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Kühlmittelverteilungseinheiten

Übersicht

Boyd ist der führende Innovator bei Kühl- und technischen Materiallösungen für Unternehmen, seit Rechenzentren entstanden sind und sich weiterentwickelt haben. Boyd nutzt diese jahrzehntelange Expertise, um fortschrittliche thermische Lösungen und Systeme zu entwickeln, um der schnell steigenden Rechenleistung, wärmedichten Dichte und Wärmelast enden zu bleiben. Dazu gehören zukunftsorientierte Innovationen bei der Flüssigkeitskühlung und Systemkomponenten wie Kühlmittelverteilungseinheiten (CDUs). Dieser Artikel behandelt die CDU-Technologie für verbesserte Flüssigkeitskühlsysteme und integrierte Lösungen, die OEMs dabei helfen, die Rechendichte bei gleichem Platzbedarf zu erhöhen, Designs schnell zu iterieren und die Markteinführung zu beschleunigen, die Effizienz und Zuverlässigkeit zu erhöhen und die Gesamtkosten des Rechenzentrumsbesitzes mit einem skalierbaren Wärmemanagementplan zu senken, der die Verarbeitungsleistung und die Anwendungsanforderungen übertrifft.

Trends im Thermomanagement für Unternehmen & 5g

Die globale Digitalisierung und Elektronifizierung hat in allen wichtigen Branchen stark zugenommen, da intelligente Technologieinnovationen, Verarbeitungsfähigkeiten und Technologieabhängigkeit exponentiell zunehmen. Verbraucher benötigen schnellere Konnektivität, mehr Informationen und verbesserte Funktionen in allen Märkten. Dies treibt den Bedarf an größeren, effizienteren Rechenzentren mit schnelleren, leistungsfähigeren Chips zur Unterstützung von Cloud- und Edge-Computing sowie mehr Verarbeitung und Speicher voran. Eines der größten Hindernisse für den technologischen Fortschritt und die verbesserte Verarbeitung dieser Rechenzentren ist das Management der überschüssigen Wärme, die durch die Zunahme von Daten und Speicherung sowie Stromerzeugung und -versorgung erzeugt wird.

Rechenzentrums-Racks

Neue, leistungsstärkere Anwendungen erfordern eine effizientere Kühlung für hohe Wärmelasten in kompakten Volumina; Dies führt in der Regel dazu, dass sich Ingenieure Flüssigkeitskühllösungen zuwenden. Konstrukteure haben die Innovation der Luftkühlung kreativ auf ein beeindruckendes Leistungsniveau für Produktdesignteams gebracht, die sich bei der Einführung von Flüssigkeitskühlung in hochzuverlässige Rechenzentrumssysteme zurückhalten. Neue Anforderungen machen es jedoch immer schwieriger, Flüssigkeit vollständig zu vermeiden. Überlappende Technologieportfolios ermöglichen die Koexistenz von Flüssigkeits-, Immersions-, Zweiphasen- und Luftkühlungsinnovationen, so dass Ingenieure die richtigen Lösungen für jede kundenspezifische Anwendung kombinieren können, um die Leistungsgrenzen herkömmlicher Luftkühlsysteme zu erweitern und gegebenenfalls eine sichere Migration zu Flüssigkeitskühlsystemen zu gewährleisten. Die Anforderungen an die Wärme- und Leistungsdichte von Designs der nächsten Generation haben nun die Grenzen der Luftkühlung erreicht, was den Übergang zu Flüssigkeit erfordert. Flüssigkeit ist viel effizienter und hat die Fähigkeit, Wärme bis zu 4X höher zu übertragen als die Kapazität von erzwungener Luft der gleichen Masse. Dies ermöglicht schnellere, kosteneffizientere, leisere und leistungsfähigere Anwendungen durch effiziente, verbesserte Wärmeübertragung und höhere thermische Leistung mit erhöhter Designflexibilität und Skalierbarkeit. Höhere Effizienz und kleinere Systeme sparen auch Platz und ermöglichen mehr Racks und Server, die mit höherer Leistung arbeiten.

