Mjerenje degradacije fluida u sustavima hlađenja na bazi tekućeg glikola za podatkovne centre

Tablica sadržaja

• Uvod
• Sustavi za hlađenje i hlađenje
• Hlađenje na bazi tekućine
• Hlađenje tekućinom izravno u čip
• Uranjajuće hlađenje
• Praćenje i kontrola
• Rheonics senzori
• Ugradnja senzora
• HPT-12G (vrijedi samo za SRV)
• IFC-34N (dostupne su varijante za SRV i SRD)
• FET Tri-Clamp majica s naramenicama na lakat
• Reference

Kako se gustoća podatkovnih centara povećava i računalne potrebe, tradicionalne arhitekture hlađene zrakom sve se više bore s ispunjavanjem zahtjeva za upravljanje toplinom, energetskom učinkovitošću i pouzdanošću. Hlađenje tekućinom u recirkulacijskoj petlji - korištenjem vode ili smjesa vode i glikola kao primarnog medija za prijenos topline - pojavilo se kao jedno od najučinkovitijih i najskalabilnijih rješenja. Stoga je postalo ključno kontinuirano pratiti performanse hlađenja, što se, između ostalog, može postići procjenom karakteristika rashladne tekućine u liniji. Karakteristike poput toplinske razgradnje, koncentracije glikola, kontaminacije, biološkog obraštanja, Brixove razine, točke smrzavanja itd. mogu se pratiti do izravnih mjerenja s Rheonics'inline senzori gustoće i viskoznosti'.

Osnovna funkcija sustava za hlađenje je uklanjanje topline s jednog mjesta i njezin prijenos na drugo, čineći izvorno mjesto hladnijim. Toplina prirodno teče iz toplijih područja u hladnija područja putem provođenja (kontakt čvrstih tvari), konvekcije (kretanje tekućine) i zračenja (elektromagnetski valovi).

• Rashladni sustavi: Ovi sustavi oslanjaju se na rashladno sredstvo koje prolazi kroz fazne promjene - isparavanje za apsorpciju topline i kondenzaciju za odbijanje topline - kao što je to slučaj kod hladnjaka, klima uređaja i toplinskih pumpi.
• Sustavi osjetljivog grijanja: Ovi sustavi se oslanjaju na osjetni prijenos topline korištenjem rashladnih tekućina ili zraka umjesto rashladnih sredstava. Obično se sastoje od dva kruga:
• a. Primarni krug koji koristi fluid za apsorpciju topline iz izvora.
• b. Sekundarni krug koji odvodi toplinu iz zagrijanog primarnog fluida. Sekundarni krug je često rashladni sustav ili vanjski sustav za odvođenje topline, poput rashladnih tornjeva ili suhih hladnjaka, koji oslobađaju toplinu u okoliš.

Glavna prednost hlađenja na bazi tekućine je u tome što tekućina je puno učinkovitija od zraka kada je u pitanju prijenos topline. To čini čisto hlađenje na bazi tekućine ključno za moderne podatkovne centre visoke gustoće, posebno one koji podržavaju umjetnu inteligenciju i visokoučinkovito računalstvo (HPC).

Petlje za recirkulaciju tekućine (LRL) nude:

• Veći toplinski kapacitet u usporedbi sa zrakom
• Manja energija pumpanja za isti prijenos topline
• Veća toplinska stabilnost
• Kompatibilnost s rješenjima za direktno hlađenje čipa (D2C) i hlađenje uranjanjem

I D2C i uranjajuće hlađenje su recirkulacijski sustavi koji koriste primarnu petlju za apsorpciju topline i sekundarnu petlju za njezino odbijanje.

D2C hlađenje sastoji se od recirkulacije tekuće rashladne tekućine izravno preko najtoplijih komponenti u podatkovnom centru, obično CPU-a i GPU-a, koristeći hladne ploče na vrhu njih. Tekućina koja se koristi u primarnoj i sekundarnoj petlji je ili deionizirana (DI) čista voda ili njezina smjesa s glikolom.

Propilen glikol (PG) je danas preferirana rashladna tekućina koja se miješa s vodom jer je netoksična, nezapaljiva, ne doprinosi globalnom zagrijavanju i pruža optimalne performanse u usporedbi s drugim alternativnim tekućinama. PG ima nižu toplinsku vodljivost i veću viskoznost od čiste vode, pa će smjesa glikola i vode stvoriti nižu izmjenu topline i zahtijevati više energije za pumpanje. Međutim, PG ima nižu točku smrzavanja i višu točku vrelišta od vode, pa se koristi kada postoji rizik da se deionizirana voda smrzne ili ispari u vodu. PG također sprječava stvaranje bakterija u vodovodu.

D2C se često bira zbog lakše integracije u postojeće, velike podatkovne centre (poput hiperskalera) gdje je IT hardver dizajniran za rad sa standardnom hladnom vodom ili specijaliziranim neprovodljivim tekućinama, a niža temperatura dovoda je poželjna za visoku sigurnosnu marginu.

Imerzijsko hlađenje dobiva na popularnosti u centrima vrlo visoke gustoće. Zahtijeva potpuno uranjanje podatkovnog centra ili rackova CPU i GPU u dielektričnu tekućinu poput mineralnog ulja ili sintetičkih tekućina. Toplina se zatim prenosi iz rackova u tekućinu kondukcijom i konvekcijom. Način recirkulacije tekućine kako bi se održala željena temperatura za hlađenje definira vrstu imerzijskog hlađenja.

