Μέτρηση της υποβάθμισης υγρών σε συστήματα ψύξης με βάση υγρή γλυκόλη για κέντρα δεδομένων

Πίνακας Περιεχομένων

• Εισαγωγή
• Συστήματα ψύξης και ψυκτικού μέσου
• Ψύξη με βάση το υγρό
• Ψύξη με υγρό απευθείας στο τσιπ
• Ψύξη με εμβάπτιση
• Παρακολούθηση και έλεγχος
• Rheonics αισθητήρες
• Εγκατάσταση αισθητήρα
• HPT-12G (ισχύει μόνο για SRV)
• IFC-34N (διαθέσιμες παραλλαγές για SRV και SRD)
• FET Tri-Clamp μπλουζάκι αγκώνα
• Αναφορές

Καθώς τα κέντρα δεδομένων κλιμακώνονται σε πυκνότητα και υπολογιστική ζήτηση, οι παραδοσιακές αρχιτεκτονικές ψύξης με αέρα δυσκολεύονται όλο και περισσότερο να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις θερμικής διαχείρισης, ενεργειακής απόδοσης και αξιοπιστίας. Η ψύξη με βρόχο ανακυκλοφορίας υγρών - χρησιμοποιώντας νερό ή μείγματα νερού-γλυκόλης ως κύριο μέσο μεταφοράς θερμότητας - έχει αναδειχθεί ως μια από τις πιο αποτελεσματικές και κλιμακούμενες λύσεις. Έχει καταστεί επομένως ζωτικής σημασίας η συνεχής παρακολούθηση της απόδοσης ψύξης, η οποία μπορεί να επιτευχθεί, μεταξύ άλλων μεθόδων, αξιολογώντας τα χαρακτηριστικά του ψυκτικού υγρού στη γραμμή. Χαρακτηριστικά όπως η θερμική υποβάθμιση, η συγκέντρωση γλυκόλης, η μόλυνση, η βιορύπανση, τα επίπεδα Brix, το σημείο πήξης κ.λπ., μπορούν να ανιχνευθούν σε άμεσες μετρήσεις με RheonicsΕνσωματωμένοι αισθητήρες πυκνότητας και ιξώδους.

Η βασική λειτουργία ενός συστήματος ψύξης είναι η απομάκρυνση της θερμότητας από μια θέση και η μεταφορά της σε μια άλλη, καθιστώντας την αρχική θέση ψυχρότερη. Η θερμότητα ρέει φυσικά από θερμότερες περιοχές σε ψυχρότερες περιοχές μέσω αγωγιμότητας (επαφή στερεού), συναγωγής (κίνηση ρευστού) και ακτινοβολίας (ηλεκτρομαγνητικά κύματα).

• Συστήματα Ψύξης: Αυτά τα συστήματα βασίζονται σε ένα ψυκτικό μέσο που υφίσταται αλλαγές φάσης — εξάτμιση για την απορρόφηση θερμότητας και συμπύκνωση για την απόρριψη θερμότητας — όπως στα ψυκτικά συγκροτήματα, τα κλιματιστικά και τις αντλίες θερμότητας.
• Συστήματα αισθητής θερμότητας: Αυτά τα συστήματα βασίζονται σε λογική μεταφορά θερμότητας χρησιμοποιώντας ψυκτικά υγρά ή αέρα αντί για ψυκτικά. Αυτά συνήθως αποτελούνται από δύο βρόχους:
• α. Ένας πρωτεύων βρόχος που χρησιμοποιεί ένα ρευστό για να απορροφήσει θερμότητα από την πηγή.
• β. Ένας δευτερεύων βρόχος που απομακρύνει θερμότητα από το θερμαινόμενο πρωτεύον ρευστό. Ο δευτερεύων βρόχος είναι συχνά ένα σύστημα ψύξης ή ένα εξωτερικό σύστημα απόρριψης θερμότητας, όπως πύργοι ψύξης ή ξηροί ψύκτες, οι οποίοι απελευθερώνουν τη θερμότητα στο περιβάλλον.

