Raffreddamento liquido è definito come il caso in cui il liquido deve essere fornito a un'entità per il funzionamento. È importante tenere presente che questa definizione non limita il fluido di raffreddamento all'acqua. Una varietà di liquidi potrebbe essere considerata per l'applicazione, compresi i liquidi che potrebbero essere in una fase di vapore in parte del ciclo di raffreddamento.
- Il raffreddamento dell'aria definisce il caso in cui solo l'aria deve essere fornita a un'entità per il funzionamento.
- Il rack raffreddato ad aria definisce il caso in cui solo l'aria deve essere fornita al rack o al mobile per il funzionamento.
- L'attrezzatura Datacom raffreddata ad aria definisce il caso in cui viene fornita solo aria all'apparecchiatura Datacom per il funzionamento.
- L'elettronica raffreddato ad aria definisce le custodie in cui l'aria viene fornita direttamente all'elettronica per il raffreddamento senza altra forma di trasferimento di calore
Quando i liquidi vengono impiegati all'interno di cicli di raffreddamento separati che non comunicano termicamente, il sistema è considerato un raffreddamento dell'aria. L'illustrazione più ovvia copre i CRAC di acqua refrigerata che di solito sono distribuiti alla periferia di molti data center di oggi. All'altra estremità della scala, l'uso di tubi di calore o anelli pompati all'interno di un computer, in cui il liquido rimane all'interno di un anello chiuso all'interno del server, si qualifica anche come elettronica raffreddata ad aria, a condizione che il calore venga rimosso dall'anello chiuso interno attraverso il flusso d'aria attraverso il telaio elettronico dell'apparecchiatura.
Esistono molte diverse implementazioni di raffreddamento liquido tra cui scegliere. Di seguito sono riportati diversi scenari:
Un'opzione utilizza un sistema di refrigerazione raffreddato ad aria montato all'interno dell'apparecchiatura Datacom per fornire refrigerante refrigerato a piastre a freddo raffreddato a liquido montato sui processori. Per questa implementazione, l'aria riscaldata dallo scambiatore di calore da liquido a aria (cioè condensatore) è esaurita direttamente nell'ambiente del data center. Dal punto di vista del data center, il rack e l'elettronica sono considerati raffreddati ad aria poiché nessuna linee di liquido attraversa la busta del rack.
Un'implementazione diversa può utilizzare uno scambiatore di calore da liquido-aria montato sopra, sotto o sul lato o sul retro del rack. In questo caso, lo scambiatore di calore rimuove una parte sostanziale del calore dei rifiuti del rack dall'aria che alla fine viene esaurita al data center. Questa implementazione non riduce la velocità volumetrica del flusso d'aria necessario dall'elettronica, ma riduce la temperatura dell'aria che viene esaurita di nuovo nel data center. Questo esempio descrive un rack raffreddato a liquido poiché le linee liquide attraversano l'involucro del rack. Figura di seguito.
Un'altra implementazione utilizza piastre fredde raffreddate a liquido che impiegano acqua, dielettrici o altri tipi di refrigeranti che sono raffreddati da uno scambiatore di calore da liquido a liquido che rifiuta il calore dei rifiuti all'acqua della struttura. Il rifiuto del calore dei rifiuti all'impianto può verificarsi tramite uno o più anelli liquidi aggiuntivi che alla fine terminano in una torre di raffreddamento esterna o un impianto di refrigeratore. Questa implementazione del raffreddamento a liquido riduce la quantità di calore dei rifiuti respinto all'ambiente della struttura e riduce anche la velocità volumetrica del flusso d'aria richiesto dall'elettronica del rack. Dal punto di vista del data center, questa implementazione descrive rack ed elettronica raffreddati a liquido poiché le linee liquide attraversano l'involucro del rack e attraversano anche i server stessi. Questo sistema è mostrato nella figura seguente.
Sistemi di raffreddamento liquido
Sistema di raffreddamento dell'apparecchiatura Datacom (DECS)
Questo sistema non si estende oltre il rack IT. È un anello all'interno del rack che ha lo scopo di eseguire il trasferimento di calore dai componenti che producono calore (CPU, memoria, alimentatori, ecc.) A uno scambiatore di calore raffreddato a fluido contenuto anche all'interno del rack IT. Alcune configurazioni possono eliminare questo ciclo e avere il fluido dall'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento (CDU) direttamente al carico. Questo ciclo può funzionare in modalità di trasferimento di calore monofase o bifase facilitate da tubi di calore, termosifone, fluidi pompati e/o cicli di vapore. I fluidi in genere utilizzati nell'apparecchiatura di datacom includono acqua, glicole etilenico o glicole propilenico e miscela di acqua, refrigeranti o dielettrici. Come minimo il sistema di raffreddamento dell'apparecchiatura Datacom includerebbe uno scambiatore di calore di raccolta di calore e uno scambiatore di calore di calore e può essere ulteriormente migliorato con componenti attivi come compressore/pompa, valvole di controllo, controlli elettronici, ecc.
