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冷却剂分配单元

概述

自数据中心首次出现和发展以来,Boyd一直是企业冷却和工程材料解决方案的领先创新者。Boyd利用这些数十年的专业知识开发先进的散热解决方案和系统,以保持领先于快速增长的处理能力,热密度和热负荷。这包括前瞻性的液体冷却创新和系统组件,如冷却液分配单元(CDU)。本文介绍了用于改进液体冷却系统的 CDU 技术和集成解决方案,可帮助 OEM 在相同封装内提高计算密度,快速迭代设计并加快上市速度,提高效率和可靠性,并通过可扩展的热管理计划降低数据中心拥有的总成本,从而超越处理能力和应用要求。

企业热管理趋势和5g

随着智能技术创新、加工能力和技术依赖度呈指数级增长,全球所有主要行业的数字化和电子化都急剧上升。消费者需要跨所有市场实现更快的连接速度、更多信息和改进的功能。这推动了对更大,更高效的数据中心的需求,这些数据中心具有更快,更强大的芯片来支持云和边缘计算以及增加的处理和存储。这些数据中心的技术进步和改进处理的最大障碍之一是管理数据和存储以及发电和供应增加所产生的多余热量。

数据中心机架

新的高功率应用需要更高效的冷却,以紧凑的体积实现高热负荷;这通常会导致工程师转向液体冷却解决方案。设计工程师创造性地推动了风冷创新,使产品设计团队对将液体冷却引入高可靠性数据中心系统保持沉默,从而达到了令人印象深刻的性能水平。然而,新的要求使得完全避免液体变得越来越困难。重叠的技术组合使液体、浸入式、两相和空气冷却创新能够共存,使工程师能够为每个定制应用混合正确的解决方案,以扩展传统空气冷却系统的性能边界,并确保在适当的时候安全迁移到液体冷却系统。下一代设计的热和功率密度要求现已达到空气冷却限制,需要过渡到液体。液体的效率要高得多,并且具有比相同质量的强制空气容量高4倍的热量传递能力的能力。这通过高效、改进的传热和更高的热性能以及更高的设计灵活性和可扩展性,实现更快、更经济高效、更安静、性能更好的应用。更高的效率和更小的系统也节省了空间,允许更多的机架和服务器以更高的性能运行。

液冷系统是一种液压回路,通常由与设备中的热源接口的冷板、通过系统循环流体的软管和泵以及将热量排入周围环境的热交换器组成。液冷系统正变得越来越普遍,因为空气冷却无法处理新的更高的热负荷,并且液体冷却的可靠性通过数小时的现场安装和无泄漏性能得到了证明。CDU是液体系统的核心,旨在提高整体系统效率并降低数据中心的总拥有成本。

cdu 原理图

什么是冷却液分配单元 (CDU)?

冷却液分配单元 (CDU) 是一种系统,可在机架级数据中心实现更小、更高效、更精确的液体冷却,通常集成设施水。CDU 在二次(冷却应用)侧机架内的闭环系统中循环冷却液,并在初级(散热)侧利用设施水。CDU具有泵,水箱,电源,控制板和热交换器作为关键组件。过滤器,流量计,压力传感器和其他设备也用于与服务器机架一起管理CDU的操作。

更小、改进的冷却,具有CDU可用的设计灵活性和自定义功能,使数据中心运营商能够通过包括额外的机架来提高计算密度。CDU 还提供了重新思考数据中心占用空间配置的机会,以最大限度地提高功率密度和能效。

当服务器或机箱的热负荷超过传统风冷所能达到的负载时,CDU会在更小的封装中提供更高的热性能。集成的CDU消除了对风冷系统中笨重的散热器,风扇盘和组件的需求,这些组件会产生严重的环境噪音污染并消耗更多能源,因此可以实现更高的服务器功率密度,更安静的操作和更高效的自然资源利用。

Boyd CDU的尺寸合适,并针对特定应用进行了定制配置,以便在需要时获得系统所需的精确、最佳的冷却性能。具有操作逻辑、自动诊断和故障排除、保护和警告功能的智能控制器,以及智能流量、压力和温度控制,可管理系统性能,以达到峰值需求,同时在非峰值运行期间保持经济高效,并在问题发生之前预防问题。盲配快速断开与 360 个旋转接头使维修系统快速,从而最大限度地减少维护停机时间。

在行 cdu 中

CDU可以直接集成到设施水或设施级冷却系统中,也可以设计为提供不同灵活性的独立CDU。冷却机箱、服务器或集成 CDU 的冷却能力,使其低至处理器或芯片。CDU可以设计为集成到现有的数据中心或机箱配置中,以进行改造以提高效率。Boyd CDU 的设计符合 IEC62368-1 标准,并经过测试,可承受 3 倍的最大工作压力。所有新的子组件设计都经过严格的最大压力测试,直到销毁。可靠性测试包括热循环、最小/最大储存量和包装测试,以确保持久、高质量、无泄漏的冷却。