Το βασικό πλεονέκτημα της ψύξης με βάση το υγρό είναι ότι Το υγρό είναι πολύ πιο αποτελεσματικό από τον αέρα όσον αφορά τη μεταφορά θερμότητας. Αυτό κάνει ψύξη με βάση το καθαρό υγρό απαραίτητο για τα σύγχρονα κέντρα δεδομένων υψηλής πυκνότητας, ειδικά για εκείνα που υποστηρίζουν Τεχνητή Νοημοσύνη και Υπολογιστική Υψηλής Απόδοσης (HPC).

Οι βρόχοι ανακυκλοφορίας υγρών (LRL) προσφέρουν:

• Υψηλότερη θερμοχωρητικότητα σε σύγκριση με τον αέρα
• Χαμηλότερη ενέργεια άντλησης για την ίδια μεταφορά θερμότητας
• Μεγαλύτερη θερμική σταθερότητα
• Συμβατότητα με λύσεις ψύξης απευθείας στο τσιπ (D2C) και με λύσεις ψύξης με εμβάπτιση

Τόσο το D2C όσο και η ψύξη με εμβάπτιση είναι συστήματα ανακυκλοφορίας που χρησιμοποιούν έναν πρωτεύοντα βρόχο για την απορρόφηση θερμότητας και έναν δευτερεύοντα βρόχο για την απόρριψή της.

Η ψύξη D2C συνίσταται στην ανακυκλοφορία ψυκτικού υγρού απευθείας πάνω από τα πιο θερμά εξαρτήματα σε ένα κέντρο δεδομένων, συνήθως τις CPU και τις GPU, χρησιμοποιώντας κρύα πιάτα πάνω τους. Το υγρό που χρησιμοποιείται στον πρωτεύοντα και δευτερεύοντα βρόχο είναι είτε απιονισμένο (DI) καθαρό νερό είτε μείγμα αυτού με γλυκόλη.

Η προπυλενογλυκόλη (PG) είναι σήμερα το προτιμώμενο ψυκτικό μέσο για ανάμειξη με νερό, καθώς είναι μη τοξική, μη εύφλεκτη, δεν συμβάλλει στην υπερθέρμανση του πλανήτη και παρέχει βέλτιστη απόδοση σε σύγκριση με άλλες εναλλακτικές λύσεις δευτερογενούς ρευστού. Η PG έχει χαμηλότερη θερμική αγωγιμότητα και υψηλότερο ιξώδες από το καθαρό νερό, επομένως το μείγμα γλυκόλης-νερού θα δημιουργήσει χαμηλότερη ανταλλαγή θερμότητας και θα απαιτήσει περισσότερη ενέργεια για άντληση. Ωστόσο, η PG έχει χαμηλότερο σημείο πήξης και υψηλότερο σημείο βρασμού από το νερό, επομένως χρησιμοποιείται όταν υπάρχει κίνδυνος το απιονισμένο νερό να παγώσει ή να εξατμιστεί στη γραμμή. Η PG αποτρέπει επίσης τον σχηματισμό βακτηρίων στη γραμμή νερού.

Το D2C επιλέγεται συχνά για την ευκολότερη ενσωμάτωσή του σε υπάρχοντα, μεγάλης κλίμακας κέντρα δεδομένων (όπως τα Hyperscalers) όπου το υλικό IT έχει σχεδιαστεί για να λειτουργεί με τυπικό κρύο νερό ή εξειδικευμένα μη αγώγιμα υγρά και είναι επιθυμητή χαμηλότερη θερμοκρασία τροφοδοσίας για υψηλό περιθώριο ασφαλείας.

Η ψύξη με εμβάπτιση κερδίζει έδαφος στα κέντρα πολύ υψηλής πυκνότητας. Απαιτεί την πλήρη εμβάπτιση του κέντρου δεδομένων ή των racks των CPU και GPU σε ένα διηλεκτρικό υγρό, όπως ορυκτέλαιο ή συνθετικά υγρά. Στη συνέχεια, η θερμότητα μεταφέρεται από τα racks στο υγρό μέσω αγωγιμότητας και συναγωγής. Ο τρόπος με τον οποίο το υγρό ανακυκλώνεται για να διατηρηθεί η επιθυμητή θερμοκρασία για ψύξη καθορίζει τον τύπο της ψύξης με εμβάπτιση.

