Penukar Panas dalam Pemusat Data

Artikel HEXNOVAS asli

Penukar Panas dalam Pemusat Data

Penukar Panas dalam Pemusat Data

Pusat data modern adalah sistem energi. Perubah panas bertindak sebagai antarmuka termal antara loop cair IT, air fasilitas, peralatan pendingin gratis, dan limbah panas menggunakan kembali jaringan.

Pusat data modern bukan lagi ruang server sederhana. Mereka adalah sistem energi kompleks yang mengintegrasikan pendinginan, manajemen listrik, dan pemulihan panas yang terbuang. Seperti yang ditunjukkan dalam diagram sistem, pengubah panas membentuk antarmuka termal inti antara peralatan IT dan infrastruktur energi eksternal.

Daripada bertindak sebagai komponen terisolasi, pengumpul panas beroperasi sebagai jembatan termal, menghubungkan lingkaran pendingin cairan internal dengan sistem air fasilitas, unit pendingin gratis, dan jaringan reuse panas.

1) Sistem pendingin - BPHE (Brazed Plate Heat Exchanger) Di dalam CDU

Di bagian pendingin, penghasil panas terletak di dalam Unit Distribusi Pendingin (CDU). BPHE memisahkan dua sirkuit independen:

• Loop pendingin IT (langsung terhubung ke server)
• Loop air fasilitas (air dingin atau air pendingin)

BPHH mentransfer panas dari cairan server ke membangun air tanpa mencampurkan cairan.

Parameter tipe

• IT loop inlet: 30-45 ° C
• IT loop outlet: 20- 30 ° C
• Kapasitas pendingin per BPHE: 200- 1500 kW
• Design tekanan: 10-25 bar
• Temperatur pendekatan: 2-4 K

Di sini, alat pengubah panas menjamin operasi server stabil, isolasi listrik, dan panas tinggi transfer efisiensi dalam ruang kompak.

2) Free Cooling - Heat Exchanger sebagai Antarface Lingkungan

Di bagian pendingin gratis, alat pengumpul panas menghubungkan lingkaran pendingin internal ke pendingin kering, menara pendingin, atau sumber air ambien. Alih-alih menggunakan pahat, sistem menggunakan di luar udara atau air langsung.

Operasi khas

• Suhu air dingin: 12-18 ° C
• Jendela pendinginan bebas: 40-70% dari jam kerja tahunan
• Tabungan energi: 15-30%

Dalam skenario ini, penukar panas menjadi batas antara pusat data dan lingkungan alam.

3) Pemulihan Limbah Panas - Pengganti Panas sebagai Perangkat Ekspor Energi

Bagian bawah diagram menunjukkan bagaimana alat pengubah panas memungkinkan penggunaan ulang panas limbah. Air hangat yang dikumpulkan ditransfer ke gedung kantor, sistem pemanas distrik, atau jaringan air panas domestik.

Parameter pemulihan panas khas

• Suhu air hangat: 30-55 ° C
• Tahunan waktu reuse: 6000- 8000 jam
• CO₂ reduksi: sampai 40%

Dalam peran ini, penukar panas mengubah pusat data dari konsumen energi murni menjadi pemasok energi.

Kesimpulan Teknik

Dari pendinginan untuk pemulihan pendinginan dan panas bebas, pengumpul panas tidak lagi alat pembantu. Mereka bertindak sebagai:

• Antarmuka Thermal
• Pusat transfer energi
• Komponen integrasi sistem

Di pusat-pusat data generasi berikutnya, alat pengumpul panas bukan hanya bagian dari sistem pendingin - mereka adalah infrastruktur inti untuk manajemen energi digital.

PSD - Penukar Panas dalam Pemusat Data

Di dalam Unit Distribusi Pendingin (CDU), tipe yang paling sering digunakan adalah Pembaharuan Panas Plat Otak (BPHH).

Alasan:

• Ukuran kompak untuk tingkat-tingkat atau integrasi tingkat-kamar
• Koefisien transfer panas tinggi
• Suhu pendekatan rendah (2-4 K)
• Kemampuan tekanan tinggi (10- 25 khas bar)
• Tidak ada resiko kebocoran gas

Untuk kapasitas yang lebih tinggi (di atas ~ 1.5 MW), gas pelat panas exchangers (GPHH) atau lapis-dan-shell panas exchangers (PSHE) mungkin akan digunakan.

