GLOBALCome scegliere il tubo di raffreddamento liquido giusto per server AI ad alta densità
Poiché i server AI diventano più potenti, il design di raffreddamento sta diventando meno indulgente.
I sistemi GPU ad alta densità possono posizionare carichi termici sostanziali in una quantità relativamente piccola di spazio rack. Il raffreddamento liquido aiuta a allontanare il calore da questi componenti, ma le prestazioni del circuito di raffreddamento dipendono da ogni parte del percorso fluido.
Il tubo è una di quelle parti.
Può sembrare una semplice connessione flessibile, ma il suo diametro interno, il materiale, la capacità di pressione, l'intervallo di temperatura, il raggio di curva e il metodo di connessione possono tutti influenzare il sistema finale.
Per una panoramica di come il raffreddamento liquido opera nell'infrastruttura AI, vedere Come funziona il raffreddamento liquido nei data center AI?.
1. Perché Hose Selection Matters in server AI ad alta densità
In un server raffreddato ad aria convenzionale, non c'è tubo liquido in esecuzione direttamente attraverso il circuito di raffreddamento intorno all'hardware di calcolo.
In un sistema raffreddato a liquido, i tubi flessibili possono diventare parte del percorso primario che trasporta il refrigerante tra i componenti.
A seconda dell'architettura, i tubi possono connettersi:
- Piatti freddi
- Manifolds
- CDU
- Moduli di raffreddamento del server
- UQD
- Altri componenti per la gestione dei fluidi
Questo rende la selezione del tubo una decisione di progettazione del sistema piuttosto che semplicemente una decisione di acquisto.
2. Iniziare con l'architettura di raffreddamento
Prima di selezionare un tubo, capire dove sarà installato.
Un tubo utilizzato tra un collettore rack e un server può avere requisiti diversi da un tubo utilizzato altrove nell'infrastruttura di raffreddamento.
Le prime domande dovrebbero essere:
- Dove si trova il tubo?
- Quali componenti collega?
- Che refrigerante scorre attraverso di esso?
- Che pressione ha?
- Quale range di temperatura è previsto?
- Quanto flusso è richiesto?
- Quanto movimento è previsto?
3. Definire il refrigerante prima
Il refrigerante è uno dei primi parametri che dovrebbero essere identificati.
Diversi sistemi di raffreddamento liquido possono utilizzare diverse formulazioni di refrigerante, e il materiale del tubo deve essere adatto per il fluido reale.
La compatibilità dei materiali deve essere valutata insieme alle condizioni di temperatura e di esposizione.
Per una discussione più dettagliata, vedere Come la compatibilità del liquido influisce sulla selezione dei tubi di raffreddamento per i data center AI.
4. Determinare il tasso di flusso richiesto
Il tubo deve consentire il flusso di raffreddamento richiesto senza creare una resistenza idraulica non necessaria.
Il flusso richiesto dipende dal carico di raffreddamento e dalla differenza di temperatura consentita attraverso il sistema.
Una relazione semplificata è:
I calcoli effettivi del sistema dovrebbero utilizzare i parametri del ciclo di raffreddamento completo.
5. Selezionare il diametro interno con attenzione
Il diametro interno ha un'influenza diretta sulla velocità del fluido e sulla perdita di pressione.
Se il tubo è troppo piccolo per il flusso richiesto, la perdita di pressione può diventare un'importante considerazione di progettazione.
Se il tubo è inutilmente grande, tuttavia, la dimensione aggiuntiva può creare problemi di installazione o imballaggio.
Il dimensionamento del tubo deve quindi bilanciare i requisiti idraulici con vincoli di installazione fisici.
Per ulteriori informazioni, vedere Come selezionare la giusta dimensione del tubo di raffreddamento liquido per i data center AI.
6. Capire i requisiti di pressione
Identificare la pressione di esercizio normale e la pressione massima prevista.
Le fluttuazioni di pressione dovrebbero anche essere considerate dove il sistema sperimenta i cambiamenti della pompa, il funzionamento della valvola o altre condizioni transitorie.
L'assemblaggio del tubo dovrebbe essere adatto per l'ambiente di pressione reale piuttosto che essere selezionato da un unico valore nominale.
Per una discussione più approfondita, vedere Come la pressione e la temperatura influiscono sulla affidabilità del tubo di raffreddamento liquido nei data center AI.
7. Considerare la temperatura operativa
La temperatura influisce sul comportamento del materiale del tubo così come le proprietà del refrigerante.
Definire l'intervallo di funzionamento previsto piuttosto che utilizzare un solo numero di temperatura.
I valori importanti possono includere:
- Temperatura di funzionamento normale
- Temperatura massima continua
- Escursioni termiche a breve termine
- Campo da ciclismo termico
Pressione e temperatura devono essere considerati insieme durante la selezione del tubo.
8. Valutare il ciclismo termico
I carichi di lavoro dell'IA non rimangono necessariamente costanti.