Boyd开发了两种基于大小和实现的关键类型的CDU:机架内CDU和行内CDU。

机架内 CDU

机架内CDU旨在集成到服务器机箱中,并将冷却液分配到一系列服务器或热源。机架内 CDU 配置适用于 2U - 5U 大小,安装在服务器机箱内,提供 60 - 80kW 的冷却能力。这些特点包括冗余泵设计、动态无冷凝控制、自动冷却液补充、用于待机操作的旁路回路以及自动泄漏检测。

独立式行内 CDU 更大,设计用于管理数据中心环境中一系列服务器机箱中的高热负载。这些全液体冷却系统将冷却剂分配到服务器机箱内外,可以集成到现有的设施冷却系统中,也可以设计为完全独立。行内 CDU 容量范围从 300 kW 开始,正在开发的型号冷却到 700kW。

自定义和设计注意事项

博伊德基民盟主要特点和好处

  • 冗余 - 通过设计冗余(例如使用N+1配置的多台泵)提高可靠性并实现连续运行,从而减少停机时间并降低维护要求。
  • 热插拔 - 通过确保泵和冷板等组件可以在仍然热的时候更换或更换,从而进一步减少停机时间并实现连续运行,从而实现更高效,更高的生产设施,从而消除冷却时间的需要。
  • 通信门户 - 通过高级通信门户改进系统的连接和控制,从而提高精度、监视和控制,从而提高效率。更好的数据和监控,以主动扩展或更改热力系统,从而优化应用性能。
  • 润湿化学 - 利用Boyd在液冷系统方面数十年的经验,积累了丰富的知识和创新,包括对液体回路中组件的润湿材料的深刻理解,以及如何最好地集成技术以实现完全优化,高度可靠的系统。

基民盟设计注意事项

  • 机械设计 每个组件都必须经过精心挑选,以实现高可靠性和长寿命独立并作为一个系统。这包括所有泵、电源和热交换器。一个缺陷可能导致整个系统出现故障,从而导致停机和设备故障。至关重要的是,供应商必须经过精简和审查,以确保高质量的组件。Boyd工程师确保系统内的所有组件都经过测试,以确保它们可靠地工作并符合客户规格。
  • 通信/控制器和监视器 通过确保系统可以轻松与驻留网络通信以远程控制系统并监控警报,从而节省维护成本和潜在的停机时间。识别和处理问题的速度越快,设备故障、紧急维护需求、低效能源使用和其他风险的可能性就越小。
  • 泄漏检测/冷凝风险 许多设施管理人员对使用液体冷却犹豫不决,因为如果任何数量的液体进入计算设备,它可能会导致重大的应用故障。液冷系统和CDU必须完全无泄漏,无冷凝。Boyd 在无泄漏开发和测试以及自 2007 以来安装在市场应用中的液体冷却系统方面拥有数十年的专业知识,并且超过 30。6 十亿个场小时,零泄漏。作为额外的保护措施,Boyd安装了泄漏检测系统来监控潜在的泄漏,提供警报并推动预防性维护。该系统还可用于在露点以下运行的数据中心,以监控系统内管道的冷凝风险。
  • 维护 除了使用控制和通信门户进行监控外,数据中心的液冷系统还需要定期进行预防性维护,以确保更高的可靠性和最佳性能。确保您的组织了解在考虑液体冷却时所需的维护成本,以及如何通过提高效率、更多可用空间和更好的应用程序性能来抵消这些成本。
  • 热交换器 您对热交换器的选择对液体系统的整体效率、尺寸和性能有重大影响。为了增加使用CDU的可靠性和性能优势,建议使用高效率的钎焊热交换器。根据液体冷却系统设计,完全独立的CDU中的紧凑型换热器或集成到服务器机箱中的后门热交换器可能最适合优化全液体系统的效率和性能。

下一步是什么?

随着组织和个人进一步要求数字化、更强大的功能、更高的速度和服务、更好的连接性以及全球更多的电子化,处理和数据存储需求将继续呈指数级增长。为了支持这一全球趋势,数据中心和企业应用程序需要更大、更高效、24/7 全天候运行,同时提高处理和存储效率。反过来,这将产生更大的热密度和更高的热负荷,这在企业技术中是前所未有的。数据中心将需要快速调整其热管理策略,以适应快速变化的环境和增加的热量。液体冷却系统和CDU将在这些新战略中发挥重要作用。

凭借数十年的创新专业知识,经验和供应商合作伙伴关系,加上将多种技术集成到简化产品中的独特方法,Boyd Corporation将继续保持在创新和改进制造的最前沿,提供无与伦比的可靠性和性能,同时降低数据中心运营商的总体成本。如果您希望解决当前问题或为下一代应对新挑战,请首先联系Boyd Corporation,以了解有关云,企业和5G应用的工程材料,热解决方案,定制和改进流程的更多信息。

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