Bộ giảm nhiệt trong trung tâm dữ liệu

Bài báo gốc HEXNOVAS

Bộ giảm nhiệt trong trung tâm dữ liệu

Bộ giảm nhiệt trong trung tâm dữ liệu

Trung tâm dữ liệu hiện đại là hệ thống năng lượng. Bộ trao đổi nhiệt hoạt động như giao diện nhiệt giữa các vòng tuần hoàn lỏng của IT, nước cơ sở, thiết bị làm mát miễn phí, và mạng lưới nhiệt thải.

Các trung tâm dữ liệu hiện đại không còn đơn giản là phòng máy chủ. Chúng là những hệ thống năng lượng phức tạp kết hợp làm mát, quản lý năng lượng và phục hồi nhiệt độ lãng phí. Như đã thấy trong sơ đồ hệ thống, hệ thống trao đổi nhiệt tạo ra giao diện nhiệt lõi giữa thiết bị IT và cơ sở hạ tầng năng lượng bên ngoài.

Thay vì hành động như những thành phần độc lập, những người trao đổi nhiệt hoạt động như những cây cầu nhiệt, kết nối những vòng làm mát trong chất lỏng với hệ thống nước cơ sở, những đơn vị làm mát miễn phí, và mạng lưới sử dụng lại nhiệt.

1) Hệ thống làm mát — BPHE Bên trong CDU

Trong khu vực làm mát, thiết bị thay đổi nhiệt được đặt bên trong đơn vị phân phối nước làm mát (CDU). BPHE tách ra hai vòng tròn độc lập:

• Vòng lặp làm mát (được kết nối gián tiếp đến máy phục vụ)
• Vòng xoáy nước tiện dụng (nước lạnh hoặc nước lạnh)

Hạt BPHE Chuyển nhiệt từ chất lỏng của máy phục vụ sang chế tạo nước mà không trộn chất lỏng.

Tham số chuẩn

• ITT vòng tròn: 30–45°C
• ITC vòng thời gian: 20–30°C
• Khả năng làm mát trên BPHE: 200–1500 kW
• Áp lực thiết kế: 10–25 bar
• Nhiệt độ tiếp cận: 2–4 K

Ở đây, máy thay đổi nhiệt đảm bảo rằng máy chủ ổn định hoạt động, cô lập điện tử, và hiệu suất truyền nhiệt cao trong không gian gọn gàng.

2) Làm nguội lạnh — Tra tấn nhiệt như giao diện môi trường

Trong khu vực làm mát miễn phí, những người trao đổi nhiệt kết nối các vòng làm mát bên trong với những máy làm mát khô, tháp làm mát, hoặc những nguồn nước xung quanh. Thay vì dùng máy lạnh, hệ thống này sử dụng trực tiếp ngoài không khí hoặc nước.

Thao tác chuẩn

• Nhiệt độ nước lạnh: 12–18°C
• Làm mát cửa sổ: 40–70% giờ hoạt động hàng năm
• Tiết kiệm năng lượng: 15–30%

Trong trường hợp này, việc trao đổi nhiệt trở thành ranh giới giữa trung tâm dữ liệu và môi trường tự nhiên.

3) Tiết kiệm nhiệt — Bộ giảm nhiệt làm thiết bị xuất năng lượng

Phần dưới của biểu đồ cho thấy làm thế nào máy thay đổi nhiệt có thể tái sử dụng nhiệt. Được tìm thấy nước ấm được chuyển đến các tòa nhà văn phòng, hệ thống sưởi địa hạt, hoặc mạng lưới nước nóng trong nước.

Tham số phục hồi nhiệt tiêu biểu

• Nhiệt độ nước ấm: 30–55°C
• Thời gian sử dụng lại thường niên: 6000–8000 giờ
• Giảm CO₂: lên đến 40%

Trong vai trò này, máy thay đổi nhiệt biến trung tâm dữ liệu từ một người tiêu dùng năng lượng thuần túy thành một nhà cung cấp năng lượng.

Kết thúc kỹ thuật

Từ việc làm mát đến làm mát và phục hồi nhiệt độ miễn phí, những người trao đổi nhiệt không còn là những thiết bị phụ trợ. Họ hành động như:

• Giao diện nhiệt
• Trung tâm truyền năng lượng
• Thành phần tích hợp hệ thống

Trong các trung tâm dữ liệu thế hệ tiếp theo, những người trao đổi nhiệt không chỉ là một phần của hệ thống làm mát, mà còn là cơ sở hạ tầng cốt lõi cho việc quản lý năng lượng số.

FAQ — Tra tấn nhiệt tại trung tâm dữ liệu

Bên trong một đơn vị phân phối nước làm mát (CDU), loại thường sử dụng nhất là một bộ chuyển đổi nhiệt loại Brazed đĩa (BPHE).

Lý do:

• Tính kích cỡ cho sự kết hợp mức độ căng thẳng hoặc mức độ phòng
• Hệ số truyền nhiệt cao
• Nhiệt độ tiếp cận thấp (2–4 K)
• Khả năng áp lực cao (10–25 bar điển hình)
• Không có rủi ro rò rỉ khí gas

Để có những khả năng cao hơn (hình trên)1.5 MW), máy thay đổi nhiệt đĩa bằng ga (GPHEhoặc bộ thay đổi nhiệt độ bằng đĩa và vỏ cây (PSHECó thể dùng.

