Sukeljahutus vs. Otse-kiibi jahutus-: mida see teie torustiku spetsifikatsioonide jaoks tähendab

Sissejuhatus: otsus, mis juhtub liiga hilja

Enamik andmekeskuste insenere teeb jahutustehnoloogia valiku - immersiooniga või otse--kiibile - püstitiheduse eesmärkide ja kapitalieelarve alusel. Torustiku spetsifikatsioon tuleb hiljem, sageli käsitletakse seda pigem teostusdetaili kui projekteerimisjuhina. See järjestamine on viga.

Teie valitud jahutusarhitektuuri ümber ehitatud vedelikusüsteem ei ole omavahel asendatav. Torustiku spetsifikatsioon, mis on kirjutatud otse-kiibile- (D2C) külm-külmplaadi jahutamiseks, ebaõnnestub - sõna otseses mõttes ja töös -, kui see paigaldatakse ühefaasilisele-kümblusrežiimile ja vastupidi. Kuna GPU racki tihedus ületab nüüd rutiinselt 50 kW ja tehisintellekti töökoormus ulatub 100 kW poole riiuli kohta, ei ole torude spetsifikatsiooni õigeks määramine skemaatilise projekteerimisetapis enam kohustuslik. Üksainus leke D2C-süsteemis võib sekunditega maha võtta terve 400 000 dollari suuruse GPU riistvara riiuli.

See juhend on kirjutatud mehaanika- ja sanitaartehnilistele inseneridele, kes on juba teinud (või teevad) jahutusarhitektuuri otsuse ja peavad selle valiku muutma kaitstavaks ASHRAE{0}}ühilduvaks torustiku spetsifikatsiooniks.

 

 

Otse kiibile vedelikjahutusega andmekeskuse GPU rack CDU

 

1. Kaks arhitektuuri, kaks täiesti erinevat vedelikuahela loogikat

Enne torude ajakava puudutamist mõistke, et sukeljahutus ja D2C töötavad põhimõtteliselt erinevatel hüdraulilistel põhimõtetel.

Otse-kiibile-(D2C)tsirkuleerib vedelat - tavaliselt deioniseeritud vett või vesi-glükoolisegu - otse protsessoritele, GPU-dele ja ASIC-dele paigaldatud külmplaatide kaudu. Soojus neeldub kiibi pinnal ja kantakse jahutusvedeliku jaotusseadmesse (CDU), mis vahetab selle rajatise veesüsteemiga. Tulemuseks on tihe, survestatud võrk väikese-läbimõõduga torudest, kollektoritest, kiir-lahtiühendamisliitmikest ja külmplaatidest, mis kõik peavad töötama hüdraulilises tasakaalus üheaegselt.

Ühefaasiline{0}}kümblusjahutusuputab terved serveriplaadid paagis olevasse dielektrilisse vedelikku -, mis on tavaliselt sünteetiline süsivesinik või tehniline vedelik -. Soojus kandub kõikidelt komponentidelt vedelikku, mis seejärel pumbatakse läbi välise soojusvaheti. Väline toruvõrk on minimaalne: sisuliselt kaks ühendust paagi kohta (toite- ja tagasivoolu), mis kulgevad CDU või rajatise jahutuskontuuriga.

Arhitektuurne erinevus on karm: D2C jaotab hüdraulilise väljakutse kümnete ühenduspunktide vahel riiuli kohta; keelekümblus koondab selle lihtsaks, madala{1}rõhuga välisahelaks. Kõik allavoolu teie torustiku spetsifikatsioonis tuleneb sellest eristusest.

 

2. Torumaterjali valik: kus ASHRAE määrab piiri

ASHRAE TC 9.9 ja TC 9.6 on materjalide ühilduvuse kohta selgesõnalised. D2C veepõhiste jahutuskontuuride puhul keelavad juhised tsingi, alumiiniumi ja messingi, mis sisaldavad üle 15% tsinki -, mis kõik kiirendavad galvaanilist korrosiooni töödeldud vee juuresolekul. Praktiliselt välistab see standardsed kollasest messingist liitmikud ja tsingitud terastoru, mis jäävad HVAC hüdrosüsteemides tavaliseks.

Tehnoloogilise jahutussüsteemi (TCS) ahela jaoks - sekundaarne ahel, mis teenindab otse külmplaate -304 või 316 roostevaba terason standardne spetsifikatsioon. TCS-i silmus juhib tavaliselt deioniseeritud või kõrgelt töödeldud vett, mis on tegelikult korrosiooni suhtes agressiivsem kui kommunaalvesi, kuna sellel pole peaaegu mingit puhverdusvõimet. Iga riiuli juures on eraldusventiil, mis on määratud süsteemi töörõhu jaoks ja mis on valmistatud roostevabast terasest 316, nii tavahoolduseks kui ka hädaolukorras lekete isoleerimiseks.

