Refroidissement liquide est défini comme le cas où le liquide doit être fourni à une entité pour le fonctionnement. Il est important de garder à l'esprit que cette définition ne limite pas le liquide de refroidissement à l'eau. Une variété de liquides pourrait être envisagée pour l'application, y compris des liquides qui pourraient être dans une phase de vapeur dans une partie de la boucle de refroidissement.
- Le refroidissement par air définit le boîtier où seul de l'air doit être fourni à une entité pour le fonctionnement.
- La grille refroidie par air définit le boîtier où seul de l'air doit être fourni à la grille ou à l'armoire pour le fonctionnement.
- L'équipement de données refroidi par l'air définit le cas où seul de l'air est fourni à l'équipement de datacom pour le fonctionnement.
- L'électronique refroidie par air définit les cas où l'air est fourni directement à l'électronique pour le refroidissement sans autre forme de transfert de chaleur
Lorsque des liquides sont utilisés dans des boucles de refroidissement séparées qui ne communiquent pas thermiquement, le système est considéré comme un refroidissement par l'air. L'illustration la plus évidente couvre les cracs d'eau réfrigérée qui sont généralement déployés à la périphérie de nombreux centres de données d'aujourd'hui. À l'autre extrémité de l'échelle, l'utilisation de caloducs ou de boucles pompées à l'intérieur d'un ordinateur, dans laquelle le liquide reste à l'intérieur d'une boucle fermée à l'intérieur du serveur, est également considéré comme une électronique refroidie par l'air, à condition que la chaleur soit retirée de la boucle fermée interne via le flux d'air via le châssis d'équipement électronique.
Il existe de nombreuses implémentations différentes de refroidissement liquide à choisir. Vous trouverez ci-dessous plusieurs scénarios:
Une option utilise un système de réfrigération refroidi par l'air monté dans l'équipement de données pour livrer un réfrigérant réfrigéré aux plaques froides refroidies par liquide montées sur les processeurs. Pour cette mise en œuvre, l'air chauffé de l'échangeur de chaleur liquide à air (c.-à-d. Le condenseur) est épuisé directement dans l'environnement du centre de données. Du point de vue du centre de données, le rack et l'électronique sont considérés comme refroidis par air car aucune ligne liquide ne traverse l'enveloppe du rack.
Une implémentation différente peut utiliser un échangeur de chaleur liquide à air monté au-dessus, en dessous, ou sur le côté ou à l'arrière de la grille. Dans ce cas, l'échangeur de chaleur élimine une partie substantielle de la chaleur des déchets de la grille de l'air qui est finalement épuisée au centre de données. Cette implémentation ne réduit pas la vitesse de flux d'air volumétrique nécessaire à l'électronique, mais elle réduit la température de l'air qui est épuisée dans le centre de données. Cet exemple décrit une grille refroidie par liquide car les lignes liquides traversent l'enveloppe de rack. Figure ci-dessous.
Une autre mise en œuvre utilise des plaques froides refroidies par liquide qui utilisent l'eau, les diélectriques ou d'autres types de liquide de refroidissement refroidis par un échangeur de chaleur liquide à liquide qui rejette la chaleur des déchets à l'eau de l'installation. Le rejet de la chaleur des déchets à l'eau de l'installation peut se produire via une ou plusieurs boucles de liquide supplémentaires qui finissent par se terminer dans une tour de refroidissement externe ou une plante de refroidissement. Cette mise en œuvre du refroidissement liquide réduit la quantité de chaleur déchet rejetée à l'établissement ambiant et réduit également le débit volumétrique de flux d'air requis par l'électronique du rack. Du point de vue du centre de données, cette implémentation décrit les racks et l'électronique refroidis par liquide car les lignes liquides traversent l'enveloppe du rack et se croisent également dans les serveurs eux-mêmes. Ce système est illustré à la figure ci-dessous.
Systèmes de refroidissement liquide
Système de refroidissement des équipements de données (DECS)
Ce système ne s'étend pas au-delà du rack informatique. Il s'agit d'une boucle dans le rack qui est destinée à effectuer un transfert de chaleur des composants producteurs de chaleur (CPU, mémoire, alimentation, etc.) à un échangeur de chaleur refroidi par fluide également contenu dans le rack IT. Certaines configurations peuvent éliminer cette boucle et avoir le fluide de l'écoulement de l'unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU) directement vers la charge. Cette boucle peut fonctionner dans des modes de transfert de chaleur monophasé ou biphasés facilités par des turbacs, des thermosyphons, des liquides pompés et / ou des cycles de vapor-compression. Les liquides généralement utilisés dans l'équipement de données comprennent l'eau, l'éthylène glycol ou le propylène glycol et le mélange d'eau, les réfrigérants ou les diélectriques. Au minimum, le système de refroidissement des équipements de données comprendrait un échangeur de chaleur de collecte de chaleur ainsi qu'un échangeur de chaleur de chaleur de rejet et pourraient être encore améliorés avec des composants actifs tels que le compresseur / pompe, les vannes de commande, les commandes électroniques, etc.
