Flüssigkühlung ist definiert als der Fall, in dem Flüssigkeit an ein Unternehmen zur Verfügung gestellt werden muss. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Definition die Kühlflüssigkeit nicht auf Wasser einschränkt. Für die Anwendung könnte eine Vielzahl von Flüssigkeiten in Betracht gezogen werden, einschließlich Flüssigkeiten, die sich in einer Dampfphase in einem Teil der Kühlschleife befinden könnten.
- Die Luftkühlung definiert den Fall, in dem nur Luft für den Betrieb an ein Unternehmen geliefert werden muss.
- Air Cooled Rack definiert den Fall, in dem nur Luft für den Betrieb oder den Betrieb zur Verfügung gestellt werden muss.
- Air-Cooled Datacom-Geräte definiert den Fall, in dem nur Luft für den Betrieb der DataCom-Geräte zur Verfügung gestellt wird.
- Kliregelte Elektronik definiert die Fälle, in denen Luft direkt an die Elektronik zur Abkühlung ohne andere Form der Wärmeübertragung zur Verfügung gestellt wird
Wenn Flüssigkeiten in separaten Kühlschleifen verwendet werden, die nicht thermisch kommunizieren, wird das System als Luftkühlung angesehen. Die offensichtlichste Illustration deckt die kühlen Cracs ab, die normalerweise an der Peripherie vieler heutiger Rechenzentren eingesetzt werden. Am anderen Ende der Skala qualifiziert sich die Verwendung von Wärmerohren oder gepumpteten Schleifen in einem Computer, wobei die Flüssigkeit in einer geschlossenen Schleife innerhalb des Servers bleibt, auch als luftgekühlte Elektronik, vorausgesetzt, die Wärme wird über den Luftstrom durch das elektronische Geräte-Chassis aus der internen geschlossenen Schleife entfernt.
Es gibt viele verschiedene Implementierungen der Flüssigkühlung zur Auswahl. Unten finden Sie mehrere Szenarien:
Eine Option verwendet ein luftgekühltes Kühlsystem, das innerhalb der Datacom-Ausrüstung montiert ist, um gekühlte Kältemittel an flüssige Kaltplatten zu liefern, die an die Prozessoren montiert sind. Für diese Implementierung ist die beheizte Luft aus dem Wärmetauscher (dh Kondensator) von Flüssigkeit zu Luft direkt in die Umgebung des Rechenzentrums ausgeschöpft. Aus Sicht des Rechenzentrums werden das Rack und die Elektronik als luftgekühlt angesehen, da keine Flüssigkeitsleitungen den Rackhülle überqueren.
Eine andere Implementierung kann einen Wärmetauscher von Flüssigkeit zu Luft verwenden, der oben, unten oder auf der Seite oder hinten des Racks montiert ist. In diesem Fall entfernt der Wärmetauscher einen wesentlichen Teil der Abwärme des Racks aus der Luft, die schließlich in das Rechenzentrum erschöpft ist. Diese Implementierung verringert die von der Elektronik benötigte volumetrische Luftströmungsrate nicht, verringert jedoch die Temperatur der Luft, die wieder in das Rechenzentrum ausgeschöpft ist. In diesem Beispiel wird ein flüssiggekühltes Rack beschrieben, da die Flüssigkeitsleitungen den Rack-Umschlag überqueren. Abbildung unten.
Eine weitere Implementierung verwendet flüssige Kaltplatten, die Wasser, Dielektrika oder andere Arten von Kühlstoffen verwenden, die von einem Wärmetauscher von Flüssigkeit zu Flüssigkeit gekühlt werden, der die Abwärme in das Wasser des Anlagens ablehnt. Die Abstoßung für die Abwärme an das Wasser kann über eine oder mehrere zusätzliche Flüssigkeitsschleifen auftreten, die schließlich an einem externen Kühlturm oder einer Kälteanlage enden. Diese Implementierung der Flüssigkühlung verringert die Menge an Abwärme, die in die Umgebung der Anlage abgelehnt wird, und verringert auch die volumetrische Luftströmungsrate der Rackelektronik. Aus der Sicht des Rechenzentrums beschreibt diese Implementierung flüssige Racks und Elektronik, da die Flüssigkeitsleitungen den Rackhülle überqueren und auch in die Server selbst überqueren. Dieses System ist in Abbildung unten dargestellt.
