Immersion Cooling vs. Beint-að-flísakælingu: hvað það þýðir fyrir pípuforskriftir þínar

Inngangur: Ákvörðunin sem gerist of seint

Flestir verkfræðingar gagnavera velja kælitækni sína - ídýfingu eða beint-í-flís - byggt á þéttleikamarkmiðum rekki og fjármagnskostnaði. Lagnaforskriftin kemur síðar, oft meðhöndluð sem útfærsluatriði frekar en hönnunardrif. Sú röðun er mistök.

Vökvakerfið sem þú byggir í kringum valinn kæliarkitektúr er ekki skiptanlegt. Pípuforskrift sem er skrifuð fyrir beina-til-flís (D2C) kalda-plötukælingu mun mistakast - bókstaflega og í notkun - ef hún er endurbyggð í einfasa niðurdýfingu, og öfugt. Þar sem þéttleiki GPU rekki fer nú venjulega yfir 50 kW og gervigreind vinnuálag ýtir í átt að 100 kW á rekki, er ekki lengur valfrjálst að fá pípuforskriftina rétt í skýringarmynd hönnunarstigsins. Einn leki í D2C kerfi getur tekið niður heilan rekki upp á $400.000 í GPU vélbúnaði á nokkrum sekúndum.

Þessi handbók er skrifuð fyrir véla- og pípuverkfræðinga sem hafa þegar tekið (eða eru að taka) ákvörðun um kæliarkitektúr og þurfa að þýða það val yfir í forsvaranlega, ASHRAE-samhæfðar lagnaforskriftir.

 

 

Beint á flís fljótandi kælingu gagnaver GPU rekki CDU

 

1. Tveir byggingarlistar, tvær gjörólíkar rökfræði vökvalykkja

Áður en þú snertir pípuáætlun skaltu skilja að dýfingarkæling og D2C starfa á grundvallaratriðum mismunandi vökvareglum.

Beint-í-flís (D2C)dreifir vökva - venjulega afjónuðu vatni eða vatns-glýkólblöndu - í gegnum kaldar plötur sem eru festar beint á örgjörva, GPU og ASIC. Hiti frásogast við flísyfirborðið og fluttur til kælivökvadreifingareiningar (CDU), sem skiptir honum út við vatnskerfi aðstöðunnar. Niðurstaðan er þétt netkerfi undir þrýstingi af pípum með litlum -þvermáli, dreifiskipum, hraðtengingum- og köldum plötum, sem öll verða að vinna í vökvajafnvægi samtímis.

Einfasa-dýpt kælingsetur heilu netþjónaborðin í kaf í rafvökva - venjulega tilbúið kolvetni eða vélrænan vökva - inni í tanki. Varmi flyst frá öllum íhlutum til vökvans, sem síðan er dælt í gegnum ytri varmaskipti. Ytra pípunetið er í lágmarki: í meginatriðum tvær tengingar á hvern tank (framboð og skil) sem liggja í CDU eða kælilykkju fyrir aðstöðu.

Byggingarmunurinn er áberandi: D2C dreifir vökvaáskoruninni yfir tugi tengipunkta á hverri rekki; immersion sameinar það í einfalda,-lágþrýstings ytri lykkju. Allt niðurstreymis í leiðslum þínum rennur frá þessari greinarmun.

 

2. Pípuefnisval: Þar sem ASHRAE setur mörkin

ASHRAE TC 9.9 og TC 9.6 eru skýr um efnissamhæfi. Fyrir D2C vatns-kælilykkjur banna leiðbeiningarnar sink, ál og kopar sem innihalda meira en 15% sink - sem allt flýtir fyrir galvanískri tæringu í návist meðhöndlaðs vatns. Í raun útilokar þetta staðlaðar gular koparfestingar og galvaniseruðu stálpípur sem eru enn algengar í loftræstikerfi.

Fyrir tæknikælikerfi (TCS) lykkju - aukalykkju sem þjónar kalda plötum beint -304 eða 316 ryðfríu stálier staðlað forskrift. TCS-lykkjan keyrir venjulega afjónað eða hámeðhöndlað vatn, sem er í raun árásargjarnara gagnvart tæringu en bæjarvatn vegna þess að það hefur nánast enga stuðpúðagetu. Einangrunarventill við hverja rekki, sem er metinn fyrir rekstrarþrýsting kerfisins og framleiddur úr 316 ryðfríu, er krafist bæði fyrir reglubundið viðhald og neyðarlekaeinangrun.

