Измерение степени деградации жидкости в системах охлаждения на основе жидкого гликоля для центров обработки данных.

Содержание

• Введение
• Системы охлаждения и охлаждения
• Жидкостное охлаждение
• Жидкостное охлаждение непосредственно в чипе
• Иммерсионное охлаждение
• Мониторинг и контроль
• Rheonics датчик
• Установка датчика
• HPT-12G (действительно только для SRV)
• IFC-34N (доступны варианты для SRV и SRD)
• FET Tri-Clamp локтевой тройник
• Референсы

По мере роста плотности и вычислительных мощностей центров обработки данных традиционные архитектуры с воздушным охлаждением все чаще сталкиваются с трудностями в обеспечении теплового регулирования, энергоэффективности и надежности. Охлаждение с помощью жидкостной рециркуляционной системы — с использованием воды или водно-гликолевых смесей в качестве основного теплоносителя — стало одним из наиболее эффективных и масштабируемых решений. Поэтому крайне важно постоянно контролировать эффективность охлаждения, что может быть достигнуто, среди прочих методов, путем оценки характеристик охлаждающей жидкости в системе. Такие характеристики, как термическая деградация, концентрация гликоля, загрязнение, биологическое обрастание, уровень Брикса, точка замерзания и т. д., могут быть определены путем прямых измерений. Rheonics«Встроенные датчики плотности и вязкости».

Основная функция системы охлаждения заключается в отводе тепла из одного места и передаче его в другое, делая исходное место холоднее. Тепло естественным образом перетекает из более теплых областей в более холодные посредством проводимости (твердый контакт), конвекции (движение жидкости) и излучения (электромагнитные волны).

• Холодильные системы: В этих системах используются хладагенты, претерпевающие фазовые переходы — испарение для поглощения тепла и конденсация для его отвода, — как, например, в чиллерах, кондиционерах и тепловых насосах.
• Системы использования явного тепла: Эти системы полагаются на передача явной теплоты В таких системах вместо хладагентов используются охлаждающие жидкости или воздух. Обычно они состоят из двух контуров:
• а. Первичный контур, использующий жидкость для поглощения тепла от источника.
• б. Вторичный контур, отводящий тепло от нагретой первичной рабочей жидкости. Вторичный контур часто представляет собой холодильную систему или внешнюю систему отвода тепла, такую ​​как градирни или сухие охладители, которые отводят тепло в окружающую среду.

Главное преимущество жидкостного охлаждения заключается в том, что Жидкость гораздо эффективнее воздуха Когда речь идет о теплопередаче. Это делает охлаждение на основе чистой жидкости крайне важен для современных центров обработки данных высокой плотности, особенно тех, которые поддерживают искусственный интеллект и высокопроизводительные вычисления (HPC).

Системы рециркуляции жидкости (LRL) предлагают:

• Более высокая теплоемкость по сравнению с воздухом
• Снижение энергозатрат на перекачку при одинаковом теплопередаче
• Повышенная термическая стабильность
• Совместимость как с системами прямого охлаждения (D2C), так и с системами иммерсионного охлаждения.

Как прямое охлаждение (D2C), так и иммерсионное охлаждение представляют собой системы рециркуляции, в которых основной контур поглощает тепло, а вторичный контур отводит его.

Система охлаждения D2C представляет собой рециркуляцию жидкого хладагента непосредственно над наиболее горячими компонентами в центре обработки данных, как правило, процессорами и видеокартами. холодные тарелки сверху на них. В качестве жидкости в первичном и вторичном контурах используется либо деионизированная чистая вода, либо ее смесь с гликолем.

В настоящее время пропиленгликоль (ПГ) является предпочтительным охлаждающим веществом для смешивания с водой, поскольку он нетоксичен, негорюч, не способствует глобальному потеплению и обеспечивает оптимальную производительность по сравнению с другими альтернативными вторичными жидкостями. ПГ имеет более низкую теплопроводность и более высокую вязкость, чем чистая вода, поэтому смесь гликоля с водой создаст меньший теплообмен и потребует больше энергии для перекачки. Однако ПГ имеет более низкую температуру замерзания и более высокую температуру кипения, чем вода, поэтому его используют, когда существует риск замерзания или испарения деионизированной воды в трубопроводе. ПГ также предотвращает образование бактерий в водопроводе.

Технология D2C часто выбирается из-за более простой интеграции в существующие крупные центры обработки данных (например, гипермасштабные компании), где ИТ-оборудование рассчитано на работу со стандартной охлажденной водой или специализированными непроводящими жидкостями, а более низкая температура подачи необходима для обеспечения высокого запаса прочности.

Иммерсионное охлаждение набирает популярность в центрах обработки данных с очень высокой плотностью размещения оборудования. Оно требует полного погружения центра обработки данных или стоек с процессорами и видеокартами в диэлектрическую жидкость, такую ​​как минеральное масло или синтетические жидкости. Затем тепло передается от стоек к жидкости путем теплопроводности и конвекции. Способ рециркуляции жидкости для поддержания необходимой температуры охлаждения определяет тип иммерсионного охлаждения.