Flüssigkühlsysteme
Datacom Equipment Cooling System (DECS)
Dieses System erstreckt sich nicht über das IT -Rack hinaus. Es handelt sich um eine Schleife innerhalb des Racks, die die Wärmeübertragung von den Wärmeproduzierungskomponenten (CPU, Speicher, Stromversorgungen usw.) auf einen Fluidcooled-Wärmetauscher durchführen soll, der ebenfalls im IT-Rack enthalten ist. Einige Konfigurationen können diese Schleife beseitigen und die Flüssigkeit aus der CDU -Flüssigkeit (Kühlmittelverteilungseinheit) direkt zur Last haben. Diese Schleife kann in einphasigen oder zweiphasigen Wärmeübertragungsmodi funktionieren, die durch Wärmerohre, Thermosyphon, gepumpte Flüssigkeiten und/oder Dampfkompressionszyklen erleichtert werden. Flüssigkeiten, die typischerweise in der Datakomausrüstung verwendet werden, umfassen Wasser, Ethylenglykol oder Propylenglykol und Wassermischung, Kältemittel oder Dielektrika. Zumindest würde das Kühlsystem für Datakomgeräte einen Wärmewärmetauscher sowie einen Wärmewärmetauscher umfassen und kann mit aktiven Komponenten wie Kompressor/Pumpe, Steuerventilen, elektronischen Steuerelementen usw. weiter verbessert werden.
Technologiekühlsystem (TCS)
Dieses System würde sich normalerweise nicht über die Grenzen des IT -Raums hinaus erstrecken. Die Ausnahme ist eine Konfiguration, in der sich die CDU außerhalb des Rechenzentrums befindet. Es dient als dedizierte Schleife, die die Wärmeübertragung vom Datacom Equipment Cooling System in das Kühlwassersystem durchführen soll. Diese Schleife wird dringend empfohlen, da sie erforderlich ist, um spezifische Probleme mit der Flüssigkeitsqualität in Bezug auf Temperatur, Reinheit und Druck zu lösen, wie dies von den Wärmetauschern innerhalb der Datacom -Gerätekühlsysteme erforderlich ist. Zu den in der Technologiekühlschleife verwendeten Flüssigkeiten gehören Wasser, Ethylenglykol oder Propylenglykol und Wassermischung, Kältemittel oder Dielektrika. Diese Schleife kann auch nach Einzelphasen- oder zweiphasigen Wärmeübertragungsmodi funktionieren und die Übertragung durch Wärmerohre, Thermosyphon, gepumpte Flüssigkeiten und/oder Dampfkompressionszyklen erleichtern. Zumindest würde das Technologiekühlsystem einen Wärmewärmetauscher (wahrscheinlich integrale Komponente des Datenkühlsystems für Datakom -Geräte), einen Wärmewärmetauscher sowie die Verbindungsrohrleitungen umfassen. Dieses System kann durch aktive Komponenten wie Kompressoren/Pumpen, Steuerventile, elektronische Steuerelemente, Filter, hydronisches Zubehör usw. weiter verbessert werden.
