การวัดการเสื่อมสภาพของของเหลวในระบบระบายความร้อนด้วยไกลคอลเหลวสำหรับศูนย์ข้อมูล

สารบัญ

• บทนำ
• ระบบทำความเย็นและสารทำความเย็น
• ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว
• ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบส่งตรงถึงชิป
• แช่เย็น
• การตรวจสอบและควบคุม
• Rheonics เซ็นเซอร์
• การติดตั้งเซ็นเซอร์
• HPT-12G (ใช้ได้กับ SRV เท่านั้น)
• IFC-34N (มีรุ่นต่างๆ สำหรับ SRV และ SRD)
• FET Tri-Clamp ทีออฟข้อศอก
• อ้างอิง

เมื่อศูนย์ข้อมูลมีความหนาแน่นและความต้องการในการประมวลผลเพิ่มขึ้น สถาปัตยกรรมระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิมจึงเริ่มไม่สามารถตอบสนองความต้องการด้านการจัดการความร้อน ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และความน่าเชื่อถือได้ การระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบวงจรหมุนเวียน—โดยใช้น้ำหรือส่วนผสมของน้ำและไกลคอลเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนหลัก—ได้กลายเป็นหนึ่งในโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและปรับขนาดได้ดีที่สุด ดังนั้น การตรวจสอบประสิทธิภาพการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่องจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ซึ่งสามารถทำได้โดยการประเมินคุณลักษณะของสารหล่อเย็นในระบบ คุณลักษณะต่างๆ เช่น การเสื่อมสภาพจากความร้อน ความเข้มข้นของไกลคอล การปนเปื้อน การเกิดคราบจุลินทรีย์ ระดับ Brix จุดเยือกแข็ง ฯลฯ สามารถตรวจสอบย้อนกลับได้จากการวัดโดยตรงด้วย Rheonicsเซ็นเซอร์วัดความหนาแน่นและความหนืดแบบติดตั้งในสายการผลิต

หน้าที่พื้นฐานของระบบทำความเย็นคือการดึงความร้อนออกจากที่หนึ่งและถ่ายเทความร้อนไปยังอีกที่หนึ่ง ทำให้ที่เดิมเย็นลง ความร้อนจะไหลจากบริเวณที่อุ่นกว่าไปยังบริเวณที่เย็นกว่าโดยธรรมชาติผ่านการนำความร้อน (การสัมผัสของแข็ง) การพาความร้อน (การเคลื่อนที่ของของเหลว) และการแผ่รังสี (คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า)

• ระบบทำความเย็น: ระบบเหล่านี้อาศัยสารทำความเย็นที่เกิดการเปลี่ยนแปลงสถานะ—การระเหยเพื่อดูดซับความร้อนและการควบแน่นเพื่อระบายความร้อน—เช่นเดียวกับในเครื่องทำความเย็น เครื่องปรับอากาศ และปั๊มความร้อน
• ระบบทำความร้อนแบบสัมผัส: ระบบเหล่านี้อาศัย การถ่ายเทความร้อนสัมผัส โดยใช้ของเหลวหล่อเย็นหรืออากาศแทนสารทำความเย็น โดยทั่วไปแล้วจะประกอบด้วยสองวงจร:
• ก. วงจรหลักที่ใช้ของเหลวในการดูดซับความร้อนจากแหล่งกำเนิด
• ข. วงจรทุติยภูมิที่ระบายความร้อนออกจากของเหลวหลักที่อุ่นแล้ว วงจรทุติยภูมินี้มักเป็นระบบทำความเย็นหรือระบบระบายความร้อนภายนอก เช่น หอระบายความร้อนหรือเครื่องทำความเย็นแบบแห้ง ซึ่งปล่อยความร้อนออกสู่สิ่งแวดล้อม

ข้อได้เปรียบหลักของการระบายความร้อนด้วยของเหลวคือ ของเหลวมีประสิทธิภาพมากกว่าอากาศมาก เมื่อพูดถึงเรื่องการถ่ายเทความร้อน นี่ทำให้ ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวล้วน จำเป็นอย่างยิ่งสำหรับศูนย์ข้อมูลความหนาแน่นสูงในยุคปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งศูนย์ข้อมูลที่รองรับปัญญาประดิษฐ์ (AI) และการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC)