Η μονοφασική ψύξη με εμβάπτιση διατηρεί πάντα το ρευστό σε υγρή κατάσταση χρησιμοποιώντας έναν δευτερεύοντα βρόχο, συνήθως μέσω ενός εναλλάκτη θερμότητας, με υγρό ή αέρα. Μείγματα γλυκόλης-νερού είναι και πάλι συνηθισμένα στον δευτερεύοντα βρόχο.

Η διφασική ψύξη με εμβάπτιση μετατρέπει το ρευστό από ρευστό σε ατμό μέσω απαγωγής. Ένα πηνίο συμπυκνωτή στην κορυφή της δεξαμενής εμβάπτισης παγιδεύει τους υγρούς ατμούς και μειώνει τη θερμοκρασία τους χάρη σε έναν δευτερεύοντα βρόχο για να τους μετατρέψει ξανά σε υγρή φάση, έτσι ώστε το υγρό να μπορεί να πέσει ξανά στη δεξαμενή.

Η ψύξη με εμβάπτιση είναι ιδιαίτερα αποτελεσματική σε λειτουργία σε υψηλότερες θερμοκρασίες εισόδου ψυκτικού υγρού επειδή ολόκληρος ο διακομιστής είναι βυθισμένος στο νερό, παρέχοντας ομοιόμορφη ψύξη σε όλα τα εξαρτήματα και εξαλείφοντας τα θερμά σημεία. Αυτή η υψηλότερη θερμοκρασία λειτουργίας είναι ένας σημαντικός παράγοντας για την υψηλή ενεργειακή του απόδοση.

Ο έλεγχος των ψυκτικών υγρών βασίζεται στις Μονάδες Κατανομής Ψυκτικού (CDU). Αυτές είναι το κλειδί για τη διατήρηση της απόδοσης ψύξης διατηρώντας σταθερή κυκλοφορία, πίεση και κατανομή ροής. Είναι ενσωματωμένες με εξωτερικούς ελεγκτές για τη διαχείριση των ταχυτήτων της αντλίας, των βαλβίδων, των συναγερμών και της λογικής πλεονασμού.

Οι ενσωματωμένοι αισθητήρες είναι απαραίτητοι για την Πρόγνωση και τη Διαχείριση της Υγείας (PHM), επιτρέποντας στους χειριστές να παρακολουθούν απευθείας την υγεία και τη συγκέντρωση του ψυκτικού υγρού.

Βασικές παράμετροι που παρακολουθούνται στο όριο αναφοράς (LRL) (ειδικά το βρόχος γλυκόλης-νερού):

• Θερμοκρασία τροφοδοσίας/επιστροφής: Κρίσιμο για τον προσδιορισμό του θερμικού φορτίου και της απόδοσης του συστήματος
• Ρυθμός ροής και διαφορική πίεση αντλίας: Βασικοί δείκτες ενέργειας άντλησης (PUE) και πιθανά μπλοκαρίσματα (ρύπανση).
• Συγκέντρωση γλυκόλης: Αισθητήρες πυκνότητας και ιξώδους είναι χρήσιμα για την ακριβή παρακολούθηση του ποσοστού γλυκόλης. Αυτό είναι κρίσιμο επειδή:
• Επαληθεύει τη συγκέντρωση γλυκόλης και σημείο πήξης του ψυκτικού υγρού.
• Επιτρέπει τον υπολογισμό του πραγματικός ρυθμός ροής μάζας και διασφαλίζει ότι η αντλία δεν σπαταλά ενέργεια ξεπερνώντας το υπερβολικό ιξώδες.
• Αγωγιμότητα και Ποιότητα Νερού: Μετρά την καθαρότητα και το δυναμικό διάβρωσης του νερού (ειδικά σε βρόχους απιονισμένου νερού), καθώς ακόμη και ίχνη ρύπων μπορούν να οδηγήσουν σε ζημιά στα εξαρτήματα.

Rheonics Οι ενσωματωμένοι αισθητήρες πυκνότητας και ιξώδους βασίζονται σε μια τεχνολογία ισορροπημένου στρεπτικού συντονιστή (BTR) που μετρά τις ιδιότητες του ρευστού μέσω άμεσης επαφής και αξιολόγησης των επιδράσεων του ρευστού στη συχνότητα συντονισμού και την απόσβεση του συντονιστή.