Fyrir niðurdýfandi kælingu færist efnisáskorunin algjörlega. Rafmagnsvökvinn er efnafræðilega óvirkur gagnvart flestum málmum, en hann ræðst hart á elastómer - staðlaðar EPDM og Buna-N þéttingar sem notaðar eru í loftræstikerfi munu bólgna og brotna niður innan nokkurra mánaða frá snertingu við rafvökva sem byggir á kolvetni-. Pípuefni sjálft (ryðfrítt, kolefnisstál) er almennt samhæft, en sérhver þétting, O-}hringur og sveigjanleg tenging í ytri lykkjunni verður að vera tilgreind sem PTFE eða flúorfjölliða efni sem er metið fyrir þann vökva sem er í notkun.

 

3. Pípustærð, flæðihraði og þrýstingsfall

ASHRAE TC 9.6 setur hámarks vökvahraða upp á2,1 m/s fyrir pípuþvermál stærri en 3 tommurtil að koma í veg fyrir rof við festingar og beygjur. Undir 3 tommum eru hagnýt mörk nær 1,5–1,8 m/s áður en hávaða- og rofhætta eykst óviðunandi. Þessi mörk eiga við um bæði kæliarkitektúra en skapa mjög mismunandi stærðarútkomu.

Í D2C kerfum er rennslishraði ráðist af hitaálagi hverrar köldu plötu. Eftir því sem flís TDP (Thermal Design Power) eykst - nútíma H100 GPUs starfa á 700W TDP, með næstu-kynslóð hröðum sem spáð er 1.000W+ -, eykst flæðisþörfin á hverja kalda plötu hlutfallslega. 50 kW rekki með D2C kælingu gæti þurft 8–12 lítra á mínútu af kælivökva á grindargreininni, dreift á 8 til 16 einstaka kalda plötur. Þetta ýtir undir þörfina fyrir vandlega vökvajafnvægi: kaldar plötur samhliða verða að deila flæðinu á réttan hátt, annars verða heitustu spónarnir - venjulega sveltir af kæligetu.

Í dýfingarkerfum ber ytri pípulykkjan hitaálagið á fullu tankinum, en á mun minni hraða og þrýstingi vegna þess að drifbúnaðurinn inni í tankinum er convection og lág-hraðadæling, ekki þvingað háþrýstingsflæði. 250 kW dýfkugeymir þarf venjulega aðeins 20–30 lítra á mínútu í gegnum ytri varmaskiptalykkjuna, við kerfisþrýsting sem fer sjaldan yfir 2–3 bör.

Ákvörðunin um leið á móti gólfi hefur einnig áhrif á stærð. ASHRAE leiðbeiningar benda á að pípuhlaup undir gólfi verða að taka tillit til einangrunarþykktar og pípuþverunarbils - og bæta 50 mm við pípuþvermál þegar tekið er tillit til einangrunarþynningar er algeng skipulagsvilla sem skapar samhæfingarárekstra við upphækkuð-gólfflísar.

 

4. Einangrunarlokar, síar og lekastýring: Forskriftin sem verndar spenntur

Þetta er þar sem lagnaforskriftir ákvarða beinlínis rekstrarþol og þar sem flest forskriftarskjöl eru undirrituð.

Fyrir D2C kerfi, hver rekki verður að vera með einangrunarloka á bæði framboðs- og afturfótum, sem gerir kleift að einangra eina rekki og tæma hana til viðhalds án þess að slökkva á aðliggjandi rekkum. Æskileg ventlagerð fyrir þetta forrit er aÞriggja stykki snittari kúluventillí 304 eða 316 ryðfríu stáli. Þriggja-hönnun húsbyggingarinnar er mikilvæg hér: ólíkt einum-hluta eða tveggja-lokum, er hægt að taka hana í sundur á sinn stað - án þess að skera pípuna eða fjarlægja ventilhús frá línunni - til að skipta um innsigli eða þrífa sætið. Í lifandi gagnaverumhverfi þar sem lágmarkstími í niðri í rekki er mikilvægur, er þetta -línuþjónustuhæfni þýðingarmikill rekstrarkostur, ekki forskriftarlúxus.