Sukeljahutuse puhul nihkub materjali väljakutse täielikult. Dielektriline vedelik on enamiku metallide suhtes keemiliselt inertne, kuid see ründab agressiivselt elastomeere - standard EPDM ja Buna-N. HVAC-rakendustes kasutatavad tihendid paisuvad ja lagunevad kuude jooksul pärast kokkupuudet süsivesinike-põhiste dielektriliste vedelikega. Torumaterjal ise (roostevaba, süsinikteras) on üldiselt ühilduv, kuid iga tihend, O-rõngas ja painduv ühendus välisahelas peavad olema määratletud PTFE või fluoropolümeermaterjalina, mis on määratud konkreetse kasutatava vedeliku jaoks.

 

3. Toru suurus, voolukiirus ja rõhulangus

ASHRAE TC 9.6 määrab vedeliku maksimaalseks kiiruseks2,1 m/s torude läbimõõduga üle 3 tollierosiooni vältimiseks liitmike ja paindekohtades. Alla 3 tolli on praktiline piirmäär lähemal 1,5–1,8 m/s, enne kui müra ja erosioonirisk suureneb lubamatult. Need piirangud kehtivad mõlema jahutusarhitektuuri kohta, kuid loovad väga erinevaid suurustulemusi.

D2C süsteemides määrab voolukiiruse iga külmplaadi soojuskoormus. Kuna kiibi TDP (termilise disaini võimsus) suureneb -, kaasaegsed H100 GPU-d töötavad 700 W TDP-ga, järgmise -põlvkonna kiirenditega, mille võimsus on 1000 W+ -, suureneb vooluvajadus külmplaadi kohta proportsionaalselt. D2C-jahutusega 50 kW rack võib vajada 8–12 liitrit minutis jahutusvedelikku riiulikollektoris, mis on jaotatud 8–16 üksikule külmplaadile. See suurendab vajadust hoolika hüdraulilise tasakaalustamise järele: paralleelselt paiknevad külmad plaadid peavad voolu võrdselt jagama, vastasel juhul jäävad kõige kuumemad laastud -, mis tavaliselt asuvad kollektori haru - otsas, jahutusvõimsusest ilma.

Sukeldussüsteemides kannab välimine torusilmus kogu paagi soojuskoormust, kuid palju väiksema kiiruse ja rõhuga, kuna paagi sees olev ajamimehhanism on konvektsioon ja väikese kiirusega pumpamine, mitte sunnitud kõrge{1}survevool. 250 kW sukelpaak vajab tavaliselt ainult 20–30 liitrit minutis läbi välise soojusvaheti kontuuri, süsteemirõhu korral, mis harva ületab 2–3 baari.

Üldkulude ja põrandaaluse marsruutimise otsus mõjutab ka suurust. ASHRAE juhised märgivad, et põrandaalused torujuhtmed peavad arvestama isolatsiooni paksuse ja torude ristmiku vahekaugusega -, kui isolatsioonikatte arvestamisel toru läbimõõdule 50 mm lisamine on tavaline planeerimisviga, mis tekitab kooskõlastuskonflikte kõrgendatud-põrandaplaatide paigutusega.

 

4. Isolatsiooniventiilid, filtrid ja lekkekontroll: spetsifikatsiooni üksikasjad, mis kaitsevad tööaega

See on koht, kus torustiku spetsifikatsioonid määravad otseselt töökindluse ja kus enamik spetsifikatsioonidokumente on allkirjastatud.

D2C süsteemide jaoks, peab igal riiulil olema eraldusventiil nii toite- kui ka tagasivoolujalal, mis võimaldab hoolduseks eraldada ja tühjendada ühe riiuli ilma külgnevaid püstikuid sulgemata. Selle rakenduse eelistatud klapitüüp on a3-osaline keermestatud kuulkraan304 või 316 roostevabast terasest. Kolmes-osalises korpuses on siin kriitilise tähtsusega: erinevalt ühest-osast või kahest-osalisest ventiilist saab selle paigal lahti võtta - ilma toru lõikamata või ventiili korpust liinist - eemaldamata, et vahetada tihendeid või puhastada pesa. Reaalajas andmekeskuse keskkonnas, kus racki seisakuaja minimeerimine on ülimalt oluline, on see liinisisene hooldatavus oluline tööeelis, mitte spetsifikatsiooni luksus.

