast funktsioonist: isoleerimine, möödaviigu lülitamine, voolu modulatsioon või hädaseiskamine.

Igal neist funktsioonidest on oma tehnilised nõuded ja mitte iga kuulventiili konstruktsioon ei vasta kõigile neljale.

 

Neli funktsionaalset rolli ja mida igaüks nõuab

1. Hoolduse ja koondamise isoleerimine

Kõige tavalisem kuulventiili rakendus D2C-süsteemides on hammas{1}}taseme isoleerimine. Kui serverisalv vajab väljavahetamist või kui külmplaat lekib, peavad tehnikud selle haru rõhu alandama ja tühjendama ilma ülejäänud ahelat sulgemata.

Hästi-konstrueeritud isolatsiooniarhitektuur asetab ventiilid nii toite- kui ka tagasivoolutorudele raami-to{2}}ühenduses. See ei ole koondamine iseenesest. Suuremate hüperskaala operaatorite patendid kirjeldavad kahe-klapi isolatsiooniskeeme, kus ülemine ja alumine kuulventiil töötavad sõltumatult, millest igaühel on oma lekkealus. Kui ülemine klapp ebaõnnestub, sulgub alumine. Salve sees olev lekkeandur suhtleb hoone haldussüsteemiga (BMS), et käivitada sekundaarne sulgemine automaatselt, ilma inimese sekkumiseta.

Selle rolli jaoks on kriitiline spetsifikatsioon täis-ava konstruktsioon, mis tähendab, et klapi ava siseläbimõõt vastab toru läbimõõdule. Vähendatud avaga-klapp põhjustab tarbetu rõhulanguse igas isolatsioonipunktis ja 20 või enama paralleelselt töötava külmaplaadiga riiulis langevad need tilgad kiiresti kokku.

Isolatsioonifunktsiooni spetsifikatsiooninõuded: ava -täielik geomeetria, klassi VI lekkereiting (tööstuse rangeim standard elastsete-klappide jaoks), 316 roostevabast terasest korpus korrosioonikindluse tagamiseks niisketes mehaanilistes ruumides ja BMS-i juhtsignaalidega integreeritav ajam.

2. Möödaviik ja silmuslülitamine

A 3-suunaline äärikuga kuulkraansaab hakkama ühe tehniliselt kõige nõudlikuma tööga D2C-süsteemides: jahutusvedeliku suunamine mitme vooluringi vahel olenevalt töötingimustest.

Vaba{0}}jahutuskonfiguratsioonis, kus ümbritseva õhu temperatuur on piisavalt madal, et mehaaniline jahutamine pole vajalik, suunab see konfiguratsioon toitevoolu ümber möödaviiguahela kaudu, jättes jahuti täielikult mööda ja säästes oluliselt energiat. Üleliigse jahutusarhitektuuri puhul suunab teine ​​port voolu primaarse ja ooterežiimi jahutusahela vahel, kui CDU lülitub välja võrguühenduseta.

Siin nõutav täpsus on suurem kui lihtne sisse- ja väljalülitamine. Klapp peab säilitama korduva jaotussuhte oma portide vahel tuhandete töötsüklite jooksul. Isegi mõnekraadine asenditriiv võib jahutusvedeliku jaotust piisavalt nihutada, et mõjutada laastuühenduse temperatuure. See muudab asenditagasisidetega elektrilise käitamise eelistatud valikuks käsitsi juhtimise asemel. Pneumaatiline täiturmehhanism, mis töötab poole-sekundiliste intervallidega, on hädaolukorras reageerimiseks piisavalt kiire, kuid pidevat moduleerimist nõudvates rakendustes kogub mehaanilist kulumist kiiremini.

Möödaviigu ja silmus{0}}lülitusfunktsiooni jaoks määrake iseloomuliku T-- või L--pordi avageomeetriaga klapp, 4–20 mA või 0–10 V alalisvoolu juhtimissisendiga elektriline täiturmehhanism ja positsiooni tagasiside, mis on ühendatud tagasi CDU halduskontrollerisse.