Système de refroidissement de la technologie (TCS)
Ce système ne s'étendrait généralement pas au-delà des limites de l'espace informatique. L'exception est une configuration dans laquelle la CDU est située en dehors du centre de données. Il sert de boucle dédiée destinée à effectuer un transfert de chaleur du système de refroidissement des équipements de données dans le système d'eau réfrigérée. Cette boucle est fortement recommandée, car il est nécessaire pour résoudre des problèmes spécifiques de qualité des fluides concernant la température, la pureté et la pression, comme l'exige les échangeurs de chaleur dans les systèmes de refroidissement de l'équipement de données. Les fluides généralement utilisés dans la boucle de refroidissement de la technologie comprennent l'eau, l'éthylène glycol ou le propylène glycol et le mélange d'eau, les réfrigérants ou les diélectriques. Cette boucle peut également fonctionner par des modes de transfert de chaleur en phase ou biphasée et peut faciliter le transfert par des turbacs, des thermosyphons, des fluides pompés et / ou des cycles de compression de vapeur. Au minimum, le système de refroidissement de la technologie comprendrait un échangeur de chaleur de collecte de chaleur (composante intégrale probable du système de refroidissement de l'équipement de données), un échangeur de chaleur de rejet de chaleur, ainsi que des tuyaux d'interconnexion. Ce système peut être encore amélioré avec des composants actifs tels que les compresseurs / pompes, les vannes de commande, les commandes électroniques, les filtres, les accessoires hydroniques, etc.
Système d'eau réfrigérée (CHWS)
Ce système est généralement au niveau de l'installation et peut inclure un système dédié pour les espaces informatiques. Il se compose principalement du système entre les refroidisseurs du centre de données et la CDU. Le système d'eau réfrigérée comprendrait la plante de refroidissement, les pompes, les accessoires hydroniques et la tuyauterie de distribution nécessaire au niveau de l'installation. L'usine de refroidisseur utiliserait généralement un cycle de vapor-compression pour refroidir la température d'alimentation en eau réfrigérée (43 ° F - 48 ° F / 6 ° C - 9 ° C) substantiellement en dessous de la température ambiante intérieure (généralement 75 ° F / 24 ° C et jusqu'à et au-delà de 95 ° F / 35 ° C). Le système de refroidisseur peut offrir un certain niveau de redondance pour les composants critiques tels que les refroidisseurs, les tours de refroidissement et les pompes.
L'équipement DX peut également être utilisé dans le système d'eau réfrigérée. L'équipement DX fournit une dissipation de chaleur directe à l'atmosphère et est donc la dernière boucle pour cette méthode de conception. Les limitations incluent la distance pour les systèmes divisés et le coût de fonctionnement. Généralement, dans la plupart des régions, les systèmes deviennent le panneau économique avec 400 tonnes de réfrigération. Les systèmes plus grands favorisent les conceptions non DX à moins que d'autres circonstances ne garantissent un déploiement DX plus étendu. De plus petits dispositifs de trajet thermique peuvent être introduits pour des cas individuels ou spéciaux dans cette conception de boucle.
Système de condenseur (CWS)
Ce système se compose de la boucle liquide entre les tours de refroidissement et le ou les refroidisseurs du centre de données. Il est également généralement au niveau de l'installation et peut ou non inclure un système dédié pour les espaces informatiques. Les boucles de condenser les eaux se répartissent généralement dans l'une des deux catégories fondamentales: système basé sur le bulbe humide ou basé sur les bulbs secs. Les boucles basées sur le bulbe humide fonctionnent sur un processus d'évaporation, tirant parti des températures de bulbe humide plus basses, fournissant ainsi des températures plus cool-condenseur-eau. Les boucles à base de bulbe sec fonctionnent en fonction de la différence de température de boucle de condenseur-eau par rapport à la température ambiante de l'ampoule sèche. Pour permettre le transfert de chaleur avec le système à base de bulbe sec, la boucle de condenseur-eau doit être à une certaine température au-dessus de la température ambiante de l'ampoule sèche pour permettre un transfert de chaleur adéquat de l'eau du condenseur dans l'air ambiant extérieur. Ces boucles comprendraient généralement: le dispositif de rejet de chaleur en plein air (tour de refroidissement ou refroidisseur de liquide sec), pompes, réservoirs d'extension, accessoires hydroniques et tuyauterie de distribution.