Ein flüssigkeitsgekühltes System ist ein Hydraulikkreislauf, der typischerweise aus einer Kühlplatte besteht, die mit einer Wärmequelle in einem Gerät verbunden ist, Schläuchen und Pumpen, die Flüssigkeit durch das System zirkulieren lassen, und einem Wärmetauscher, der Wärme an die Umgebungsumgebung abgibt. Flüssigkeitsgekühlte Systeme werden immer häufiger, da die Luftkühlung nicht in der Lage ist, neue, höhere Wärmelasten zu bewältigen, und die Zuverlässigkeit der Flüssigkeitskühlung wird durch viele Stunden von In-Field-Installationen mit leckagefreier Leistung nachgewiesen. CDUs sind der Kern der flüssigen Systeme und wurden entwickelt, um die Gesamtsystemeffizienz zu steigern und die Gesamtbetriebskosten für das Rechenzentrum zu senken.

CDU-Schaltplan

Was ist eine Kühlmittelverteilungseinheit (CDU)?

Eine Coolant Distribution Unit (CDU) ist ein System, das eine kleinere, effizientere und präzisere Flüssigkeitskühlung in einem Rechenzentrum auf Rack-Ebene ermöglicht und häufig Anlagenwasser integriert. Die CDU zirkuliert Kühlmittel in einem geschlossenen Kreislaufsystem innerhalb des Racks auf der sekundären Seite (Kühlanwendung) und nutzt Anlagenwasser auf der primären (Wärmeabweisung) Seite. Eine CDU hat eine Pumpe, ein Reservoir, eine Stromversorgung, eine Steuerplatine und einen Wärmetauscher als Schlüsselkomponenten. Filter, Durchflussmesser, Druckmessumformer und andere Geräte werden auch bei der Verwaltung des Betriebs der CDU in Verbindung mit dem Server-Rack verwendet.

Eine kleinere, verbesserte Kühlung mit der Designflexibilität und den für CDUs verfügbaren Anpassungen ermöglicht es Rechenzentrumsbetreibern, die Rechendichte durch die Integration zusätzlicher Racks zu erhöhen. CDUs bieten auch die Möglichkeit, die Konfiguration des Rechenzentrums-Footprints zu überdenken, um die Leistungsdichte und Energieeffizienz zu maximieren.

Wenn Die Wärmelast von Servern oder Gehäusen das übertrifft, was herkömmliche Luftkühlung erreichen kann, bieten CDUs eine höhere thermische Leistung in kleineren Gehäusen. Um den Bedarf an sperrigen Kühlkörpern, Lüfterschalen und Komponenten in luftgekühlten Systemen zu verringern, die zu einer erheblichen Umweltlärmbelastung führen und mehr Energie verbrauchen, ermöglichen integrierte CDUs eine höhere Serverleistungsdichte bei leiserem Betrieb und effizienterer Nutzung natürlicher Ressourcen.

Boyd CDUs haben die richtige Größe und sind für bestimmte Anwendungen individuell konfiguriert, so dass sie die genaue, optimale Kühlleistung erhalten, die das System benötigt, wenn es sie benötigt. Intelligente Steuerungen mit Betriebslogik, automatischer Diagnose und Fehlerbehebung, Schutz- und Warnfunktionen sowie intelligente Durchfluss-, Druck- und Temperaturregelungen steuern die Systemleistung mit Spitzenlasten an, während sie im Nicht-Spitzenbetrieb wirtschaftlich und effizient bleiben und Probleme verhindern, bevor sie auftreten. Blindmate-Schnelltrennungen mit 360 Schwenkarmaturen machen Wartungssysteme schnell für minimale Wartungsausfallzeiten.

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CDUs können direkt in Facility-Wasser- oder Facility-Level-Kühlsysteme integriert werden oder als eigenständige CDUs konzipiert werden, die ein anderes Maß an Flexibilität bieten. Kühlen Sie das Gehäuse, den Server oder die integrierte CDU-Kühlleistung auf den Prozessor oder das Silizium. CDUs können so konzipiert werden, dass sie in vorhandene Rechenzentrums- oder Gehäusekonfigurationen integriert werden können, um die Effizienz zu verbessern. Boyd-CDUs wurden entwickelt, um IEC62368-1 zu erfüllen und wurden getestet, um dem maximalen Arbeitsdruck des 3-fachen zu widerstehen. Alle neuen Unterkomponenten-Designs werden harten maximaler Druckprüfung bis zur Zerstörung unterzogen. Die Zuverlässigkeitsprüfung umfasst thermische Zyklen, min/max-Lagerung und Verpackungstests, um eine langlebige, qualitativ hochwertige, leckagefreie Kühlung zu gewährleisten.