Uppstreymis við hverja rekkjugrein er þörf á ryðfríu stáli Y-síu til að vernda kaldplötu ör-rásir gegn mengun agna. Rúmfræði kaldplötu fyrir afkastamikil-GPU notar rásarbreidd allt að 0,5–1,0 mm; 200 míkróna ögn getur lokað rás að hluta og búið til staðbundinn heitan reit sem hitauppstreymi gæti ekki náð fyrr en inngjöf flísar hefst. Tilgreindu síar með möskvastiginu 50 míkron eða fínni á TCS lykkjunni, samkvæmt ASHRAE TC 9.9 viðmiðunarreglum um vatnsgæði.

Á afturfótinum kemur ryðfríu stáli eftirlitsventill í veg fyrir öfugt flæði í gegnum CDU-varmaskiptinn þegar rekki er einangruð eða dæla slær út - bakflæðistilvik sem getur leitt heitan vökva inn í aðveituhausinn og hækkað hitastig kælivökva yfir alla röðina áður en stjórntæki bregðast við.

Fyrir-til-þættir tengingar miðlara, tilgreindu þurr-brjótandi-tengihluti með hámarks leyfilegum leka upp á 1 rúmsentimetra á hverja aftengingarlotu, í samræmi við OCP (Open Compute Project) tengingarstaðla. Sveigjanlegir slönguhlutar við þessar tengingar verða að vera festar með viðbótarklemmum með 150 mm millibili til að koma í veg fyrir þrýstingsfall af völdum -falls og álagi á festingar.

Fyrir dýfingarkerfi, einangrunarforskriftin er einfaldari en ekki léttvæg. Hver tankur þarf aðrennslisloka og skilaeinangrunarloka sem eru að stærð fyrir fullt tankflæði, auk sýnishorns til að fylgjast með vökvagæðum. Tilgreindu ytri lykkjutengingar í efni sem er samhæft við tiltekna rafstraumvökvann - staðfestu skriflega samhæfni við vökvabirgi áður en gengið er frá forskriftinni, þar sem sérsamsetningar vökva eru mismunandi.

Lekaleitarsnúra ætti að liggja eftir allri lengd allra D2C aðveitulagna, staðsettur á lægsta aðgengilega stað hvers lagnabakka eða kapalbakka. Fyrir niðurdýfingarkerfi nægja-nemarlekaskynjarar við hvern tankbotn og við CDU, í ljósi þess að ytri píputengingar eru fáar og -sýnilegar.

 

 

Leadtek 3 stykki snittari kúluventill

 

5. Hagnýt gátlisti yfir forskriftir áður en þú gefur út fyrir byggingu

Áður en lagnaforskriftin þín yfirgefur verkfræðingateymið skaltu staðfesta eftirfarandi miðað við valinn kæliarkitektúr:

Efnissamræmi: Allir blautir málmar staðfestir lausir við sink og álblöndur (D2C); allar teygjur staðfestar samhæfðar við efnafræði rafvökva (ídýfing)

Hraðaskoðun: Hámark 2,1 m/s við rör sem eru stærri en eða jafnt og 3" þvermál, samkvæmt ASHRAE TC 9.6

Einangrunarlokar: Einn 3 stykki snittari kúluventill í hverri rekki, framboð og skil, með-línu þjónustugetu (D2C)

Strainer einkunn: Minna en eða jafnt og 50 míkron möskva á TCS framboði, fyrir ofan hverja rekkigrein (D2C)

Athugaðu staðsetningu loka: CDU afturleggur, hver rekki afturgrein (D2C)

Fljótleg-aftengingarforskrift: Þurrt-brot, minna en eða jafnt og 1cc leki, OCP-samhæft (D2C)

Lekaleit: Samfelldur kapall á öllum framboðsleiðum (D2C); benda skynjara á tank botni og CDU (ídýfa)

Gólfhreinsun: Pípu OD plús einangrun auk 50 mm millibilsúthreinsunar staðfest í gólflausri gerð

Vatnshreinsiáætlun: Vefsvæðis-sérstakt efnafræðiforrit tekið í notkun áður en kerfi fyllist, með áframhaldandi vöktunaraðferð tilgreind

 

Ályktun: Tilgreindu pípukerfið til að passa við kæliarkitektúrinn, ekki öfugt

Kælitækniákvörðunin og lagnaforskriftin eru ekki raðskref - þau eru ein samþætt verkfræðileg ákvörðun. Valið á milli dýfingar og D2C kælingar setur vökvakerfi, efnistakmarkanir, einangrunarstefnu og lekahættu fyrir allt vökvakerfið þitt. Að reyna að aðlaga almenna HVAC vatnsrafpípu að hvorum arkitektúrnum sem er mun framleiða kerfi sem gengur illa í rekstri og skapar óþarfa viðhaldsáhættu.