 

Leadteki 3-suunaline äärikuga kuulkraan

 

3. Rack-taseme voolu modulatsioon

Kõik andmekeskuse riiulid ei tööta samaaegselt sama soojuskoormusega. Täieliku tehisintellekti väljaõppe töökoormuse korral võtab tühikäiguserverite riiul palju vähem soojust kui sama riiul. Kui jahutusvedeliku vool on sõltumata serveri kasutamisest fikseeritud maksimaalsel kiirusel, tarbivad pumbad ööpäevaringselt energiat proportsionaalselt halvima-stsenaariumiga.

Dünaamiline voolujuhtimine tegeleb sellega. Arlingtoni Texase ülikooli uurimustöö demonstreeris voolu reguleerimise seadet, mis kasutas V-lõigatud kuulventiili, mis on ühendatud mikroservomootoriga ja mis moduleerib voolu serveririiuli tasemel reaalajas{2}}kasutamise alusel. Tühikäigul kogu riiulil vähendas süsteem pumpamisenergiat kuni 87%. Täiskoormusel avanes klapp täielikult, et tagada maksimaalne vooluhulk.

Kuulkraan V-cut (või V-notch) on spetsiaalselt loodud töö moduleerimiseks. Erinevalt tavalisest täis-avaga kuulist, mis on kas täielikult avatud või täielikult suletud, loob V-sänk võrdse-protsentuaalse voolukarakteristiku: klapi pöörlemise antud samm põhjustab voolukiiruse proportsionaalse muutuse, mitte absoluutse muutuse. See muudab ventiili ühilduvaks PID-i (proportsionaalne-integraalne-tuletis) juhtimisaasadega, kus kontroller reguleerib pidevalt vooluhulka, et hoida etteandetemperatuuri sihtpunkti.

4. Lekkereageerimine ja hädaseiskamine

Elektroonika jahutusvedelik on peamine probleem, mis takistab andmekeskustes vedelikjahutuse kiiremat kasutuselevõttu. Kaasaegsed D2C-süsteemid lahendavad selle autonoomse kaitsega: solenoid-käivitatavad kuulventiilid, mis on ühendatud lekketuvastusanduritega, mis katkestavad voolu millisekundite jooksul pärast niiskuse tuvastamist ühenduspunktis.

Hädaseiskamise puhul on käivitamise kiirus ja{0}}tõrgete ohutu käitumine olulisemad kui voolu modulatsiooni täpsus. Pneumaatilised ajamid on eelistatud, kuna need töötavad vähem kui poole sekundiga ja neid saab konfigureerida juhtsignaali kadumisel vedruga-naasma suletud asendisse. See tõrke-suletud käitumine kaitseb riistvara, kui juhtimissüsteem ise kaotab toite.

 

Rollide tõlkimine spetsifikatsioonideks

Enamik D2C-rakenduste klapispetsifikatsioone on alaspetsifikatsiooniga, kuna need on kopeeritud HVAC- või üldistest tööstuslikest mallidest. Järgmised kriteeriumid kehtivad spetsiaalselt D2C tollimaksu kohta.

Materjal:316 roostevabast terasest korpus ja viimistlus, mis ühilduvad deioniseeritud vee, vesi-glükoolisegude ja vedela-jahutusega andmehalli. 304 roostevaba korrodeeriva keskkonnaga, on madala-pingega liitmike jaoks vastuvõetavad, kuid seda ei soovitata kasutada esmase isolatsiooni jaoks.

Istme materjal:PTFE või TFM (parema mõõtmete stabiilsusega modifitseeritud PTFE) ühilduvuseks tavaliste D2C jahutusvedeliku keemiliste meetoditega ja pikaajaline tihendusjõudlus 5–15 PSI töödiferentsiaali juures, mis on tüüpiline rõhuaken D2C racki harus.