Rheonics Οι ενσωματωμένοι αισθητήρες, όπως το ενσωματωμένο ιξωδόμετρο SRV και το ενσωματωμένο μετρητή πυκνότητας και ιξώδους SRD, είναι κατάλληλοι για την παρακολούθηση ρευστών μεταφοράς θερμότητας, όπως ψυκτικά υγρά γλυκόλης-νερού και ορυκτέλαια σε D2C και ψύξη με εμβάπτιση.

The Rheonics πλεονέκτημα είναι:

• Συμπαγές: Rheonics Οι αισθητήρες είναι μικροί και συμπαγείς, γεγονός που τους καθιστά ιδανικούς για ευέλικτη τοποθέτηση σε μικρούς χώρους, όπως ράφια, γραμμές ανακυκλοφορίας ψυκτικού και δεξαμενές εμβάπτισης.
• Ανθεκτικότητα: Ο αισθητήρας λειτουργεί ανεξάρτητα από τη ροή του ρευστού, τη χαμηλή θερμοκρασία ή τα πολυφασικά ρευστά: βρώμικο νερό, προϊόντα διάβρωσης, βιοφίλμ, διάσπαρτα σωματίδια μέσα στο ρευστό μπορούν να παρουσιαστούν ως μικρός θόρυβος στις μετρήσεις, ωστόσο, ο αισθητήρας είναι σε θέση να μετρήσει αξιόπιστα το ιξώδες και την πυκνότητα του ρευστού.
• Δεν απαιτείται συντήρηση: Δεν υπάρχει κινούμενο μέρος που μπορεί να προκαλέσει μετατόπιση κατά τη διάρκεια ζωής του αισθητήρα.

Ενσωματώστε το Rheonics αισθητήρα στον πολυμερή σωλήνα ή στους σωλήνες από ανοξείδωτο χάλυβα χρησιμοποιώντας Rheonics ενσωματωμένα κελιά ροής και συγκολλήσεις ή τυπική σύνδεση και φλάντζες.

Αυτή η μικρή κυψελίδα ροής έχει ελάχιστη απαίτηση όγκου υγρού και διαθέτει θύρες με αρσενικό σπείρωμα G1/2” στην είσοδο και την έξοδο. Η στεγανοποίηση επιτυγχάνεται με χρήση FKM ή FFKM (για υψηλή θερμοκρασία). O-Ring. Δείτε τη σελίδα προϊόντος.

Αυτό το κύτταρο ροής έχει διαθέσιμες παραλλαγές για Rheonics SRV και SRD. Διαθέτει θηλυκές θύρες NPT 3/4”, καθιστώντας την ιδανική επιλογή για μικρές γραμμές, ειδικά μεγέθους 3/4” ή 1”. Δείτε IFC-34N-SRV και IFC-34N-SRD.

Διατίθεται σε μεγέθη 1.5", 2", και 3", αυτό το αξεσουάρ χρησιμοποιεί Tri-Clamp συνδέσεις στην είσοδο, την έξοδο και τη θύρα του αισθητήρα. Δείτε τη σελίδα προϊόντος.

Τεμάχιο καρουλιού FTP Tee

Διαθέσιμο σε μεγέθη 2" ή μεγαλύτερα, αυτό το κελί τοποθετεί τον αισθητήρα κάθετα στη ροή του ρευστού διατηρώντας παράλληλα τις νεκρές ζώνες στο ελάχιστο. Δείτε τη σελίδα προϊόντος.

Άμεση εγκατάσταση του Rheonics Οι αισθητήρες SRV και SRD στις κύριες γραμμές ψυκτικού ή στις γραμμές τροφοδοσίας είναι δυνατοί με συγκολλήσεις όπως:

WOL-34NL (κατάλληλο για SRV και SRD)

HAW-12G-OTK (ισχύει για SRV και SRD), το FKM ή το FFKM (για υψηλή θερμοκρασία) χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία στεγανοποίησης σύνδεσης.

Κατανόηση των Μονάδων Κατανομής Ψυκτικού (CDU) για Ψύξη με Υγρό