Một bộ trao đổi nhiệt bằng đĩa GaketedGPHE) thường được dùng khi:

• Khả năng làm mát vượt quá 1–2 MW
• Cần phải có khả năng bảo trì
• Chất lượng nước có thể đòi hỏi phải làm sạch máy móc
• Khả năng phục vụ lâu dài là rất quan trọng

GPHE Các đơn vị cho phép gỡ đĩa và dọn dẹp, làm cho chúng thích hợp cho việc lắp đặt các nhà máy trung tâm lớn.

Phải, nhưng ít thường xuyên hơn. Chúng được dùng khi:

• Cần phải cực kỳ đáng tin cậy
• Chất lượng nước thấp
• Nguy hiểm là rất lớn
• Tỷ lệ lưu lượng rất lớn đã tồn tại

Tuy nhiên, chúng thường có dấu chân lớn hơn, hiệu suất thấp hơn so với các tấm và nhiệt độ cao hơn.

Đối với các trung tâm dữ liệu hiện đại cao, việc trao đổi nhiệt lượng đĩa thường được ưa thích.

Tùy chọn chung:

• GPHE - phổ biến nhất cho sự kết hợp bên bên xây dựng
• BPHE — cho mô- đun hay hệ thống nhỏ hơn
• Làm vá đĩa — với áp suất cao hơn hoặc sự tập trung glycol

Lựa chọn tùy thuộc vào hóa học nước, chiến lược bảo trì, tiếp cận nhiệt độ và khả năng.

• GPHE / PSHE cho sự kết hợp giữa các địa hạt nóng
• Đĩa và địa ngục cho mạng áp lực cao
• Những người trao đổi hai bức tường khi cần thiết an toàn tách rời

Khi xuất khẩu nhiệt đến các hệ thống sưởi địa hạt, áp lực thiết kế có thể vượt quá 16–25 thanh, đòi hỏi những tấm được gia cố hoặc các cấu trúc hàn lại.

• Hiệu suất truyền nhiệt cao
• Nhiệt độ tiếp cận thấp (rất quan trọng để làm mát chất lỏng)
• Tính in ấn
• Khả năng số hoá của mắt
• Bộ lạnh và chất làm mát thấp
• Sự kết hợp dễ dàng hơn với hệ thống phục hồi năng lượng

Biển số: 316L (thường dùng nhất), 304 (nước chảy chậm), Titanium (nước đặc biệt)

Xương: Đồng (bình thường), Nickel (dịch quá độ)

Xe ga (cho GPHE): EPDM (Nước) NBR (Oil) FKM ( Nhiệt độ cao)

Thiết kế điều hòa nhiệt hiệu quả làm giảm lượng áp suất làm mát, làm mát cửa sổ, cho phép nhiệt độ cung cấp cao hơn, và hỗ trợ việc sử dụng lại nhiệt độ thải — trực tiếp làm giảm lượng tiêu thụ và cải thiện việc sử dụng năng lượng làm mát.

Trong trung tâm dữ liệu làm mát bằng chất lỏng, máy điều hòa nhiệt là một trong những yếu tố chính quyết định hiệu suất nhiệt.

• Công suất làm mát (KW hay MW)
• Gần tới nhiệt độ
• Áp lực làm giảm giới hạn
• Hóa học nước
• Truy cập bảo trì
• Yêu cầu dự phòng
• Khả năng sinh sản trong tương lai

Tăng đúng mức là rất quan trọng vì tăng nhiệt độ tăng lên, trong khi tăng quá mức thì tăng giá vốn.

Có thể cần thiết thiết bộ thay đổi nhiệt hai bức tường khi:

• Có nguy cơ đối đầu.
• Chất lỏng phải hoàn toàn độc lập
• Tiêu chuẩn tương thích đòi hỏi phát hiện rò rỉ

Chúng cung cấp sự an toàn tăng cường, nhưng tăng chi phí và dấu chân.

Bộ giảm nhiệt gối trong trung tâm dữ liệu

Bộ thay thế nhiệt trên gối có được sử dụng trong trung tâm dữ liệu không? Phải, nhưng không thường là ở trong CDUs.

Các máy điều hòa nhiệt được sử dụng thường xuyên hơn trong:

• Bộ thay đổi nhiệt cửa sau (RDHx)
• Bức tường bể chứa làm mát
• lãng phí mô- đun phục hồi nhiệt
• Bảng làm mát cấu trúc

Nơi người ta áp dụng các tấm in cột

Vị trí điển hình

• Bảng làm mát cửa sau: diện tích bề mặt lớn, phân phối đồng nhất, áp suất thấp
• Xe tăng trầm trọng: Những tấm chắn lớn được hàn hợp thành tường bể chứa hoặc làm mát bề mặt bên trong
• Sự phục hồi nhiệt: Các mô-đun chuyển nước ấm với bề mặt nhiệt độ phẳng lớn

Tại sao đĩa in không phổ biến trong CDUs

Khi đĩa in là sự lựa chọn đúng

• Các bề mặt phẳng lớn sẵn sàng
• Cần thiết sự kết hợp cấu trúc
• Mật độ nhiệt tiết tiết kiệm được chấp nhận
• Công trình hàn trọn vẹn là tốt nhất.
• Cần phải có lòng khoan dung

Trong các trung tâm dữ liệu hiện đại của AI, BPHE/GPHE Điều khiển ứng dụng CDU; các tấm đệm gối hỗ trợ giá khởi và làm mát các cấu trúc làm mát; hàn đĩa hoặc các thiết kế đĩa và vỏ đĩa được sử dụng cho xuất khẩu nhiệt địa hạt.