Het meten van vloeistofdegradatie in koelsystemen op basis van vloeibare glycol voor datacenters.

Inhoudsopgave

• Introductie
• Koel- en koelmiddelsystemen
• Vloeistofgebaseerde koeling
• Directe vloeistofkoeling naar de chip
• Dompelkoeling
• Bewaking en controle
• Rheonics sensor
• Sensor installatie
• HPT-12G (alleen geldig voor SRV)
• IFC-34N (varianten beschikbaar voor SRV en SRD)
• FET Tri-Clamp elleboog T-shirt
• Referenties

Naarmate datacenters in dichtheid en rekenkracht toenemen, hebben traditionele luchtgekoelde architecturen steeds meer moeite om te voldoen aan de eisen op het gebied van thermisch beheer, energie-efficiëntie en betrouwbaarheid. Koeling met vloeistofcirculatie – waarbij water of water-glycolmengsels als primair warmtetransportmedium worden gebruikt – is uitgegroeid tot een van de meest efficiënte en schaalbare oplossingen. Het is daarom cruciaal geworden om de koelprestaties continu te monitoren, wat onder andere kan worden bereikt door de eigenschappen van de koelvloeistof in de leiding te evalueren. Eigenschappen zoals thermische degradatie, glycolconcentratie, verontreiniging, biofouling, Brix-waarden, vriespunt, enzovoort, kunnen worden herleid tot directe metingen. Rheonics'Inline dichtheids- en viscositeitssensoren.

De basisfunctie van een koelsysteem is het onttrekken van warmte aan de ene locatie en het overbrengen ervan naar een andere, waardoor de oorspronkelijke locatie afkoelt. Warmte stroomt van nature van warmere naar koelere gebieden door geleiding (contact tussen vaste stoffen), convectie (beweging van vloeistoffen) en straling (elektromagnetische golven).

• Koelsystemen: Deze systemen zijn gebaseerd op een koelmiddel dat faseovergangen ondergaat: verdamping om warmte te absorberen en condensatie om warmte af te geven, zoals bij koelinstallaties, airconditioners en warmtepompen.
• Systemen voor voelbare warmte: Deze systemen zijn afhankelijk van voelbare warmteoverdracht waarbij gebruik wordt gemaakt van koelvloeistoffen of lucht in plaats van koelmiddelen. Deze systemen bestaan ​​doorgaans uit twee circuits:
• a. Een primaire kringloop die een vloeistof gebruikt om warmte van de bron te absorberen.
• b. Een secundair circuit dat warmte onttrekt aan de opgewarmde primaire vloeistof. Het secundaire circuit is vaak een koelsysteem of een extern warmteafvoersysteem, zoals koeltorens of droge koelers, die de warmte aan de omgeving afgeven.

Het belangrijkste voordeel van vloeistofkoeling is dat Vloeistof is veel efficiënter dan lucht. als het gaat om warmteoverdracht. Dit zorgt ervoor dat pure vloeistofgebaseerde koeling essentieel voor moderne datacenters met een hoge dichtheid, met name die datacenters die AI en high-performance computing (HPC) ondersteunen.

Vloeistofrecirculatiesystemen (LRL's) bieden:

• Hogere warmtecapaciteit vergeleken met lucht
• Lagere pompenergie voor hetzelfde warmtetransport
• Grotere thermische stabiliteit
• Compatibel met zowel direct-to-chip (D2C) als immersiekoelingsoplossingen.

Zowel D2C als immersiekoeling zijn recirculatiesystemen die gebruikmaken van een primair circuit om warmte te absorberen en een secundair circuit om deze af te voeren.

D2C-koeling houdt in dat vloeibaar koelmiddel direct over de warmste componenten in een datacenter wordt gerecirculeerd, meestal de CPU's en GPU's. koude borden bovenop hen. De vloeistof die in de primaire en secundaire kringloop wordt gebruikt, is ofwel gedemineraliseerd (DI) zuiver water, of een mengsel daarvan met glycol.

Propyleenglycol (PG) is tegenwoordig de voorkeurskoelvloeistof om met water te mengen, omdat het niet giftig en niet brandbaar is, niet bijdraagt ​​aan de opwarming van de aarde en optimale prestaties levert in vergelijking met andere alternatieven voor secundaire vloeistoffen. PG heeft een lagere thermische geleidbaarheid en een hogere viscositeit dan zuiver water, waardoor het glycol-watermengsel een lagere warmteoverdracht creëert en meer energie vereist om te worden gepompt. PG heeft echter een lager vriespunt en een hoger kookpunt dan water, waardoor het wordt gebruikt wanneer er een risico bestaat dat gedemineraliseerd water in de leiding bevriest of verdampt. PG voorkomt bovendien de vorming van bacteriën in de waterleiding.

D2C wordt vaak gekozen vanwege de eenvoudigere integratie in bestaande, grootschalige datacenters (zoals hyperscalers) waar de IT-hardware is ontworpen om te werken met standaard gekoeld water of speciale niet-geleidende vloeistoffen, en waar een lagere aanvoertemperatuur gewenst is voor een hoge veiligheidsmarge.

Immersion cooling wint aan populariteit bij datacenters met een zeer hoge dichtheid. Het vereist dat het datacenter of de racks met CPU's en GPU's volledig worden ondergedompeld in een diëlektrische vloeistof, zoals minerale olie of synthetische vloeistoffen. Warmte wordt vervolgens via geleiding en convectie van de racks naar de vloeistof overgedragen. De manier waarop de vloeistof wordt gerecirculeerd om de gewenste temperatuur voor koeling te behouden, bepaalt het type immersion cooling.

