데이터센터용 액체 글리콜 기반 냉각 시스템의 유체 열화 측정

글리콜-물 기반 혼합물과 같은 냉각제의 성능을 지속적으로 모니터링하는 것이 매우 중요해졌는데, 이를 위해 열분해, 글리콜 농도, 오염, 생물막 형성, 브릭스(Brix) 수치, 어는점 등과 같은 특성을 평가하고, 이러한 특성들을 직접 측정하여 추적할 수 있어야 합니다. Rheonics인라인 밀도 및 점도 센서.

내용의 표

개요
냉각 및 냉매 시스템
액체 기반 냉각
칩 직접 액체 냉각
침수 냉각
모니터링 및 제어
Rheonics 센서
센서 설치
HPT-12G (SRV에만 유효)
IFC-34N (SRV 및 SRD용 변형 모델 이용 가능)
FET Tri-Clamp 엘보 티
참고자료

개요

데이터 센터의 밀도와 컴퓨팅 수요가 증가함에 따라 기존의 공랭식 아키텍처는 열 관리, 에너지 효율 및 신뢰성 요구 사항을 충족하는 데 점점 더 어려움을 겪고 있습니다. 물 또는 물-글리콜 혼합물을 주요 열 전달 매체로 사용하는 액체 재순환 루프 냉각 방식은 가장 효율적이고 확장 가능한 솔루션 중 하나로 부상했습니다. 따라서 냉각 성능을 지속적으로 모니터링하는 것이 중요해졌으며, 이는 여러 방법 중 하나로 냉각수의 특성을 실시간으로 평가함으로써 달성할 수 있습니다. 열화, 글리콜 농도, 오염, 생물막 형성, Brix 농도, 어는점 등의 특성은 직접 측정을 통해 추적할 수 있습니다. Rheonics인라인 밀도 및 점도 센서.

냉각 및 냉매 시스템

냉각 시스템의 기본 기능은 한 위치에서 열을 제거하여 다른 위치로 전달함으로써 원래 위치를 차갑게 만드는 것입니다. 열은 전도(고체 접촉), 대류(유체 이동) 및 복사(전자기파)를 통해 자연적으로 따뜻한 곳에서 차가운 곳으로 흐릅니다.

냉동 시스템 : 이러한 시스템은 냉각기, 에어컨, 열펌프처럼 냉매가 증발하여 열을 흡수하고 응축하여 열을 방출하는 상변화를 겪는다는 원리에 기반합니다.
현열 시스템: 이러한 시스템은 다음에 의존합니다. 현열 전달 냉매 대신 냉각액이나 공기를 사용합니다. 이러한 시스템은 일반적으로 두 개의 루프로 구성됩니다.
a. 열원으로부터 열을 흡수하기 위해 유체를 사용하는 기본 열 순환 장치
b. 가열된 1차 유체에서 열을 제거하는 2차 순환 시스템. 2차 순환 시스템은 종종 냉동 시스템이나 냉각탑 또는 건식 냉각기와 같은 외부 열 방출 시스템으로 구성되며, 이러한 시스템은 열을 주변 환경으로 방출합니다.

액체 기반 냉각

액체 냉각 방식의 핵심적인 장점은 다음과 같습니다. 액체는 공기보다 훨씬 더 효율적입니다. 열 전달에 관해서라면, 이것은 다음과 같은 결과를 낳습니다. 순수 액체 기반 냉각 특히 인공지능(AI) 및 고성능 컴퓨팅(HPC)을 지원하는 최신 고밀도 데이터 센터에 필수적입니다.

액체 재순환 루프(LRL)는 다음과 같은 이점을 제공합니다.

더 높은 열용량 공기에 비해
펌핑 에너지 감소 동일한 열 전달을 위해
더 큰 열 안정성
직접 칩(D2C) 냉각 방식과 침수 냉각 방식 모두와 호환됩니다.

D2C 방식과 침수 냉각 방식은 모두 열을 흡수하는 1차 루프와 열을 방출하는 2차 루프를 사용하는 재순환 시스템입니다.

칩 직접 액체 냉각

D2C 냉각은 데이터 센터에서 가장 온도가 높은 부품(일반적으로 CPU 및 GPU) 바로 위에 액체 냉각수를 재순환시키는 방식입니다. 차가운 플레이트 그 위에. 1차 및 2차 루프에 사용되는 유체는 탈이온수(DI) 순수 유체이거나 글리콜과의 혼합물입니다.

프로필렌 글리콜(PG)은 무독성, 불연성, 지구 온난화에 대한 영향 없음, 그리고 다른 냉각수 대체재에 비해 최적의 성능을 제공하기 때문에 현재 물과 혼합하여 사용하는 냉각수로 가장 선호됩니다. PG는 순수한 물보다 열전도율이 낮고 점도가 높기 때문에 글리콜-물 혼합물은 열 교환 효율이 낮아 펌핑에 더 많은 에너지가 필요합니다. 그러나 PG는 물보다 어는점이 낮고 끓는점이 높기 때문에 탈이온수가 배관 내에서 얼거나 증발할 위험이 있는 경우에 사용됩니다. 또한 PG는 배관 내 박테리아 번식을 방지하는 효과도 있습니다.

D2C 방식은 기존의 대규모 데이터 센터(예: 하이퍼스케일러)에 쉽게 통합할 수 있다는 장점 때문에 자주 선택됩니다. 이러한 데이터 센터의 IT 하드웨어는 표준 냉각수 또는 특수 비전도성 유체를 사용하여 작동하도록 설계되었으며, 높은 안전 마진을 위해 낮은 공급 온도가 요구됩니다.