Ühenduste lõpp:Üleminek sanitaartorudele tänapäevastes serveriraamide konstruktsioonides tähendab, et paljud püstiku-nivooventiilid nõuavad nüüd keermestatud NPT või äärikühenduste asemel tri-klambrit või sarnaseid hügieenilisi otsaühendusi. Kolme eraldatava kereosaga 3-arvuline kuulventiili konfiguratsioon võimaldab istme vahetamist ilma ventiili liinilt eemaldamata, mis on oluline hoolduseelis tihedates riiulikeskkondades, kus juurdepääs on piiratud. Leadteki kolme{5}osaline seeria on loodud täpselt selle hooldusnõude järgi, kasutades täpset CNC-töödeldud 316 roostevabast terasest korpust, mis säilitavad mõõtmete täpsuse tänu pikendatud termilisele tsüklile.

Lekkeklass:Klass VI ANSI/FCI 70-2 kohta, mis on veerandpöördelise kuulventiiliga saavutatav rangeim lekkestandard.

Tsükli eluiga:Tehisintellekti andmekeskused töötavad pidevalt ja CDU möödaviiguahelate juhtventiilid võivad töötada sadu kordi päevas. Elektriliste{3}}klappide minimaalne tsüklireiting 500 000 käivitamist on mõistlik alammäär. Enne kohustuse võtmist kontrollige seda tootjaga ja võrrelge-eeldatud BMS-i juhtimissagedusega.

BMS-i integreerimine:D2C-süsteeme juhivad hoone juhtimissüsteemid, mis jälgivad temperatuuri, voolu ja rõhku kogu rajatises. Ventiilid peaksid aktsepteerima standardseid analoogjuhtimissignaale ja tagasiasendi tagasisidet sama protokolli alusel, et võimaldada suletud-ahela kontrollimist, kas klapp on tegelikult liikunud kästud asendisse.

 

Õige klapi konfiguratsiooni valimine asendi järgi

Mida laiemroostevabast terasest kuulventiilkategooria hõlmab laia valikut konfiguratsioone ja mitte iga konfiguratsioon ei sobi D2C ahela iga positsiooni jaoks.

CDU primaarses ühenduses, kus torude läbimõõt on suurim ja rõhud kõrgeimad, on äärikuga kuulventiilid käsitsi{0}}ratta käivitamisega tüüpilised harvaesinevaks isoleerimiseks. Racki kollektori tasemel on kompaktsed 2-- või 3-osalised elektriajamiga korpused praktilisemad, kuna riiulile juurdepääs on piiratud. Serverisalve tasemel, kus kiiresti lahtiühendatavad hooldatavad ajamid disainivad, on kolme klambriga otstega sanitaar-kuulventiilid muutumas tööstusstandardiks.

Üks valikupõhimõte kehtib olenemata asendist: klapi volitused, mis kirjeldavad, kui suur osa süsteemi kogurõhu erinevusest klapi reguleerib, peaks moodustama vähemalt 50% haru rõhulangust. Ebapiisava volitusega ventiilid ei saa tõhusalt moduleerida, kuna voolukäitumises domineerivad süsteemi muud takistused.

Leadtek Fluid, mis tegutseb 37 000 ruutmeetri suuruses tootmisüksuses Quzhous, Zhejiangis, toodab kõiki klapikonfiguratsioone, mida kasutatakse D2C süsteemi kihtides, alates äärikuga isolaatoritest CDU-s kuni sanitaarventiilideni külmplaadi harus. Üle 30-aastase täppisvalamise ja CNC-töötlemise kogemuse, ISO 9001 ja CE sertifikaadi ning 100 või enama sertifitseeritud kuulventiili variandiga, mis on välja töötatud-majasisese uurimis- ja arendustegevuse käigus, tarnib Leadtek D2C süsteemiintegraatoreid ja andmekeskuste operaatoreid enam kui 80 riigis.

 

Kokkuvõte ja tegevussoovitused

Otse-kiibile-jahutus ei ebaõnnestu, kuna külmplaadid on halvasti konstrueeritud. See ebaõnnestub jaotuskihis, kus rõhu tasakaalustamatus, ebapiisav isolatsioon ja aeglane hädaolukordadele reageerimine muudavad juhitavad sündmused kulukateks intsidentideks.

Enne D2C kuulventiilide ostutellimuse väljastamist kinnitage järgmist.