Racks et armoires refroidis en liquide
Une grille ou une armoire est considérée comme refroidie par liquide si le liquide doit être diffusé vers et depuis la grille ou l'armoire pour le fonctionnement. Les chiffres suivants illustrent le refroidissement au niveau du rack / armoire. Le premier est une grille refroidie par air de base. Les chiffres restants montrent d'autres options qui utilisent le refroidissement du liquide ou une combinaison de refroidissement par air et de refroidissement liquide. Les chiffres de cette section montrent tous l'alimentation et les lignes de retour du liquide de refroidissement sous le plancher surélevé. D'autres implémentations des installations peuvent permettre à ces lignes d'être acheminées au-dessus du sol ou du plafond. Les connexions d'alimentation et de retour du liquide de refroidissement pour le rack / armoire peuvent être de la base, du côté ou du haut.
La figure 2 montre une combinaison de grille ou d'armoire refroidie par l'air et refroidi par liquide qui pourrait recevoir le liquide de travail réfrigéré directement à un certain point dans la boucle CHWS ou CWS. Une mise en œuvre pourrait avoir la refroidissement par air électronique, le liquide de refroidissement éliminant un grand pourcentage de la chaleur des déchets via un échangeur de chaleur de porte arrière. Une autre implémentation pourrait faire livrer le liquide de refroidissement aux refroidisseurs de spots de processeur (une certaine forme de plaque froide), l'équilibre de l'électronique étant refroidi par air.
La figure 3 montre une grille ou une armoire purement refroidie. Un exemple d'une telle implémentation peut avoir toutes les électroniques dans le rack ou la conduction arborée par des plaques froides. Cette méthode de refroidissement pourrait déployer de l'eau, du réfrigérant ou d'un autre liquide de refroidissement diélectrique comme liquide de travail. Une autre implémentation peut faire refroidir toutes les électroniques via l'écoulement liquide (par exemple, l'ébullition de l'écoulement forcé), l'impact du jet, le refroidissement par pulvérisation ou une autre méthode qui déploie un liquide de refroidissement diélectrique pour refroidir directement l'électronique. Une autre implémentation comprendrait une grille totalement fermée qui utilise l'air comme liquide de travail et un échangeur de chaleur à liquide.
La figure 4 montre une combinaison de grille ou d'armoire refroidie par l'air et refroidi par liquide avec un CDU externe. La CDU, comme son nom l'indique, conditionne le liquide de refroidissement du système de refroidissement de la technologie (TCS) ou du liquide de refroidissement du système de refroidissement (DECS) dans une variété de manières et le fait circuler via la boucle TCS ou DECS vers le rack, l'armoire ou l'équipement de datacom. Cette implémentation est similaire à celle de la figure 2, à l'exception qu'il existe maintenant un CDU entre l'offre de l'installation (CHWS ou CWS) en liquide réfrigéré et la grille ou l'armoire. Cette implémentation permet à la CDU de conditionner le liquide de refroidissement livré au rack ou à l'armoire à une température au-dessus du point de rosée de l'installation.
La figure 5 montre une mise en œuvre de rack ou d'armoire purement refroidi par liquide. Cette implémentation est similaire à celle de la figure 3, ainsi que la figure 4, où un CDU externe est inclus.
Les figures 6 et 7 sont les implémentations finales à discuter dans cette section. Ces implémentations ont beaucoup en commun avec les implémentations des figures 4 et 5, respectivement. Une différence évidente est le fait que les racks ou armoires montrés sur les figures 6 et 7 possèdent désormais des CDU dédiés, c'est-à-dire des CDU internes. Les CDU sont indiqués au bas du rack, mais d'autres configurations pourraient les inclure sur le côté ou le haut du rack. Cette implémentation offre plus de flexibilité à l'opérateur de centre de données dans la mesure où les racks ou les armoires peuvent désormais conditionner leurs refroidissements dans des conditions très différentes en fonction de la charge de travail ou de l'électronique à l'intérieur. Un autre avantage est que différents refroidissements (par exemple, l'eau, le réfrigérant, le diélectrique) peuvent désormais être déployés dans les différents racks en fonction de la charge de travail ou du type électronique.
Directives de refroidissement liquide pour les centres d'équipement de données - ASHRAE et coopération avec TC 9.9, installations critiques de mission, espaces technologiques et équipements électroniques.
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