침수 냉각

침수 냉각 방식은 초고밀도 데이터 센터에서 점점 주목받고 있습니다. 이 방식은 데이터 센터 전체 또는 CPU 및 GPU 랙을 광물유나 합성 유체와 같은 유전체 유체에 완전히 담그는 것을 필요로 합니다. 그러면 열이 전도와 대류를 통해 랙에서 유체로 전달됩니다. 냉각에 필요한 온도를 유지하기 위해 유체를 재순환시키는 방식에 따라 침수 냉각 방식이 결정됩니다.

단상 침지 냉각은 일반적으로 열교환기를 통해 액체 또는 공기와 함께 2차 순환 루프를 사용하여 유체를 항상 액체 상태로 유지합니다. 2차 순환 루프에서는 글리콜-물 혼합물이 흔히 사용됩니다.

2상 침지 냉각은 유체가 열 방출을 통해 액체에서 기체로 변하는 방식입니다. 침지 탱크 상단의 응축 코일이 액체 증기를 포집하고, 2차 냉각 루프를 통해 온도를 낮춰 다시 액체 상태로 변환시켜 탱크 안으로 떨어지게 합니다.

침수 냉각은 작동 시 매우 효과적입니다. 냉각수 유입 온도 상승 서버 전체가 물에 잠겨 있어 모든 구성 요소에 균일한 냉각이 제공되고 과열 지점이 없어지기 때문입니다. 이러한 높은 작동 온도는 에너지 효율이 높은 주요 요인입니다.

모니터링 및 제어

냉각수 제어는 냉각수 분배 장치(CDU)를 기반으로 합니다. CDU는 일정한 순환, 압력 및 유량 분포를 유지하여 냉각 효율을 유지하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 또한 펌프 속도, 밸브, 경보 및 이중화 로직을 관리하기 위해 외부 컨트롤러와 통합되어 있습니다.

인라인 센서는 예후 및 상태 관리(PHM)에 필수적이며, 이를 통해 작업자는 냉각수의 상태와 농도를 직접 모니터링할 수 있습니다.

LRL에서 모니터링되는 주요 매개변수(특히) 글리콜-물 순환):

공급/환수 온도: 열 부하 및 시스템 효율을 결정하는 데 매우 중요합니다.
유량 및 펌프 차압: 펌핑 에너지(PUE) 및 잠재적 막힘(오염)의 주요 지표.
글리콜 농도: 밀도 및 점도 센서 이는 글리콜의 비율을 정확하게 모니터링하는 데 유용합니다. 이는 다음과 같은 이유로 매우 중요합니다.
이는 글리콜 농도를 확인합니다. 빙점 냉각수의.
이를 통해 계산할 수 있습니다. 실제 질량 유량 또한 펌프가 과도한 점도를 극복하는 데 에너지를 낭비하지 않도록 합니다.
전도도와 수질: 물의 순도와 부식 가능성을 측정합니다(특히 탈이온수 시스템에서). 미량의 오염 물질이라도 부품 손상을 초래할 수 있기 때문입니다.

Rheonics 센서

Rheonics 인라인 밀도 및 점도 센서는 유체의 특성을 직접 접촉하고 공진기 공진 주파수 및 감쇠에 대한 유체의 영향을 평가하여 측정하는 균형 비틀림 공진기(BTR) 기술을 기반으로 합니다.

Rheonics SRV 인라인 점도계 및 SRD 인라인 밀도 및 점도계와 같은 인라인 센서는 D2C 및 침지 냉각에서 글리콜-물 냉각제 및 광물유와 같은 열 전달 유체를 모니터링하는 데 적합합니다.

The Rheonics 장점은 다음과 같습니다:

조밀함: Rheonics 센서 프로브는 크기가 작고 컴팩트하여 랙, 냉각수 재순환 라인 및 침지 탱크와 같은 좁은 공간에 유연하게 장착하기에 이상적입니다.
견고성: 센서는 유체 흐름, 저온 또는 다상 유체에 관계없이 작동합니다. 오염된 물, 부식 생성물, 생물막, 유체 내 부유 입자는 측정값에 작은 노이즈로 나타날 수 있지만, 센서는 유체의 점도와 밀도를 안정적으로 측정할 수 있습니다.
유지보수 불필요: 센서 작동 수명 동안 오차를 발생시킬 수 있는 움직이는 부품이 없습니다.

센서 설치

통합 Rheonics 폴리머 튜브 또는 스테인리스강 파이프에 센서 프로브를 삽입합니다. Rheonics 인라인 유량 셀 및 웰도렛 또는 표준 연결 및 플랜지.

HPT-12G (SRV에만 유효)

이 소형 유량계는 최소한의 유체량만 필요로 하며, 입구와 출구에 G1/2” 수나사 포트가 있습니다. 밀봉은 FKM 또는 FFKM(고온용)을 사용하여 이루어집니다. O-Ring. 제품 페이지 보기.

그림 4 : Rheonics SRV 인라인 점도계(HPT-12G 유량 셀)

IFC-34N (SRV 및 SRD용 변형 모델 이용 가능)

이 유량계는 다음과 같은 다양한 변형 모델을 사용할 수 있습니다. Rheonics SRV 및 SRD 모델에 사용됩니다. 3/4인치 NPT 암 포트가 있어 특히 3/4인치 또는 1인치 크기의 소형 배관에 적합합니다. IFC-34N-SRV 및 IFC-34N-SRD를 참조하십시오.