Kühlwassersystem (CHWS)
Dieses System befindet sich in der Regel auf Anlagenebene und kann ein dediziertes System für die IT -Space (en) enthalten. Es besteht in erster Linie aus dem System zwischen den Rechenzentrumskühler und der CDU. Das Kühlwassersystem würde die Kältemaschinenanlage, die Pumpen, das Hydronikzubehör und die erforderlichen Verteilungsleitung auf Anlagenebene umfassen. Die Kälteanlage würde in der Regel einen Dampfkompressionszyklus verwenden, um die Versorgungstemperatur gekühltes Wasser (43 ° F-48 ° F/6 ° C-9 ° C) im Wesentlichen unter der Innenumgebungstemperatur (typischerweise 75 ° F/24 ° C und bis zu 95 ° F/35 ° C) zu kühlen. Das Chiller -System bietet möglicherweise ein gewisses Maß an Redundanz für kritische Komponenten wie Kälte, Kühltürme und Pumpen.
DX-Geräte können auch im Kühlwassersystem verwendet werden. DX -Geräte liefert eine direkte Wärmeabteilung für die Atmosphäre und ist daher die letzte Schleife für diese Entwurfsmethode. Zu den Einschränkungen gehören die Entfernung für die geteilten Systeme und die Betriebskosten. Im Allgemeinen werden in den meisten Bereichen Systeme mit 400 Tonnen Kühlung wirtschaftlich braakeven. Größere Systeme bevorzugen Nicht-DX-Konstruktionen, es sei denn, andere Umstände garantieren eine umfassendere DX-Bereitstellung. Für Einzel- oder Sonderfälle in diesem Schleifendesign können kleinere thermische Fahrgeräte eingeführt werden.
Kondensator-Wasser-System (CWS)
Dieses System besteht aus der flüssigen Schleife zwischen den Kühltürmen und den Daten des Rechenzentrums. Es befindet sich in der Regel auch auf Einrichtungsebene und kann ein dediziertes System für die IT -Bereiche (en) enthalten oder nicht. Condenserwater-Schleifen fallen typischerweise in eine von zwei grundlegenden Kategorien: ein System auf nassbulba Basis oder trockener Bulb-basiertes System. Die Loops auf nassbulbbasierten Schleifen funktionieren bei einem Verdunstungsverfahren und nutzen die Temperaturen der niedrigeren Nassbulben und bieten dadurch kühlere Kondensator-Wasser-Temperaturen. Die Schleifenbasis der Trockenbulenbasis basieren auf der Differenz der Kondensator-Wasser-Schleifentemperatur gegenüber der Temperatur des Umgebungsbetrags. Um die Wärmeübertragung mit dem System mit Trockenbulbungsbasis zu ermöglichen, muss die Kondensator-Wasser-Schleife bei einer gewissen Temperatur über der Temperatur des Umgebungstrocknungs-Trockenbades bei einer angemessenen Wärmeübertragung vom Kondensator-Wasser in die Umgebungsluft im Freien ermöglichen. Zu diesen Schleifen gehören normalerweise: Außen -Wärme -Abstoßungsvorrichtung (Kühlturm oder Trockenflüssigkeitskühler), Pumpen, Ausdehnungstanks, Hydronikzubehör und Verteilungsleitungen.
Flüssiggekühlte Gestelle und Schränke
Ein Rack oder ein Schrank wird als flüssig gekühlt angesehen, wenn Flüssigkeit zum Betrieb zum und vom Stange oder vom Schrank für den Betrieb verteilt werden muss. Die folgenden Abbildungen veranschaulichen die Kühlung auf der Ebene der Rack/Schrank. Das erste ist ein grundlegendes luftgekühltes Gestell. Die verbleibenden Zahlen zeigen andere Optionen, die Flüssigkühlung oder eine Kombination aus Luftkühlung und Flüssigkeitskühlung verwenden. Die Abbildungen in diesem Abschnitt zeigen alle die Kühlmittelversorgung und die Rückgänge unter dem erhöhten Boden. Andere Implementierungen für Einrichtungen können ermöglichen, dass solche Linien über den Boden oder über die Decke geleitet werden. Kühlmittelversorgung und Renditeverbindungen für das Rack/Schrank können von der Basis, der Seite oder dem Oberteil von der Basis stammen.