Sistema di raffreddamento tecnologico (TCS)
Questo sistema non si estende in genere oltre i confini dello spazio IT. L'eccezione è una configurazione in cui il CDU si trova al di fuori del data center. Serve come anello dedicato destinato a eseguire il trasferimento di calore dal sistema di raffreddamento dell'apparecchiatura Datacom nel sistema di acqua refrigerata. Questo ciclo è altamente raccomandato, in quanto è necessario per affrontare specifici problemi di qualità dei fluidi per quanto riguarda la temperatura, la purezza e la pressione come richiesto dagli scambiatori di calore all'interno dei sistemi di raffreddamento delle apparecchiature Datacom. I fluidi tipicamente utilizzati nel ciclo di raffreddamento tecnologico includono acqua, glicole etilenico o glicole propilenico e miscela di acqua, refrigeranti o dielettrici. Questo ciclo può anche funzionare mediante modalità di trasferimento di calore singolo o a due fasi e può facilitare il trasferimento da tubi di calore, termosifone, fluidi pompati e/o cicli di compressione vapore. Come minimo il sistema di raffreddamento della tecnologia includerebbe uno scambiatore di calore di raccolta di calore (probabilmente componente integrale del sistema di raffreddamento dell'apparecchiatura Datacom), uno scambiatore di calore al rifiuto del calore e le tubazioni di interconnessione. Questo sistema può essere ulteriormente migliorato con componenti attivi come compressori/pompe, valvole di controllo, controlli elettronici, filtri, accessori idronici, ecc.
Sistema di acqua refrigerata (CHWS)
Questo sistema è in genere a livello di struttura e può includere un sistema dedicato per gli spazio IT. Consiste principalmente nel sistema tra il refrigeratore (i) del data center e il CDU. Il sistema di acqua refrigerata includerebbe l'impianto di refrigerazione, le pompe, gli accessori idronici e le tubazioni di distribuzione necessarie a livello di struttura. L'impianto di refrigerazione in genere impiegherebbe un ciclo di vaporecompression per raffreddare la temperatura di alimentazione dell'acqua refrigerata (43 ° F-48 ° F/6 ° C-9 ° C) sostanzialmente al di sotto della temperatura ambiente interno (in genere 75 ° F/24 ° C e fino a oltre 95 ° F/35 ° C). Il sistema refrigeratore può offrire un certo livello di ridondanza per componenti critici come refrigeratori, torri di raffreddamento e pompe.
Le apparecchiature DX possono anche essere utilizzate nel sistema di acqua refrigerata. L'attrezzatura DX fornisce dissipazione di calore diretta all'atmosfera ed è quindi l'ultimo ciclo per quel metodo di progettazione. Le limitazioni includono la distanza per i sistemi divisi e il costo del funzionamento. Generalmente, nella maggior parte delle aree i sistemi diventano in modo economico a 400 tonnellate di refrigerazione. I sistemi più grandi favoriscono i progetti non DX a meno che altre circostanze non garantiscano una distribuzione DX più estesa. Piccoli dispositivi di guida termici possono essere introdotti per casi individuali o speciali all'interno di questo progetto di loop.
Sistema del condensatore-acqua (CWS)
Questo sistema è costituito dal ciclo liquido tra le torri di raffreddamento e il refrigeratore / i da data center. In genere è inoltre a livello di struttura e può o meno includere un sistema dedicato per gli spazio IT. I loop di condenserwater in genere rientrano in una delle due categorie fondamentali: sistema a base di bulba a secco o a secco. I loop a base di bulbo bagnato funzionano su un processo evaporativo, sfruttando temperature a bulbo bagnato più basse, fornendo così temperature di acqua di condensatore più fredde. La funzione dei loop a base di bulbo secco in base alla differenza della temperatura del ciclo del condensatore-acqua rispetto alla temperatura dell'ambiente bulbo secco. Per consentire il trasferimento di calore con il sistema a base di bulbo secco, il ciclo del condensatore-acqua deve essere a una certa temperatura sostanzialmente al di sopra della temperatura dell'ambiente bulbo secco per consentire un adeguato trasferimento di calore dall'acqua del condensatore nell'aria ambiente esterna. Questi anelli includono in genere: dispositivo di rifiuto di calore esterno (torre di raffreddamento o dispositivo di raffreddamento del fluido a secco), pompe, serbatoi di espansione, accessori idronici e tubazioni di distribuzione.