Boyd hat zwei Schlüsseltypen von CDUs entwickelt, die je nach Größe und Implementierung verfügbar sind: In-Rack CDU und In Row CDU.

in Rack CDU

In-Rack-CDUs sind für die Integration in ein Servergehäuse und die Verteilung von Kühlmittel an eine Reihe von Servern oder Wärmequellen ausgelegt. In-Rack CDU-Konfigurationen sind für 2U - 5U Größen erhältlich, werden im Servergehäuse installiert und bieten 60 - 80kW Kühlleistung. Diese zeichnen sich durch redundantes Pumpendesign, dynamische kondensationsfreie Steuerung, automatische Kühlmittelnachfüllung, eine Bypassschleife für den Stand-by-Betrieb und eine automatische Lecksuche aus.

Freistehende In-Row-CDUs sind größer und für die Verwaltung hoher Wärmelasten über eine Reihe von Servergehäusen in Rechenzentrumsumgebungen ausgelegt. Diese vollständigen Flüssigkeitskühlsysteme verteilen Kühlmittel in und aus dem Servergehäuse und können in bestehende Kühlsysteme integriert oder so konzipiert werden, dass sie vollständig in sich geschlossen sind. In-Row CDU-Leistungsbereiche beginnen bei 300 kW mit Modellen in der Entwicklung, die bis zu 700 kW kühlen.

Anpassungen und Designüberlegungen

Boyd CDU Hauptmerkmale & Vorteile

  • REDUNDANZ - Erhöhen Sie die Zuverlässigkeit und ermöglichen Sie einen kontinuierlichen Betrieb für weniger Ausfallzeiten und geringere Wartungsanforderungen durch Konstruktionsredundanzen wie mehrere Pumpen, die N+1-Konfigurationen verwenden.
  • HOT SWAP - Verringern Sie die Ausfallzeiten weiter und ermöglichen Sie einen kontinuierlichen Betrieb für eine effizientere, höhere Produktionsanlage, indem sichergestellt wird, dass Komponenten wie Pumpen und Kühlplatten ausgetauscht oder ausgetauscht werden können, während sie noch heiß sind, wodurch die Abkühlzeit entfällt.
  • KOMMUNIKATIONSPORTAL - Erhöhen Sie die Präzision, Überwachung und Steuerung für mehr Effizienz durch verbesserte Konnektivität und Steuerung des Systems über ein fortschrittliches Kommunikationsportal. Bessere Daten und Überwachung, um thermische Systeme proaktiv zu skalieren oder zu ändern, um die Anwendungsleistung zu optimieren.
  • WETTING CHEMISTRY - Nutzen Sie Boyds jahrzehntelange Erfahrung mit flüssigkeitsgekühlten Systemen, die zu einer Fülle von Wissen und Innovationen geführt hat, einschließlich eines tiefen Verständnisses der Benetzungsmaterialien für die Komponenten in einem Flüssigkeitskreislauf und der besten Integration von Technologien für vollständig optimierte, äußerst zuverlässige Systeme.