Igast hammaskollektorist ülesvoolu on vaja roostevabast terasest Y-sõela, et kaitsta külmplaadi mikro{0}}kanaleid tahkete osakeste eest. Suure jõudlusega GPU-de külmplaadi geomeetria{2}}kasutab 0,5–1,0 mm kitsaid kanaleid; 200-mikronine osake võib kanali osaliselt blokeerida ja tekitada lokaliseeritud kuuma koha, mida termiline seire ei pruugi tabada enne, kui kiibi pidurdamine algab. Vastavalt ASHRAE TC 9.9 veekvaliteedi juhistele määrake TCS-i ahelas kurnad, mille võrgusilma suurus on 50 mikronit või peenem.

Tagasivoolujalal takistab roostevabast terasest kontrollventiil tagasivoolu läbi CDU soojusvaheti, kui hammas on isoleeritud või pump rakendub - tagasivoolujuhtum, mis võib toitepäisesse tuua sooja vedeliku ja tõsta jahutusvedeliku temperatuuri kogu reas enne, kui juhtseadised reageerivad.

Serveri-to-kollektori ühenduste jaoks määrake OCP (Open Compute Project) ühendusstandarditele vastavad kuivad-kiire-katkestusliitmikud, mille maksimaalne lubatud mahavool on 1 kuupsentimeetrit lahtiühendamistsükli kohta. Nende ühenduste painduvad voolikusegmendid tuleb kinnitada lisaklambritega 150 mm intervalliga, et vältida nõtkumist{7}}indutseeritud rõhulangust ja kinnituskeerme pinget.

Sukeldussüsteemide jaoks, on isolatsiooni spetsifikatsioon lihtsam, kuid mitte triviaalne. Iga paak vajab täisvooluhulga jaoks etteande- ja tagasivoolu isolatsiooniventiilid ning prooviporti vedeliku kvaliteedi jälgimiseks. Täpsustage välised silmusühendused materjalist, mis ühildub konkreetse dielektrilise vedelikuga -. Kinnitage sobivus vedeliku tarnijaga kirjalikult enne spetsifikatsiooni lõplikku vormistamist, kuna patenteeritud vedeliku koostised on erinevad.

Lekketuvastuskaabel tuleb vedada piki D2C toitetorustiku kogupikkust, asetades iga torualuse või kaablialuse madalaimasse ligipääsetavasse kohta. Sukeldussüsteemide puhul piisab punkt-anduri lekkedetektoritest iga paagi põhja ja CDU juures, arvestades, et väliseid toruühendusi on vähe ja need on hästi{3}}nähtavad.

 

 

Leadteki 3-osaline keermestatud kuulkraan

 

5. Praktiliste spetsifikatsioonide kontrollnimekiri enne ehitustööde väljastamist

Enne kui teie torustiku spetsifikatsioonid inseneride meeskonnast lahkuvad, kontrollige valitud jahutusarhitektuuri suhtes järgmist.

Materjali vastavus: Kõik niisutatud metallid on kinnitatud tsingi- ja alumiiniumisulamite vabaks (D2C); kõik elastomeerid on kinnitatud dielektrilise vedeliku keemiaga (immersioon)

Kiiruse kontroll: maksimaalselt 2,1 m/s torude puhul, mille läbimõõt on suurem või võrdne sellega, ASHRAE TC 9.6 kohta

Isolatsiooniventiilid: üks 3-osaline keermestatud kuulkraan riiuli kohta, tarnimine ja tagastamine, koos -reahooldusega (D2C)

Kurna hinnang: TCS-i toitevõrk on väiksem või võrdne 50 mikroniga, igast hammaskollektorist ülesvoolu (D2C)

Kontrollige klapi asetust: CDU tagastusjalg, iga riiuli tagasiharu (D2C)

Kiire-ühenduse katkestamine: kuiv-paus, 1 cm3 leke või sellega võrdne, OCP-ühilduv (D2C)

Lekke tuvastamine: Pidev kaabel kõikidel toitekäikudel (D2C); punktiandurid paagi põhjas ja CDU (kümblus)

Põrandaalune kliirens: Toru OD pluss isolatsioon pluss 50 mm ristmiku kliirens on kinnitatud põranda tühimiku mudelis

Veepuhastusplaan: saidi-spetsiifiline keemiaprogramm, mis on sisse lülitatud enne süsteemi täitmist koos pideva jälgimisprotokolliga

 

Järeldus: määrake torusüsteem, et see sobiks jahutusarhitektuuriga, mitte vastupidi

Jahutustehnoloogia otsus ja torustiku spetsifikatsioon ei ole järjestikused sammud - need on üks integreeritud tehniline otsus. Valik sukeldus- ja D2C-jahutuse vahel määrab kogu teie vedelikusüsteemi hüdraulilise loogika, materjalipiirangud, isolatsioonistrateegia ja lekkeriski profiili. Kui proovite kohandada üldist HVAC-hüdrosüsteemi torude spetsifikatsiooni kummagi arhitektuuriga, tekib süsteem, mis toimib halvasti ja tekitab tarbetuid hooldustöid.