Однофазное погружное охлаждение всегда поддерживает жидкость в жидком состоянии с помощью вторичного контура, обычно через теплообменник, с использованием жидкости или воздуха. В качестве вторичных контуров часто используются смеси гликоля и воды.

Двухфазное погружное охлаждение предполагает переход жидкости из жидкого состояния в парообразное за счет диссипации. Конденсаторный змеевик, расположенный сверху погружного резервуара, улавливает жидкий пар и снижает его температуру благодаря вторичному контуру, который снова преобразует его в жидкую фазу, позволяя жидкости снова попасть в резервуар.

Иммерсионное охлаждение очень эффективно при работе в условиях более высокие температуры охлаждающей жидкости на входе Поскольку весь сервер погружен в воду, это обеспечивает равномерное охлаждение всех компонентов и исключает образование зон перегрева. Более высокая рабочая температура является важным фактором его высокой энергоэффективности.

Управление охлаждающей жидкостью осуществляется с помощью блоков распределения охлаждающей жидкости (БРС). Эти блоки играют ключевую роль в поддержании эффективности охлаждения, обеспечивая постоянную циркуляцию, давление и распределение потока. Они интегрированы с внешними контроллерами для управления скоростью насосов, клапанами, сигнализацией и логикой резервирования.

Встроенные датчики играют важную роль в системах прогнозирования и контроля состояния (PHM), позволяя операторам напрямую отслеживать состояние и концентрацию охлаждающей жидкости.

Ключевые параметры, контролируемые в LRL (особенно) петля гликоль-вода):

• Температура подачи/возврата: Это имеет решающее значение для определения тепловой нагрузки и эффективности системы.
• Расход и перепад давления насоса: Ключевые показатели энергии перекачки (PUE) и потенциальных засоров (загрязнения).
• Концентрация гликоля: датчики плотности и вязкости Они полезны для точного контроля процентного содержания гликоля. Это крайне важно, потому что:
• Это позволяет проверить концентрацию гликоля и Точка замерзания охлаждающей жидкости.
• Это позволяет произвести расчет фактический массовый расход и гарантирует, что насос не будет тратить энергию на преодоление чрезмерной вязкости.
• Проводимость и качество воды: Измеряет чистоту и коррозионный потенциал воды (особенно в контурах деионизированной воды), поскольку даже следовые количества примесей могут привести к повреждению компонентов.

Rheonics Встраиваемые датчики плотности и вязкости основаны на технологии сбалансированного торсионного резонатора (BTR), которая измеряет свойства жидкости путем прямого контакта и оценивает влияние жидкости на частоту резонанса и затухание резонатора.

Rheonics Встраиваемые датчики, такие как встраиваемый вискозиметр SRV и встраиваемый измеритель плотности и вязкости SRD, подходят для мониторинга теплоносителей, таких как гликолево-водные охлаждающие жидкости и минеральные масла, в системах прямого и непрерывного охлаждения.

Команда Rheonics Преимуществами являются:

• Компактность: Rheonics Датчики-зонды имеют небольшие размеры и компактны, что делает их идеальными для гибкого монтажа в ограниченном пространстве, например, в стойках, линиях рециркуляции охлаждающей жидкости и погружных ваннах.
• Надежность: Датчик работает независимо от потока жидкости, низкой температуры или многофазных жидкостей: загрязненная вода, продукты коррозии, биопленка, рассеянные частицы в жидкости могут проявляться в виде небольшого шума в показаниях, однако датчик способен надежно измерять вязкость и плотность жидкости.
• Не требует технического обслуживания: отсутствуют движущиеся части, которые могут вызывать дрейф в течение срока службы датчика.

Интегрировать Rheonics Датчик вводится в полимерную трубку или трубы из нержавеющей стали с помощью Rheonics проточные ячейки и сварные соединения или стандартные соединения и фланцы.

Эта небольшая проточная ячейка требует минимального объема жидкости и имеет резьбовые соединения G1/2” на входе и выходе. Герметизация достигается с помощью FKM или FFKM (для высоких температур). O-Ring. Посмотреть страницу продукта.

Данная проточная ячейка имеет доступные варианты для Rheonics SRV и SRD. Имеет внутренние резьбовые соединения 3/4” NPT, что делает его идеальным выбором для небольших трубопроводов, особенно диаметром 3/4” или 1”. См. IFC-34N-SRV и IFC-34N-SRD.

Этот аксессуар доступен в размерах 1.5”, 2” и 3”. Tri-Clamp соединения на входе, выходе и порту датчика. Посмотреть страницу продукта.

FTP Т-образный соединительный элемент

Доступные в размерах 2 дюйма и более, эти ячейки размещают зонд перпендикулярно потоку жидкости, сводя к минимуму застойные зоны. Посмотреть страницу продукта.

Непосредственная установка Rheonics Установка датчиков SRV и SRD в магистрали или линиях подачи охлаждающей жидкости возможна с помощью таких устройств, как Weldolets:

ВОЛ-34НЛ (подходит для SRV и SRD)

HAW-12G-ОТК (действительно для SRV и SRD), FKM или FFKM (для высоких температур) используется для создания герметичности соединения.

Понимание работы распределительных устройств охлаждающей жидкости (РУЖЖ) для систем жидкостного охлаждения