Notaðu leiðslur þínar við yfirlitshönnun ásamt vali á kæliarkitektúr. Notaðu ASHRAE TC 9.6 og TC 9.9 sem grunnlínusamræmisramma þína og staðfestu hvert efnisval gegn raunverulegri vökvaefnafræði í kerfinu þínu - ekki almenna "vatns" forsendur. Þessar 30 mínútur sem varið er í að fá einangrunarlokagerð og sigti möskva einkunn rétt á forskriftarstigi mun spara töluvert meira en 30 mínútur í framtíðinni.

 

Algengar spurningar

Sp.: Get ég notað staðlað loftræstikerfi úr kolefnisstáli fyrir beina-til-flískælingu?

Kolefnisstál er notað í -hlið (FWS) kælt vatnslykkjur, en það er ekki viðeigandi fyrir tæknikælikerfi (TCS) lykkjuna sem þjónar beint kalda plöturnar. TCS lykkjan keyrir mjög hreinsað vatn með lágu jónainnihaldi, sem er meira ætandi fyrir kolefnisstál en meðhöndlað loftræstivatn. Tilgreindu 304 eða 316 ryðfríu stáli fyrir allar TCS lykkjur og tengi.

Sp.: Af hverju tilgreinir CDU-framleiðandinn minn aðra píputengistærð en söluaðilinn minn með kaldplötu?

CDUs og kaldar plötur eru oft fengnar frá mismunandi framleiðendum og hönnuð með mismunandi innri flæðiþolsforsendur. Misræmi tengistærðar er vökvajafnvægisvandamál: ef CDU býst við 10 l/mín. við 2 bör og kalda plöturnar þurfa sameiginlega 14 l/mín. til að viðhalda hitastigi flísamóta, er forskrift hvorugs seljanda rangar - kerfishönnunin hefur ekki samræmt þær. Vökvalíkan af fullri TCS lykkju, frá CDU úttak til hverrar köldu plötu og til baka, ætti að vera lokið áður en gengið er frá tengingarstærð.

Sp.: Hversu oft ætti að þrífa Y-síur á D2C kælilykkju?

Á fyrstu 90 dögum notkunar skaltu skoða síukörfur mánaðarlega - ný lagnakerfi losa agnir þegar pípuhúð harðna og festingar setjast. Eftir hlé á-tímabilinu er ársfjórðungsleg skoðun venjulega nægjanleg fyrir lokuð-lykkjukerfi með áframhaldandi vöktun vatnsgæða. Ef CDU þinn er með mismunaþrýstingsskynjara yfir síuna skaltu stilla vekjara á 0,3 bör delta-P sem hreina-grunnlínu körfunnar.

Sp.: Er einfaldara að tilgreina dýfkkælilagnir en D2C?

Ytra lagnakerfi fyrir dýfkukælingu er verulega einfaldara - færri tengipunktar, lægri þrýstingur og engin rekki-dreifing. Hins vegar er efnislýsingin flóknari vegna þess að samhæfni rafvökva verður að vera staðfest fyrir hverja teygju, þéttingu og sveigjanlega tengi í kerfinu. Bilunaraðferðin við að misskilja efnissamhæfni í dýfingarkerfi er hægt og erfitt að greina: niðurbrot á innsigli á 12–18 mánuðum, fylgt eftir með hægfara vökvatapi og mengun, frekar en strax og sýnilegt lekatilvik sem D2C kerfi framleiða.

Sp.: Hver er lágmarkshæð á gólfi sem þarf fyrir D2C kælipípu sem liggur undir hækkuðu gólfi?

ASHRAE leiðbeiningar setja ekki algilt lágmark, þar sem það fer eftir pípuþvermáli, einangrunarforskriftum og hvort pípur krossa hvert annað. Hagnýt skipulagsregla er að gera ráð fyrir stærsta OD pípunnar í hlaupinu, auk 75 mm einangrunar á öllum hliðum, auk 50 mm úthreinsunar fyrir ofan fyrir krosslögn, auk 25 mm fyrir neðan fyrir stoðir. Fyrir 4-tommu rafveituveitu með 25 mm einangrun, gefur þetta lágmarksrými á gólfi sem er um það bil 300 mm - stærra en 250 mm tómið sem er algengt í eldri gagnaverum með hækkuðum hæðum, sem er endurnýjunarþvingun sem vert er að greina snemma.