ระบบหมุนเวียนของเหลว (LRL) มีข้อดีดังนี้:

• ความจุความร้อนสูงกว่า เมื่อเทียบกับอากาศ
• พลังงานในการสูบน้ำที่ลดลง สำหรับการถ่ายเทความร้อนแบบเดียวกัน
• เสถียรภาพทางความร้อนที่มากขึ้น
• รองรับการใช้งานร่วมกับทั้งระบบระบายความร้อนโดยตรงสู่ชิป (D2C) และระบบระบายความร้อนแบบจุ่มน้ำ

ทั้งระบบ D2C และระบบระบายความร้อนแบบจุ่ม เป็นระบบหมุนเวียนที่ใช้ลูปหลักในการดูดซับความร้อนและลูปรองในการระบายความร้อนออก

ระบบระบายความร้อนแบบ D2C ประกอบด้วยการหมุนเวียนของเหลวหล่อเย็นโดยตรงไปยังส่วนประกอบที่ร้อนที่สุดในศูนย์ข้อมูล ซึ่งโดยทั่วไปคือ CPU และ GPU โดยใช้ จานเย็น ด้านบนนั้น ของเหลวที่ใช้ในวงจรหลักและวงจรรองจะเป็นน้ำบริสุทธิ์ปราศจากไอออน (DI) หรือส่วนผสมของน้ำบริสุทธิ์ปราศจากไอออนกับไกลคอล

ปัจจุบันโพรพิลีนไกลคอล (PG) เป็นสารหล่อเย็นที่นิยมใช้ผสมกับน้ำ เนื่องจากไม่เป็นพิษ ไม่ติดไฟ ไม่ก่อให้เกิดภาวะโลกร้อน และให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าสารหล่อเย็นชนิดอื่นๆ PG มีค่าการนำความร้อนต่ำกว่าและมีความหนืดสูงกว่าน้ำบริสุทธิ์ ดังนั้นการผสมไกลคอลกับน้ำจะทำให้การแลกเปลี่ยนความร้อนลดลงและต้องใช้พลังงานในการสูบมากขึ้น อย่างไรก็ตาม PG มีจุดเยือกแข็งต่ำกว่าและจุดเดือดสูงกว่าน้ำ จึงใช้ในกรณีที่มีความเสี่ยงที่น้ำบริสุทธิ์จะแข็งตัวหรือระเหยในท่อ นอกจากนี้ PG ยังช่วยป้องกันการก่อตัวของแบคทีเรียในท่อน้ำอีกด้วย

D2C มักถูกเลือกใช้เนื่องจากสามารถบูรณาการเข้ากับศูนย์ข้อมูลขนาดใหญ่ที่มีอยู่แล้ว (เช่น Hyperscaler) ได้ง่ายกว่า โดยที่ฮาร์ดแวร์ไอทีได้รับการออกแบบให้ทำงานกับน้ำเย็นมาตรฐานหรือของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้าชนิดพิเศษ และต้องการอุณหภูมิการจ่ายที่ต่ำกว่าเพื่อความปลอดภัยในระดับสูง

ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในศูนย์ข้อมูลที่มีความหนาแน่นสูงมาก ระบบนี้ต้องจุ่มศูนย์ข้อมูลหรือแร็คของซีพียูและจีพียูลงในของเหลวที่เป็นฉนวนไฟฟ้า เช่น น้ำมันแร่หรือของเหลวสังเคราะห์ จากนั้นความร้อนจะถูกถ่ายเทจากแร็คไปยังของเหลวโดยการนำความร้อนและการพาความร้อน วิธีการหมุนเวียนของของเหลวเพื่อรักษาระดับอุณหภูมิที่ต้องการสำหรับการระบายความร้อนจะเป็นตัวกำหนดประเภทของระบบระบายความร้อนแบบจุ่ม

การระบายความร้อนแบบจุ่มเฟสเดียวจะรักษาสถานะของของเหลวให้อยู่ในสถานะของเหลวเสมอ โดยใช้ระบบระบายความร้อนรอง ซึ่งโดยปกติจะใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน ร่วมกับของเหลวหรืออากาศ ส่วนผสมของไกลคอลและน้ำก็เป็นที่นิยมใช้ในระบบระบายความร้อนรองเช่นกัน