A Gasketed Plate Heat Exchanger (GPHE) biasanya digunakan ketika:

• Kapasitas pendingin melebihi 1-2 MW
• Akses Pemeliharaan diperlukan
• Kualitas air mungkin memerlukan pembersihan mekanis
• Umur panjang servis sangat penting

Unit GPHH memungkinkan pembuangan plat dan pembersihan, membuat mereka cocok untuk instalasi tanaman sentral besar.

Ya, tapi kurang sering. Mereka digunakan ketika:

• Keandalan yang sangat tinggi diperlukan
• Kualitas air yang buruk
• Risiko berfouling tinggi
• Tingkat aliran yang sangat besar ada

Namun, mereka biasanya memiliki jejak yang lebih besar, lebih rendah efisiensi vs piring, dan pendekatan suhu yang lebih tinggi.

Untuk pusat data high-density modern, pengganti panas piring umumnya lebih disukai.

Opsi umum:

• GPHH - paling umum untuk integrasi building-side
• BPH- untuk modular atau sistem yang lebih kecil
• Plat yang diperkaya - untuk tekanan yang lebih tinggi atau konsentrasi glikol

Pilihan tergantung pada kimia air, strategi pemeliharaan, pendekatan suhu, dan kapasitas.

• GPHE / PSHE untuk integrasi panas kabupaten
• Plates-and-shell untuk jaringan tekanan yang lebih tinggi
• Dua kali pengubah dinding ketika keselamatan pemisahan diperlukan

Ketika mengekspor panas ke sistem pemanas distrik, tekanan desain bisa melebihi 16- 25 bar, membutuhkan pelat diperkuat atau struktur las.

• Efisiensi transfer panas yang sangat tinggi
• Suhu pendekatan rendah (kritis untuk pendinginan cairan)
• Kompak jejak
• Kemampuan Modular
• Lower refrigerant / coolant charge
• Lebih mudah integrasi dengan sistem pemulihan energi

Piring: 316L (paling umum), 304 (korosi rendah), Titanium (air khusus)

Brazing: tembaga (standar), Nickel (cairan agresif)

Gaskets (untuk GPHH): EPDM (air), NBR (minyak), FKM (suhu tinggi)

Rancangan pengubah panas yang efisien mengurangi beban yang lebih dingin, meningkatkan jendela pendingin bebas, memungkinkan suhu pasokan yang lebih tinggi, dan mendukung penggunaan ulang limbah panas - langsung menurunkan konsumsi energi pendingin dan meningkatkan PUE.

Dalam likuid- pusat data yang didinginkan, alat pengubah panas adalah salah satu yang utama determinasi efisiensi termal.

• Kapasitas pendingin (kW atau MW)
• Temperatur pendekatan
• Batas penurunan tekanan
• Kimia air
• Akses perbaikan
• Persyaratan redundansi
• Kebekuan masa depan

Ukuran proper sangat penting karena penjumlahan meningkatnya suhu pendekatan, sementara oversized meningkatkan biaya modal.

Pengganti panas dinding ganda mungkin diperlukan ketika:

• Ada risiko dari cross- kontaminasi
• Cairan harus tetap benar-benar terisolasi
• Deteksi kebocoran permintaan standar compliance

Mereka menyediakan keamanan yang ditingkatkan tapi meningkatkan biaya dan jejak.

Pillow Plate Heat Exchangers dalam Data Centers

Apakah bantal panas exchangers panas digunakan di pusat data? Ya - tapi tidak biasanya di dalam CDUs.

Perubah panas plat bantal lebih sering digunakan dalam:

• Pengganti panas pintu belakang (RDHx)
• Dinding tangki pendingin impmersi
• Buang-buang modul pemulihan panas
• Panel pendingin struktural

Dimana Pelat Bantal Diapan

Penempatan khas

• Panel pendingin di belakang: area permukaan yang besar, distribusi seragam, penurunan tekanan rendah
• Tangki pencairan: panel yang besar dilas terintegrasikan ke dalam dinding tangki atau permukaan pendingin internal
• Pemulihan panas anak-anak: modul transfer air hangat dengan panas yang besar transfer permukaan

Mengapa Pelat Bantal Tidak Umum dalam CDUs

Ketika piringan bantal adalah pilihan yang tepat

• Permukaan datar besar tersedia
• Integrasi struktural diperlukan
• Kerapatan fluks panas sedang dapat diterima
• Konstruksi terlas penuh lebih disukai
• Perlu toleransi fouling

Persen rekayasa: Dalam pusat data AI densitas modern, BPHE / GPHE mendominasi aplikasi CDU; plat bantal mendukung tingkat dan struktur pendinginan pendinginan; Plat atau plat yang dilas dan desain shell digunakan untuk ekspor pemanas distrik.