Kaasake oma torustiku spetsifikatsioonid skemaatilisele projekteerimisele ja jahutusarhitektuuri valikule. Kasutage ASHRAE TC 9.6 ja TC 9.9 baastaseme vastavusraamistikuna ja kontrollige iga materjali valikut oma süsteemi tegeliku vedelikukeemia suhtes -, mitte üldine "vee" eeldus. 30 minutit, mis kulub isolatsiooniventiili tüübi ja kurna võrgusilma määramiseks täpselt spetsifikatsioonifaasis, säästab märkimisväärselt rohkem kui 30 minutit tulevastes seisakutes.

 

KKK

K: Kas ma saan kasutada standardset HVAC-i süsinikterasest toru otse{0}}kiibile{1}}jahutuskontuuriks?

Süsinikterast kasutatakse rajatise -poolsetes (FWS) jahutatud veekontuurides, kuid see ei sobi tehnoloogia jahutussüsteemi (TCS) kontuuri jaoks, mis teenindab otse külmplaate. TCS-silmus juhib kõrgelt puhastatud madala ioonisisaldusega vett, mis on süsinikterasest söövitavam kui töödeldud HVAC-vesi. Määrake 304 või 316 roostevaba teras kõigi TCS-i silmustorustike ja liitmike jaoks.

K: Miks minu CDU tootja määrab erineva toruühenduse suuruse kui minu külmplaadi müüja?

CDU-d ja külmplaadid tarnitakse sageli erinevatelt tootjatelt ning need on loodud erinevate sisemise voolutakistuse eeldustega. Ühenduse suuruse mittevastavus on hüdraulilise tasakaalustamise probleem: kui CDU eeldab 10 l/min 2 baari juures ja külmplaadid vajavad ühiselt 14 l/min, et säilitada kiibiühenduste temperatuuri, pole kummagi müüja spetsifikatsioon vale - ei ole süsteemi ülesehitus neid ühildanud. Täieliku TCS-i ahela hüdrauliline mudel, CDU väljalaskeavast kuni iga külmplaadini ja tagasi, tuleb enne ühenduse suuruse lõplikku määramist valmis teha.

K: Kui tihti tuleks Y-sõelu D2C jahutuskontuuril puhastada?

Esimese 90 tööpäeva jooksul kontrollige iga kuu kurnakorve -, et uued torusüsteemid eemaldaksid osakesed, kui torukatted kõvenevad ja liitmikud settivad. Pärast vaheaega-piisab kvartaalne ülevaatus tavaliselt pideva veekvaliteedi seirega suletud-ahela süsteemide puhul. Kui teie CDU-l on üle kurna diferentsiaalrõhuandur, seadke häire korvi puhas-baasjooneks 0,3 baari delta-P.

K: Kas sukeljahutustorustiku määramine on lihtsam kui D2C?

Sukeljahutuse väline toruvõrk on oluliselt lihtsam - vähem ühenduspunkte, madalam rõhk ja puudub rack-tasandi kollektori jaotus. Materjali spetsifikatsioon on aga keerulisem, kuna dielektrilise vedeliku ühilduvust tuleb kontrollida süsteemi iga elastomeeri, tihendi ja painduva pistiku puhul. Sukeldussüsteemis materjali ühilduvuse valesti muutmise rike on aeglane ja raskesti tuvastatav: tihendi lagunemine 12–18 kuu jooksul, millele järgneb järkjärguline vedelikukadu ja saastumine, mitte vahetu ja nähtav lekkejuhtum, mida D2C süsteemid tekitavad.

K: Milline on minimaalne põranda tühimiku kõrgus, mis on vajalik D2C jahutustoru jaoks, mis kulgeb tõstetud põranda all?

ASHRAE juhised ei sea universaalset miinimumi, kuna see sõltub toru läbimõõdust, isolatsiooni spetsifikatsioonist ja sellest, kas torud ristuvad. Praktiline planeerimisreegel on lubada toru suurim läbimõõduga läbimõõt, pluss 75 mm isolatsiooni kõikidest külgedest, pluss 50 mm kliirens ülalpool risttorude jaoks, pluss 25 mm allpool tugede jaoks. 4-tollise 25 mm isolatsiooniga toitejuhtme korral annab see minimaalse põranda tühimiku ligikaudu 300 mm - võrra suuremaks kui 250 mm tühimik, mis on levinud kõrgendatud põrandaga andmekeskustes, mis on moderniseerimise piirang, mida tasub varakult tuvastada.