Überlegungen zum CDU-Entwurf

  • MECHANISCHES DESIGN Jede Komponente muss sorgfältig ausgewählt werden, um unabhängig und als System eine hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer zu gewährleisten. Dazu gehören alle Pumpen, die Stromversorgung und der Wärmetauscher. Ein Fehler kann dazu führen, dass das gesamte System ausfällt, was zu Ausfallzeiten und Geräteausfällen führt. Es ist von entscheidender Bedeutung, dass die Lieferanten rationalisiert und gut geprüft werden, um qualitativ hochwertige Komponenten zu gewährleisten. Boyd Engineers stellen sicher, dass alle Komponenten innerhalb des Systems getestet werden, um sicherzustellen, dass sie zuverlässig und nach Kundenspezifikationen funktionieren.
  • KOMMUNIKATION / STEUERUNG UND ÜBERWACHUNG Sparen Sie Wartungskosten und potenzielle Ausfallzeiten, indem Sie sicherstellen, dass das System problemlos mit dem lokalen Netzwerk kommunizieren kann, um das System aus der Ferne zu steuern und Alarme zu überwachen. Je schneller Probleme identifiziert und behoben werden können, desto geringer ist das Potenzial für Geräteausfälle, aufkommende Wartungsanforderungen, ineffiziente Energienutzung und andere Risiken.
  • LECKSUCHE / KONDENSATIONSRISIKO Viele Facility Manager zögern, Flüssigkeitskühlung einzusetzen, da dies zu einem größeren Anwendungsfehler führen kann, wenn eine beliebige Menge Flüssigkeit in die Computergeräte gelangt. Es ist wichtig, dass flüssigkeitsgekühlte Systeme und CDUs vollständig leckagefrei und ohne Kondensation sind. Boyd verfügt über jahrzehntelange Erfahrung in der leckagefreien Entwicklung und Prüfung sowie in Flüssigkeitskühlsystemen, die seit 2007 Jahren mit über 30,6 Milliarden Feldstunden ohne Leckagen in Marktanwendungen installiert sind. Als zusätzliche Schutzmaßnahme installiert Boyd Lecksuchsysteme, um potenzielle Lecks zu überwachen, Alarme bereitzustellen und die vorbeugende Wartung voranzutreiben. Das System kann auch in Rechenzentren eingesetzt werden, die unterhalb des Taupunkts betrieben werden, um das Kondensationsrisiko an Rohren innerhalb des Systems zu überwachen.
  • WARTUNG Neben der Überwachung mit Steuerungen und Kommunikationsportalen erfordern flüssigkeitsgekühlte Systeme für Rechenzentren eine regelmäßige vorbeugende Wartung, um eine höhere Zuverlässigkeit und optimale Leistung zu gewährleisten. Stellen Sie sicher, dass Ihr Unternehmen die Wartungskosten versteht, die erforderlich sind, wenn es um die Flüssigkeitskühlung geht, und wie diese durch verbesserte Effizienz, mehr verfügbaren Platz und eine bessere Anwendungsleistung ausgeglichen werden.
  • WÄRMETAUSCHER Ihre Wahl des Wärmetauschers hat einen erheblichen Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad, die Größe und die Leistung des Flüssigkeitssystems. Um die Zuverlässigkeits- und Leistungsvorteile der Verwendung einer CDU zu erhöhen, wird ein hocheffizienter, gelöteter Wärmetauscher empfohlen. Abhängig vom Design des Flüssigkeitskühlsystems können kompakte Wärmetauscher in vollständig in sich geschlossenen CDUs oder Wärmetauscher an der Hintertür, die in ein Servergehäuse integriert sind, am besten geeignet sein, um die Effizienz und Leistung des gesamten Flüssigkeitssystems zu optimieren.

Was kommt als Nächstes?

Die Anforderungen an Verarbeitung und Datenspeicherung werden weiterhin exponentiell steigen, da Unternehmen und Einzelpersonen weiterhin Digitalisierung, mehr Funktionalität, höhere Geschwindigkeit und Service, bessere Konnektivität und mehr Elektronifizierung weltweit verlangen. Um diesen globalen Trend zu unterstützen, müssen Rechenzentren und Unternehmensanwendungen größer, effizienter und 24/7 mit verbesserter Verarbeitungs- und Speichereffizienz betrieben werden. Dies wiederum wird zu einer höheren thermischen Dichte und höheren Wärmelasten führen, als dies bei Enterprise Technologies noch nie zuvor der Fall war. Rechenzentren müssen ihre Wärmemanagementstrategie schnell anpassen, um der sich schnell verändernden Landschaft und der erhöhten Wärmeentwicklung gerecht zu werden. Flüssigkeitskühlsysteme und CDUs werden bei diesen neuen Strategien eine große Rolle spielen.

Mit jahrzehntelanger Innovationsexpertise, Erfahrung und Lieferantenpartnerschaften, gepaart mit dem einzigartigen Ansatz, mehrere Technologien in ein optimiertes Produkt zu integrieren, wird die Boyd Corporation weiterhin an der Spitze der Innovation und der verbesserten Fertigung bleiben, die unübertroffene Zuverlässigkeit und Leistung bietet und gleichzeitig die Gesamtkosten für den Rechenzentrumsbetreiber senkt. Wenn Sie aktuelle Probleme lösen oder neue Herausforderungen für die nächste Generation angehen möchten, wenden Sie sich zunächst an die Boyd Corporation, um mehr über technische Materialien, thermische Lösungen, Anpassungen und verbesserte Prozesse für Cloud-, Unternehmens- und 5G-Anwendungen zu erfahren.

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