Jednofazno uranjanje u hlađenje uvijek održava fluid u tekućem stanju pomoću sekundarne petlje, obično kroz izmjenjivač topline, s tekućinom ili zrakom. Smjese glikola i vode ponovno su uobičajene u sekundarnoj petlji.

Dvofazno uranjanje hlađenjem ima promjenu fluida iz fluida u paru disipacijom. Kondenzatorska zavojnica na vrhu uranjajućeg spremnika hvata tekuću paru i smanjuje njezinu temperaturu zahvaljujući sekundarnoj petlji kako bi je ponovno pretvorila u tekuću fazu, tako da tekućina može ponovno pasti u spremnik.

Imerzijsko hlađenje je vrlo učinkovito pri radu na više temperature ulaznog rashladnog sredstva jer je cijeli poslužitelj uronjen, što osigurava ravnomjerno hlađenje svih komponenti i uklanja vruće točke. Ova viša radna temperatura glavni je čimbenik njegove visoke energetske učinkovitosti.

Upravljanje rashladnim tekućinama temelji se na jedinicama za distribuciju rashladne tekućine (CDU). One su ključne za održavanje učinkovitosti hlađenja održavanjem konstantne cirkulacije, tlaka i distribucije protoka. Integrirane su s vanjskim kontrolerima za upravljanje brzinama pumpe, ventilima, alarmima i logikom redundancije.

Ugrađeni senzori su ključni za prognozu i upravljanje zdravljem (PHM), omogućujući operaterima izravno praćenje zdravlja i koncentracije rashladne tekućine.

Ključni parametri koji se prate u LRL-u (posebno petlja glikola i vode):

• Temperatura dovoda/povrata: Ključno za određivanje toplinskog opterećenja i učinkovitosti sustava
• Protok i diferencijalni tlak pumpe: Ključni pokazatelji energije crpljenja (PUE) i potencijalnih blokada (obraštanja).
• Koncentracija glikola: Senzori gustoće i viskoznosti korisni su za precizno praćenje postotka glikola. To je ključno jer:
• Provjerava koncentraciju glikola i ledište rashladne tekućine.
• Omogućuje izračun stvarni maseni protok i osigurava da pumpa ne troši energiju na prevladavanje prekomjerne viskoznosti.
• Provodljivost i kvaliteta vode: Mjeri čistoću i potencijal korozije vode (posebno u deioniziranim vodenim petljama), jer čak i tragovi onečišćenja mogu dovesti do oštećenja komponenti.

Rheonics Senzori gustoće i viskoznosti u liniji temelje se na tehnologiji uravnoteženog torzijskog rezonatora (BTR) koja mjeri svojstva fluida izravnim kontaktom i procjenom utjecaja fluida na rezonantnu frekvenciju i prigušenje rezonatora.

Rheonics Linijski senzori, kao što su linijski viskozimetar SRV i linijski mjerač gustoće i viskoznosti SRD, prikladni su za praćenje tekućina za prijenos topline poput rashladnih tekućina na bazi glikola i vode te mineralnih ulja u D2C i hlađenju uranjanjem.

The Rheonics prednost su:

• Kompaktnost: Rheonics Senzorske sonde su male i kompaktne, što ih čini idealnim za fleksibilnu montažu u malim prostorima kao što su regali, cijevi za recirkulaciju rashladne tekućine i uronjeni spremnici.
• Robusnost: Senzor radi bez obzira na protok fluida, nisku temperaturu ili višefazne fluide: prljava voda, produkti korozije, biofilm, raspršene čestice unutar fluida mogu se pojaviti kao mali šum u očitanjima, no senzor je u stanju pouzdano mjeriti viskoznost i gustoću fluida.
• Nema održavanja: Nema pokretnih dijelova koji mogu generirati pomicanje tijekom radnog vijeka senzora.

Integrirajte Rheonics senzorsku sondu u polimernu cijev ili cijevi od nehrđajućeg čelika pomoću Rheonics linijske protočne ćelije i zavarivači ili standardni spoj i prirubnice.

Ova mala protočna ćelija ima minimalan zahtjev za volumenom tekućine i ima G1/2” muške navojne otvore na ulazu i izlazu. Brtvljenje se postiže pomoću FKM ili FFKM (za visoke temperature). O-Ring. Pogledajte stranicu proizvoda.

Ova protočna ćelija ima dostupne varijante za Rheonics SRV i SRD. Ima ženske priključke od 3/4” NPT, što ga čini idealnim izborom za male vodove, posebno veličine 3/4” ili 1”. Vidi IFC-34N-SRV i IFC-34N-SRD.

Dostupan u veličinama od 1.5”, 2” i 3” ovaj pribor koristi Tri-Clamp priključci na ulazu, izlazu i priključku sonde. Pogledajte stranicu proizvoda.

FTP T-komad kalema

Dostupna u veličinama od 2” ili većim, ova ćelija postavlja sondu okomito na protok tekućine, a pritom mrtve zone održava minimalnim. Pogledajte stranicu proizvoda.

Izravna instalacija Rheonics SRV i SRD sonde u glavnim ili dovodnim vodovima rashladne tekućine moguće su s weldoletima kao što su:

WOL-34NL (pogodno za SRV i SRD)

HAW-12G-OTK (vrijedi za SRV i SRD), FKM ili FFKM (za visoke temperature) koristi se za stvaranje brtve spoja.

Razumijevanje jedinica za distribuciju rashladne tekućine (CDU) za hlađenje tekućinom