Täielik-ava geomeetria kõigis isolatsioonipunktides, et vältida rõhulange teket

Kolme-suunaline konfiguratsioon asendi tagasisidega igas möödaviigu või ahela-lülitusasendis

316 roostevabast terasest korpus ja TFM istme materjal üle riiuli teisese aasa

Tsükli eluea reiting on kontrollitud eeldatava BMS-i juhtimissageduse alusel

Klass VI lekkeklass mis tahes ventiili jaoks pidevas töös

Ühendusotsa tüüp ühtib riiulis kasutatava torustandardiga

Nende spetsifikatsioonide hankimine vahetult enne installimist on oluliselt odavam kui voolu tasakaalustamatuse probleemide diagnoosimine pärast serverite töötamist.

 

KKK

Mis vahe on kahe- ja kolmesuunalise äärikuga kuulventiilil D2C jahutussüsteemis?Kahekäigulisel ventiilil on üks sisend ja üks väljalaskeava ning see juhib sisse/välja või moduleerivat juhtimist ühes reas. Kolme-suunalisel disainil on kolm porti, mis võimaldavad suunata voogu kahe tee vahel (T-port) või kombineerida vooge kahest allikast (L-port). D2C-süsteemides teenindab see konfiguratsioon möödaviiguahelaid, koondamislülitust ja vabajahutuse ökonomaiseri juhtimist.

Miks eelistatakse vedelikjahutuskontuurides 316 roostevaba terast 304 asemel?316 roostevaba sisaldab molübdeeni, mis parandab märkimisväärselt vastupidavust kloriidi-indutseeritud täppide ja pragude korrosioonile. Andmekeskuse jahutusvesi, isegi kui seda on keemiliselt töödeldud, seab klapi sisemised osad tingimustesse, mida 304 saab piisavalt madala kontaktiga liitmike korral, kuid vähem usaldusväärselt kõrgete{5}}tsiklipesade ja pideva voolu korral.

Kui sageli tuleks D2C süsteemi kuulventiile kontrollida?Käsitsi isolatsiooniventiilid, mida kasutatakse ainult hoolduse ajal, nõuavad tavaliselt iga-aastast ülevaatust. Elektrilised-juhtventiilid, mis töötavad tsükliliselt BMS-i käsu all, peaksid järgima tootja tsükli-eluea reitingut, kusjuures istme kontroll on kavandatud 50% nimieest. Kolm{5}}osalist kerekonstruktsiooni lihtsustavad seda kontrolli, kuna kere eraldatakse istmele juurdepääsuks ilma liini demonteerimata.

Mida tähendab "klapi autoriteet" ja miks on see D2C voolu modulatsiooni jaoks oluline?Klapi võimsus on täielikult avatud klapi rõhulanguse ja harukontuuri kogu rõhulanguse suhe. Madala võimsusega klapp ei saa voolu tõhusalt reguleerida, kuna domineerivad ahela muud takistused. D2C harudes, mis töötavad diferentsiaalil 5–15 PSI, peaks juhtventiil moodustama vähemalt poole sellest rõhueelarvest täieliku -avatud voolu korral, et säilitada tähendusrikas modulatsioonivahemik.

Kas standardseid HVAC-kuulventiile saab kasutada otse-kiibi{1}}jahutusrakendustes?Mitte usaldusväärselt. Standardsed HVAC-ventiilid on ette nähtud palju suuremate voolukiiruste ja jämedama juhtimise jaoks, kui D2C riiuliharud nõuavad. Nende täiturmehhanismid on sageli CDU juhtimissüsteemi ajastuse jaoks liiga aeglased ja nende istmete materjalid ei pruugi ühilduda deioniseeritud jahutusvees kasutatavate korrosiooniinhibiitori pakettidega. D2C-ühilduvad ventiilid on valitud madala-rõhu erinevuse, kõrgete tsüklite, sanitaar- või korrosioonikindlate materjalide ja BMS-signaali ühilduvuse jaoks. Liiga suure HVAC-ventiili kasutamine D2C harus on CDU juhtimisahelates ebastabiilsuse jahtimise tavaline allikas.