ระบบระบายความร้อนแบบจุ่มสองเฟส คือระบบที่ของเหลวเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นไอโดยการกระจายความร้อน ขดลวดควบแน่นที่อยู่ด้านบนของถังจุ่มจะดักจับไอของเหลวและลดอุณหภูมิลงด้วยวงจรทุติยภูมิเพื่อเปลี่ยนกลับเป็นของเหลวอีกครั้ง ทำให้ของเหลวสามารถไหลลงสู่ถังได้อีกครั้ง

การระบายความร้อนด้วยการจุ่มมีประสิทธิภาพสูงในการทำงานที่อุณหภูมิ อุณหภูมิทางเข้าของน้ำหล่อเย็นที่สูงขึ้น เนื่องจากเซิร์ฟเวอร์ทั้งหมดจมอยู่ในน้ำ ทำให้มีการระบายความร้อนอย่างสม่ำเสมอทั่วทุกส่วนประกอบและขจัดจุดที่มีความร้อนสูง อุณหภูมิการทำงานที่สูงขึ้นนี้เป็นปัจจัยสำคัญที่ทำให้มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง

การควบคุมของเหลวหล่อเย็นนั้นขึ้นอยู่กับชุดจ่ายของเหลวหล่อเย็น (CDU) ซึ่งเป็นส่วนสำคัญในการรักษาประสิทธิภาพการระบายความร้อนโดยการรักษาระดับการไหลเวียน ความดัน และการไหลให้คงที่ ชุดจ่ายของเหลวหล่อเย็นเหล่านี้ทำงานร่วมกับตัวควบคุมภายนอกเพื่อจัดการความเร็วของปั๊ม วาล์ว สัญญาณเตือน และตรรกะสำรอง

เซ็นเซอร์แบบติดตั้งในสายการผลิตมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการพยากรณ์และการจัดการสุขภาพ (PHM) ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานสามารถตรวจสอบสภาพและระดับความเข้มข้นของสารหล่อเย็นได้โดยตรง

พารามิเตอร์สำคัญที่ได้รับการตรวจสอบใน LRL (โดยเฉพาะอย่างยิ่ง วงจรไกลคอล-น้ำ):

• อุณหภูมิขาเข้า/ขาออก: มีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการกำหนดภาระความร้อนและประสิทธิภาพของระบบ
• อัตราการไหลและแรงดันแตกต่างของปั๊ม: ตัวชี้วัดสำคัญของพลังงานในการสูบน้ำ (PUE) และการอุดตันที่อาจเกิดขึ้น (การเกิดคราบสกปรก)
• ความเข้มข้นของไกลคอล: เซ็นเซอร์วัดความหนาแน่นและความหนืด มีประโยชน์ในการตรวจสอบเปอร์เซ็นต์ของไกลคอลอย่างแม่นยำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจาก:
• เป็นการตรวจสอบความเข้มข้นของไกลคอลและ จุดเยือกแข็ง ของสารหล่อเย็น
• ช่วยให้สามารถคำนวณได้ อัตราการไหลของมวลจริง และช่วยให้มั่นใจได้ว่าปั๊มจะไม่สิ้นเปลืองพลังงานในการเอาชนะความหนืดที่มากเกินไป
• ค่าการนำไฟฟ้าและคุณภาพน้ำ: เครื่องมือนี้ใช้วัดความบริสุทธิ์และศักยภาพในการกัดกร่อนของน้ำ (โดยเฉพาะในระบบน้ำปราศจากไอออน) เนื่องจากแม้แต่สารปนเปื้อนเพียงเล็กน้อยก็อาจทำให้ชิ้นส่วนเสียหายได้

Rheonics เซ็นเซอร์วัดความหนาแน่นและความหนืดแบบอินไลน์นั้นใช้เทคโนโลยี Balanced Torsional Resonator (BTR) เป็นพื้นฐาน ซึ่งวัดคุณสมบัติของของเหลวโดยการสัมผัสโดยตรงและประเมินผลกระทบของของเหลวต่อความถี่เรโซแนนซ์และการหน่วงของเรโซเนเตอร์