Bij eenfasige immersiekoeling blijft de vloeistof altijd vloeibaar door gebruik te maken van een secundair circuit, meestal via een warmtewisselaar, met vloeistof of lucht. Mengsels van glycol en water worden ook vaak in het secundaire circuit gebruikt.

Bij tweefasige dompelkoeling verandert de vloeistof door dissipatie van vloeibaar naar gasvormig. Een condensor boven de dompeltank vangt de vloeibare damp op en verlaagt de temperatuur ervan dankzij een secundaire kringloop, waardoor de vloeistof weer vloeibaar wordt en terug in de tank kan stromen.

Dompelkoeling is zeer effectief bij gebruik op hogere koelvloeistofinlaattemperaturen Doordat de hele server ondergedompeld is, wordt alle component gelijkmatig gekoeld en worden hotspots voorkomen. Deze hogere bedrijfstemperatuur is een belangrijke factor in de hoge energie-efficiëntie.

De regeling van de koelvloeistof vindt plaats in de koelvloeistofverdeelunits (CDU's). Deze zijn essentieel voor het behoud van een efficiënte koeling door een constante circulatie, druk en stroomverdeling te garanderen. Ze zijn geïntegreerd met externe controllers voor het aansturen van pompsnelheden, kleppen, alarmen en redundantielogica.

Inline sensoren zijn essentieel voor prognose- en gezondheidsbeheer (PHM), waardoor operators de conditie en concentratie van de koelvloeistof direct kunnen bewaken.

Belangrijke parameters die in het LRL worden gemonitord (met name de glycol-waterkringloop):

• Toevoer-/retourtemperatuur: Cruciaal voor het bepalen van de thermische belasting en de systeemefficiëntie.
• Debiet en drukverschil van de pomp: Belangrijke indicatoren voor het pomprendement (PUE) en mogelijke blokkades (vervuiling).
• Glycolconcentratie: dichtheids- en viscositeitssensoren zijn nuttig om het glycolpercentage nauwkeurig te controleren. Dit is cruciaal omdat:
• Het controleert de glycolconcentratie en vriespunt van de koelvloeistof.
• Het maakt de berekening mogelijk van de werkelijke massastroom en zorgt ervoor dat de pomp geen energie verspilt aan het overwinnen van een te hoge viscositeit.
• Geleidbaarheid en waterkwaliteit: Het meet de zuiverheid en het corrosiepotentieel van het water (vooral in DI-watercircuits), aangezien zelfs sporen van verontreinigingen tot schade aan componenten kunnen leiden.

Rheonics Inline dichtheids- en viscositeitssensoren zijn gebaseerd op een Balanced Torsional Resonator (BTR)-technologie die de eigenschappen van een vloeistof meet door direct contact en evaluatie van de effecten van de vloeistof op de resonantiefrequentie en demping van de resonator.

Rheonics Inline sensoren, zoals de SRV inline viscometer en de SRD inline dichtheids- en viscositeitsmeter, zijn geschikt voor het bewaken van warmteoverdrachtsvloeistoffen zoals glycol-waterkoelvloeistoffen en minerale oliën in D2C- en immersiekoeling.

De Politia Militar hield zelfs tijdens de pre-carnaval festiviteiten de zaken al nauwlettend in de gaten. Rheonics De voordelen zijn:

• Compactheid: Rheonics Sensorprobes zijn klein en compact, waardoor ze ideaal zijn voor flexibele montage in kleine ruimtes zoals racks, koelvloeistofcirculatieleidingen en dompelbaden.
• Robuustheid: De sensor werkt ongeacht de vloeistofstroom, lage temperatuur of meerfasige vloeistoffen: vervuild water, corrosieproducten, biofilm en verspreide deeltjes in de vloeistof kunnen weliswaar kleine ruis in de metingen veroorzaken, maar de sensor is in staat om de viscositeit en dichtheid van de vloeistof betrouwbaar te meten.
• Geen onderhoud nodig: Geen bewegende onderdelen die tijdens de levensduur van de sensor afwijkingen kunnen veroorzaken.

Integreer de Rheonics sensorprobe in de polymeerbuis of roestvrijstalen pijp met behulp van Rheonics Inline flowcellen en weldolets of standaard aansluitingen en flenzen.

Deze kleine flowcel vereist een minimaal vloeistofvolume en is voorzien van G1/2” buitendraadaansluitingen aan de inlaat en uitlaat. De afdichting wordt gerealiseerd met FKM of FFKM (voor hoge temperaturen). O-Ring. Zie productpagina.

Deze flowcel is verkrijgbaar in verschillende varianten. Rheonics SRV en SRD. Het heeft 3/4” NPT-binnenaansluitingen, waardoor het de ideale keuze is voor kleine leidingen, met name van 3/4” of 1”. Zie IFC-34N-SRV en IFC-34N-SRD.

Dit accessoire is verkrijgbaar in de maten 1.5”, 2” en 3” en maakt gebruik van Tri-Clamp aansluitingen bij de inlaat, uitlaat en meetpoort. Zie productpagina.

FTP T-stuk spoel

Deze cel is verkrijgbaar in formaten van 2 inch of groter en plaatst de sonde loodrecht op de vloeistofstroom, terwijl de dode zones tot een minimum worden beperkt. Zie productpagina.

Directe installatie van Rheonics SRV- en SRD-sondes in de koelvloeistofleidingen zijn mogelijk met behulp van weldolets zoals:

WOL-34NL (geschikt voor SRV en SRD)

HAW-12G-OTK (geldig voor SRV en SRD) FKM of FFKM (voor hoge temperaturen) wordt gebruikt om een ​​verbindingsafdichting te creëren.

Inzicht in koelvloeistofverdeelunits (CDU's) voor vloeistofkoeling