Rack e armadi raffreddati a liquido
Un rack o un armadio è considerato raffreddato a liquido se il liquido deve essere diffuso da e verso il portabicchieri o il mobile per il funzionamento. Le seguenti figure illustrano il raffreddamento a livello di rack/mobile. Il primo è un rack di base raffreddato ad aria. Le figure rimanenti mostrano altre opzioni che utilizzano il raffreddamento liquido o una combinazione di raffreddamento dell'aria e raffreddamento liquido. Le figure in questa sezione mostrano tutte le linee di alimentazione e ritorno del refrigerante sotto il pavimento rialzato. Altre implementazioni delle strutture possono consentire di instradare tali linee sopra il pavimento o dal soffitto. I collegamenti di alimentazione e restituzione del refrigerante per il rack/mobile possono essere dalla base, dal lato o dalla parte superiore.
La Figura 2 mostra una griglia o un armadio con raffreddamento ad aria e raffreddamento a liquido che potrebbe ricevere il fluido di lavoro refrigerato direttamente da un certo punto all'interno del ciclo CHWS o CWS. Un'implementazione potrebbe avere l'elettronica raffreddata ad aria, con il liquido di raffreddamento che rimuove una grande percentuale del calore dei rifiuti tramite uno scambiatore di calore della porta posteriore. Un'altra implementazione potrebbe far consegnare il liquido di raffreddamento ai dispositivi di raffreddamento del processore (qualche forma di piastra fredda), con l'equilibrio dell'elettronica raffreddata all'aria.
La Figura 3 mostra una griglia o un armadio puramente raffreddato a liquido. Un esempio di tale implementazione può avere tutta l'elettronica nel rack o nel gabinetto raffreddato tramite piastre a freddo. Questo metodo di raffreddamento potrebbe distribuire acqua, refrigerante o altro liquido di raffreddamento dielettrico come fluido di lavoro. Un'altra implementazione può avere tutta l'elettronica raffreddata tramite flusso liquido (ad es. Bollitura a flusso forzato), impingement del getto, raffreddamento a spruzzo o un altro metodo che distribuisce un refrigerante dielettrico per raffreddare direttamente l'elettronica. Un'altra implementazione includerebbe un rack totalmente chiuso che utilizza l'aria come fluido di lavoro e uno scambiatore di calore aria-liquido.
La Figura 4 mostra un rack o un armadio con raffreddamento ad aria combinato e raffreddato a liquido con un CDU esterno. Il CDU, come suggerisce il nome, condizioni il dispositivo di raffreddamento del sistema di raffreddamento delle apparecchiature (TCS) o del sistema di raffreddamento delle apparecchiature Datacom (DECS) in una varietà di buone maniere e lo fa circolare attraverso il ciclo TCS o Decs sul rack, sul mobile o sulle apparecchiature Datacom. Questa implementazione è simile a quella della Figura 2, con l'eccezione che ora esiste un CDU tra la fornitura a livello di struttura (CHWS o CWS) di fluido refrigerato e rack o cabinet. Questa implementazione consente al CDU di condizionare il liquido di raffreddamento consegnato al rack o al cabinet a una temperatura sopra il punto di rugiada della struttura.
La Figura 5 mostra un rack puramente raffreddato a liquido o l'implementazione del gabinetto. Questa implementazione è simile a quella della Figura 3, nonché alla Figura 4, in cui è incluso un CDU esterno.
Le figure 6 e 7 sono le implementazioni finali da discutere in questa sezione. Queste implementazioni hanno molto in comune con le implementazioni delle figure 4 e 5, rispettivamente. Una differenza ovvia è il fatto che i rack o gli armadi mostrati nelle figure 6 e 7 ora possiedono CDU dedicate, cioè CDU interne. I CDU sono mostrati nella parte inferiore del rack, ma altre configurazioni potrebbero includerli sul lato o sulla parte superiore del rack. Questa implementazione fornisce una maggiore flessibilità all'operatore del Centro Datacom in quanto i rack o i cabinet possono ora condizionare i loro refrigeranti a condizioni molto diverse in funzione del carico di lavoro o dell'elettronica all'interno. Un altro vantaggio è che diversi refrigeranti (ad es. Acqua, refrigerante, dielettrico) possono ora essere distribuiti nei diversi rack in funzione del carico di lavoro o del tipo di elettronica.
Linee guida per il raffreddamento liquido per i centri di apparecchiature Datacom - Ashrae e cooperazione con TC 9.9, strutture mission -critical, spazi tecnologici e apparecchiature elettroniche.
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