Abbildung 2 zeigt ein luftgekühltes und flüssiggekühltes Rack oder einen Schrank, das die gekühlte Arbeitsflüssigkeit direkt von irgendeinem Punkt innerhalb der CHWS- oder CWS-Schleife erhalten könnte. Eine Implementierung könnte die Elektronik luftgekühlt lassen, wobei das Kühlmittel einen großen Prozentsatz der Abwärme über einen Wärmetauscher der Hintertür entzieht. Eine andere Implementierung könnte das Kühlmittel an Processor Spot-Kühler (irgendeine Form von Kaltplatten) geliefert, wobei das Gleichgewicht der Elektronik luftgekühlt wird.
Abbildung 3 zeigt einen rein flüssigen Rack oder Schrank. Ein Beispiel für eine solche Implementierung kann die gesamte Elektronik im Rack- oder Schrankleitungskosten über Kaltplatten aufweisen. Diese Kühlmethode könnte Wasser, Kältemittel oder ein anderes dielektrisches Kühlmittel als Arbeitsflüssigkeit einsetzen. Eine andere Implementierung kann die gesamte Elektronik über flüssiges Durchfluss (z. B. zum Kochen des Durchflusss), den Strahlaufprall, die Sprühkühlung oder eine andere Methode abkühlen lassen, die ein dielektrisches Kühlmittel bereitstellt, um die Elektronik direkt abzukühlen. Eine weitere Implementierung würde ein völlig geschlossenes Rack umfassen, das Luft als Arbeitsflüssigkeit und einen Wärmetauscher von Luft zu Flüssigkeit verwendet.
Abbildung 4 zeigt ein luftgekühltes und flüssiggekühltes Rack oder einen Schrank mit einer externen CDU. Die CDU, wie der Name schon sagt, erhält das Kühlmittel für Technologiekühlsystem (TCS) oder Datacom Equipment Cooling System (DECS) in einer Vielzahl von Manieren und zirkuliert es durch die TCS- oder DECS -Schleife an den Rack-, Schrank- oder DataCom -Geräten. Diese Implementierung ähnelt der von Abbildung 2, mit der Ausnahme, dass es jetzt eine CDU zwischen der Einrichtung (CHWS oder CWS) auf der Ebene der Kühlflüssigkeit und des Racks oder des Schranks gibt. Diese Implementierung ermöglicht es der CDU, das Kühlmittel an das Rack oder den Schrank auf eine Temperatur über dem Taupunkt der Anlage zu stimmen.
Abbildung 5 zeigt eine rein flüssig gekühlte Rack- oder Schrank-Implementierung. Diese Implementierung ähnelt der von Abbildung 3 sowie Abbildung 4, in der eine externe CDU enthalten ist.
Die Abbildungen 6 und 7 sind die endgültigen Implementierungen, die in diesem Abschnitt erörtert werden sollen. Diese Implementierungen haben mit den Implementierungen der Abbildungen 4 und 5 viel gemeinsam. Ein offensichtlicher Unterschied ist die Tatsache, dass die in den Abbildungen 6 und 7 gezeigten Gestelle oder Schränke jetzt dedizierte CDUs, dh interne CDUs, besitzen. Die CDUs sind am unteren Rand des Racks angezeigt, aber andere Konfigurationen können sie auf der Seite oder oben im Rack enthalten. Diese Implementierung bietet dem DataCom Center -Operator mehr Flexibilität, da die Racks oder Schränke ihre Kühlmittel jetzt als Funktion der Arbeitsbelastung oder der Inneren der Elektronik auf sehr unterschiedliche Bedingungen konditionieren können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass verschiedene Kühlmittel (z. B. Wasser, Kältemittel, Dielektrikum) jetzt in den verschiedenen Racks als Funktion des Workloads oder der Elektroniktyp eingesetzt werden können.
Flüssigkühlungsrichtlinien für Datacom -Gerätezentren - ASHRAE und Zusammenarbeit mit TC 9.9, geschäftskritische Einrichtungen, Technologieräume und elektronische Geräte.
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