Rheonics เซ็นเซอร์แบบติดตั้งในท่อ เช่น เครื่องวัดความหนืดแบบติดตั้งในท่อ SRV และเครื่องวัดความหนาแน่นและความหนืดแบบติดตั้งในท่อ SRD เหมาะสำหรับการตรวจสอบของเหลวถ่ายเทความร้อน เช่น สารหล่อเย็นไกลคอล-น้ำ และน้ำมันแร่ ในระบบระบายความร้อนแบบ D2C และแบบจุ่ม

การขอ Rheonics ข้อดีคือ:

• ความกะทัดรัด: Rheonics หัววัดเซ็นเซอร์มีขนาดเล็กและกะทัดรัด ทำให้เหมาะสำหรับการติดตั้งอย่างยืดหยุ่นในพื้นที่ขนาดเล็ก เช่น แร็ค ท่อหมุนเวียนน้ำหล่อเย็น และถังแช่
• ความทนทาน: เซ็นเซอร์ทำงานได้โดยไม่ขึ้นอยู่กับการไหลของของเหลว อุณหภูมิต่ำ หรือของเหลวหลายเฟส: น้ำสกปรก ผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อน ฟิล์มชีวภาพ อนุภาคที่กระจัดกระจายอยู่ในของเหลว อาจทำให้เกิดสัญญาณรบกวนเล็กน้อยในการอ่านค่า แต่เซ็นเซอร์ก็ยังสามารถวัดความหนืดและความหนาแน่นของของเหลวได้อย่างน่าเชื่อถือ
• ไม่ต้องบำรุงรักษา: ไม่มีชิ้นส่วนเคลื่อนไหวที่อาจทำให้เกิดการคลาดเคลื่อนตลอดอายุการใช้งานของเซ็นเซอร์

บูรณาการ Rheonics เสียบหัววัดเซนเซอร์เข้าไปในท่อโพลีเมอร์หรือท่อสแตนเลสโดยใช้ Rheonics เซลล์การไหลแบบอินไลน์และเวโดเล็ต หรือการเชื่อมต่อและหน้าแปลนมาตรฐาน

เซลล์วัดการไหลขนาดเล็กนี้ต้องการปริมาณของเหลวน้อยมาก และมีพอร์ตเกลียวตัวผู้ G1/2” ที่ทางเข้าและทางออก การซีลทำได้โดยใช้ FKM หรือ FFKM (สำหรับอุณหภูมิสูง) O-Ring. ดูหน้าสินค้า.

เซลล์ไหลชนิดนี้มีหลายแบบให้เลือกใช้งาน Rheonics SRV และ SRD มีพอร์ตตัวเมียขนาด 3/4” NPT ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสมสำหรับสายขนาดเล็ก โดยเฉพาะขนาด 3/4” หรือ 1” ดูรายละเอียดเพิ่มเติมได้ที่ IFC-34N-SRV และ IFC-34N-SRD

อุปกรณ์เสริมนี้มีให้เลือก 3 ขนาด คือ 1.5 นิ้ว 2 นิ้ว และ 3 นิ้ว โดยใช้... Tri-Clamp จุดเชื่อมต่อที่ทางเข้า ทางออก และพอร์ตโพรบ ดูหน้าสินค้า.

ชิ้นส่วนแกนหมุน FTP Tee

มีให้เลือกหลายขนาดตั้งแต่ 2 นิ้วขึ้นไป เซลล์นี้จะวางหัววัดให้ตั้งฉากกับทิศทางการไหลของของเหลว พร้อมทั้งลดพื้นที่อับให้น้อยที่สุด ดูหน้าสินค้า.

การติดตั้งโดยตรงของ Rheonics สามารถติดตั้งหัววัด SRV และ SRD ในท่อหลักหรือท่อจ่ายสารหล่อเย็นได้โดยใช้อุปกรณ์เชื่อมแบบต่างๆ เช่น:

WOL-34NL (เหมาะสำหรับ SRV และ SRD)

HAW-12G-OTK (ใช้ได้กับ SRV และ SRD) FKM หรือ FFKM (สำหรับอุณหภูมิสูง) ใช้ในการสร้างซีลเชื่อมต่อ

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับหน่วยกระจายสารหล่อเย็น (CDU) สำหรับระบบระบายความร้อนด้วยของเหลว