Data Centers의 열 교환기

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Data Centers의 열 교환기

Data Centers의 열 교환기

현대 데이터 센터는 에너지 시스템입니다. 열교환기는 IT 액체 루프, 시설물, 무료 냉각 장비 및 폐기물 열 재사용 네트워크 사이의 열 인터페이스 역할을합니다.

현대 데이터 센터는 더 이상 간단한 서버 방이 없습니다. 그들은 복잡한 에너지 시스템 통합 냉각, 전력 관리, 및 폐기물 열 회수. 시스템 다이어그램에 표시된 것처럼, 열교환기는 IT 장비와 외부 에너지 인프라 간의 핵심 열 인터페이스를 형성합니다.

절연 부품으로 작동하기 때문에 열 교환기가 열 교량으로 작동하며 시설 물 시스템, 무료 냉각 장치 및 열 재사용 네트워크가있는 내부 액체 냉각 루프를 연결합니다.

1) 냉각 장치 - BPHE (브라질 판 열교환기) 안쪽 CDU

냉각 단면도에서, 열교환기는 냉각액 분배 단위 (CDU) 안쪽에 있습니다. BPHE 분리되는 2개의 독립적인 회로:

• IT 냉각 루프 (서버에 직접 연결)
• 시설 물 루프 (냉수 또는 냉수)

BPHE는 유체를 섞지 않고 물을 구축하기 위해 서버 액체에서 열을 전송합니다.

특정한 모수

• IT 루프 입구 : 30 ~ 45 °C
• IT 루프 콘센트 : 20 ~ 30 °C
• BPHE 당 냉각 수용량: 200–1500 kW
• 디자인 압력: 10–25 막대기
• 접근 온도: 2–4 K

여기에 열교환 기는 안정적인 서버 작동, 전기 절연 및 소형 공간에서 높은 열 전달 효율을 보장합니다.

2) 자유로운 냉각 — 환경 공용영역으로 열교환기

자유로운 냉각 단면도에서, 열교환기는 건조한 냉각기, 냉각탑, 또는 주위 물 근원에 내부 냉각 반복을 연결합니다. 냉각기를 사용하는 대신, 시스템은 외부 공기 또는 물을 직접 사용합니다.

일반 작업

• 찬물 온도: 12-18°C
• 무료 냉각 창: 40–70%의 연간 운영 시간
• 에너지 절약: 15–30%

이 시나리오에서 열교환기는 데이터 센터와 자연 환경 사이의 경계가됩니다.

3) 폐기물 열회수 - 에너지 수출 장치로 열교환기

다이어그램의 낮은 부분은 열 교환기가 폐열 재사용을 가능하게하는 방법을 보여줍니다. 회복된 온난한 물은 사무실 건물, 지역 난방 체계, 또는 국내 온수 네트워크로 옮겨집니다.

전형적인 열 회복 모수

• 온난한 물 온도: 30-55°C
• 연간 재사용 시간: 6000-8000 시간
• CO₂ 감소: 40%까지

이 역할에서 열교환기는 순수한 에너지 소비자로부터 에너지 공급 업체로 데이터 센터를 변환합니다.

공학 결론

냉각에서 자유로운 냉각 및 열 회복에, 열교환기는 더 이상 보조 장치 없습니다. 그들은 다음과 같이 행동한다:

• 열 공용영역
• 에너지 전송 허브
• 시스템 통합 부품

차세대 데이터 센터에서 열교환기는 냉각 시스템의 일부가 아닙니다. 디지털 에너지 관리를위한 핵심 인프라입니다.

FAQ - 데이터 센터의 열 교환기

냉각액 분배 단위 (CDU) 안쪽에, 가장 통용되는 유형은 놋쇠로 만들어진 판 열교환기 (BPHE)입니다.

이유:

• 랙 레벨 또는 룸 레벨 통합을위한 소형 크기
• 높은 열 이동 계수
• 낮은 접근 온도 (2–4 K)
• 고압 기능 (10–25bar 전형)
• 가스켓 누설 위험 없음

더 높은 용량 (~1.5 MW 이상), 가스켓 플레이트 열 교환기 (GPHE) 또는 플레이트 및 쉘 열 교환기 (PSHE)를 사용할 수 있습니다.

가스켓 플레이트 열 교환기 (GPHE)는 일반적으로 사용될 때:

• 냉각 수용량은 1–2 MW를 초과합니다
• 유지 보수가 필요함
• 수질은 기계적인 청소를 요구할지도 모릅니다
• 장기적 책임은 중요함

GPHE 단위는 판 제거와 청소를 허용하고, 큰 중앙 식물 임명을 위해 적당한 그(것)들을 만듭니다.

예, 하지만 덜 자주. 그들은 때 사용됩니다:

• 매우 높은 신뢰성은 요구됩니다
• 물 질은 빈약합니다
• 붓기 위험은 높은
• 아주 큰 흐름율 존재

그러나, 그들은 일반적으로 더 큰 발자국, 더 낮은 효율성 대 판, 그리고 더 높은 접근 온도가 있습니다.

현대 고밀도 자료 센터를 위해, 판 열교환기는 일반적으로 선호됩니다.

일반적인 옵션:

• GPHE — 건물 측 통합을 위한 가장 일반적인
• BPHE — 모듈형 또는 작은 시스템용
• 용접 플레이트 - 고압 또는 글리콜 농도에 대한

선택은 물 화학, 유지 보수 전략, 접근 온도 및 용량에 따라 다릅니다.

• GPHE / 지역 난방 통합 PSHE
• 고압 네트워크를 위한 판 그리고 포탄
• 분리 안전이 요구될 때 두 배 벽 교환기

지구 난방 시스템에 열을 수출할 때, 디자인 압력은 16-25 막대기를 초과할 수 있고, 강화한 판 또는 용접한 구조를 요구하는.

• 아주 높은 열전달 효율성
• 낮은 접근 온도 (액체 냉각을 위한critical)
• 소형 발자국
• 모듈 확장성
• 더 낮은 냉각제/냉각한 책임
• 에너지 회수 시스템의 Easier 통합

판: 316L (대부분), 304 (저 부식), 티타늄 (특별한 물)

놋쇠로 만들기: 구리 (표준), 니켈 (전도적인 액체)

틈막이 (GPHE를 위해): EPDM (물), NBR (기름), FKM (고온)

효율적인 열교환 기 설계는 냉각기 부하를 줄이고, 무료 냉각 창을 개선하고, 더 높은 공급 온도를 가능하게하고, 폐기물 열 재사용을 지원합니다 - 직접 냉각 에너지 소비를 낮추고 PUE를 개선하십시오.

액체 냉각된 자료 센터에서는, 열교환기는 열 효율의 1 차적인 determinants의 한개입니다.

• 냉각 수용량 (kW 또는 MW)
• Approach 온도
• 압력 강하 제한
• 물 화학
• 관련 상품
• 중복 요구 사항
• 미래 확장성

Proper sizing는 증가된 접근 온도 때문에 중요합니다, 증가하는 동안 자본 비용을.

두 배 벽 열교환기는 필요할 수 있습니다:

• 교차 오염 위험이 있습니다.
• 유체는 절대 분리되어 있어야 합니다.
• 규정 준수 표준 수요 누출 검출

그들은 향상된 안전성을 제공하지만 비용과 발자국을 증가시킵니다.

Data Centers의 베개 플레이트 열 교환기

베개 판 열교환기는 자료 센터에서 사용됩니까? 예, 그러나 일반적으로 CDUs 안쪽에.

베개 판 열교환기는에서 더 일반적으로 이용됩니다:

• 후면 문 열 교환기 (RDHx)
• Immersion 냉각 탱크 벽
• 폐기물 열 회수 모듈
• 구조 냉각판

베개 판이 적용되는 곳

일반 배치

• 후면 문 냉각 패널: 큰 표면, 획일한 배급, 저압 하락
• 침수 탱크: 큰 용접된 패널은 탱크 벽 또는 내부 냉각 표면으로 통합했습니다
• 열회수 스키드: 큰 편평한 열전달 표면을 가진 온난한 물 이동 단위

왜 베개 판은 CDUs에서 통용되지 않습니다

베개 판이 오른쪽 선택 때

• 큰 편평한 표면은 유효합니다
• 구조적 통합이 필요합니다.
• Moderate 열 유출 조밀도는 수락가능합니다
• 완전히 용접된 건축은 선호됩니다
• 공급 능력

기술설계 관점: 현대 고밀도 AI 자료 센터에서, BPHE/GPHE dominate CDU 신청; 베개 판 지원 선반 수준과 침수 냉각 구조; 용접된 판 또는 판과 포탄 디자인은 지구 난방 수출을 위해 이용됩니다.