Le variazioni del carico di calcolo possono influenzare le condizioni termiche del circuito di raffreddamento.
Dove la temperatura refrigerante aumenta ripetutamente e cade, l'assemblaggio del tubo può sperimentare cicli termici ripetuti.
Per applicazioni con cicli termici significativi, l'approccio di qualificazione dovrebbe riflettere le condizioni operative previste.
9. Scegli la costruzione del tubo per l'applicazione
I tubi di raffreddamento liquidi possono utilizzare diverse costruzioni di materiali e rinforzi.
Un tipico tubo rinforzato può includere:
Ogni strato ha una funzione diversa, e la costruzione deve essere abbinata all'ambiente operativo previsto.
10. Materiale di corrispondenza all'applicazione
Non c'è nessun materiale singolo tubo che è automaticamente ideale per ogni sistema di raffreddamento liquido.
A seconda dell'applicazione, gli ingegneri possono valutare materiali come costruzioni elastomeriche o fluoropolimeri.
La selezione dovrebbe considerare:
- Compatibilità refrigerante
- Gamma di temperatura
- Requisiti di pressione
- Flessibilità
- Considerazioni di permeazione
- Requisiti di pulizia
- Condizioni di servizio previste
11. Flessibilità è importante in Rack-Level Cooling
Gli ambienti server ad alta densità spesso lasciano spazio limitato per il routing fluido.
Il tubo può essere necessario per accogliere tolleranze di installazione, movimento attrezzature e accesso di manutenzione.
Un tubo flessibile può semplificare il routing, ma la flessibilità non deve venire a scapito dei requisiti di pressione, temperatura o compatibilità.
12. Controllare Bend Radius prima dell'installazione
Ogni costruzione del tubo ha un pratico limite di curvatura.
Un tubo non deve essere forzato in una curva più stretta semplicemente perché lo spazio di installazione disponibile è limitato.
Durante la progettazione del sistema, il percorso del tubo previsto dovrebbe essere controllato contro il raggio di curvatura richiesto.
13. Evitare Hose Twisting
Un tubo può piegarsi pur rimanendo in un orientamento neutro, ma ruotandolo intorno al suo asse longitudinale crea ulteriore stress meccanico.
Questo può diventare particolarmente importante quando i tubi collegano i componenti che vengono frequentemente rimossi durante la manutenzione del server.
Routing dovrebbe consentire al tubo di muoversi naturalmente senza carico torsionale non necessario.
14. Considerare il metodo di connessione
Il tubo è solo una parte dell'assemblaggio fluido.
Il metodo di connessione può includere raccordi, estremità crimpate, guarnizioni e UQD.
La connessione deve essere compatibile con la costruzione del tubo e con la pressione, la temperatura e il refrigerante.
Un tubo che soddisfa le specifiche richieste non rende automaticamente l'assemblaggio completo adatto.
15. Perché UQD Selezione Matters
Gli UQD possono semplificare la manutenzione consentendo la disconnessione delle connessioni di raffreddamento senza ricostruire l'intero percorso fluido.
Tuttavia, la selezione UQD dovrebbe considerare gli stessi parametri di applicazione utilizzati per il tubo.
- Compatibilità refrigerante
- Capacità di pressione
- Gamma di temperatura
- Dimensione della connessione
- Requisiti di flusso
- Requisiti di connessione e disconnessione
16. Calcola la goccia di pressione
La caduta di pressione è un'importante considerazione idraulica quando si seleziona un tubo.
Dipende da fattori tra cui diametro interno tubo, lunghezza, proprietà refrigeranti e condizioni di flusso.
L'obiettivo non è necessariamente quello di ridurre la pressione del tubo a qualsiasi costo. L'obiettivo è quello di raggiungere le prestazioni di raffreddamento necessarie mantenendo il design idraulico nelle capacità del sistema.
Per maggiori dettagli, vedere Come Calcolare e controllare la caduta della pressione nei data center AI.
17. Lunghezza del tubo può influenzare le prestazioni del sistema
I tubi più lunghi in genere introducono una maggiore resistenza idraulica rispetto a quelli più corti in condizioni altrimenti paragonabili.
Le sezioni del tubo lungo possono anche occupare più spazio di installazione e possono richiedere un ulteriore supporto.
La lunghezza del tubo deve quindi essere determinata dal requisito di routing effettivo piuttosto che semplicemente utilizzando una lunghezza standard conveniente.
18. Considerare i requisiti di manutenzione
I server AI non sono permanentemente inaccessibili dopo l'installazione.
I componenti possono essere ispezionati, sostituiti o serviti.
Il routing del tubo dovrebbe fornire un accesso sufficiente per la manutenzione evitando inutili piegamenti o tirando sul montaggio.
Questo è particolarmente importante intorno agli UQD e altre connessioni disconnessibili.
19. Tenere il tubo lontano da danno potenziale
Durante l'installazione, il tubo deve essere protetto da contatto non necessario con bordi taglienti o componenti mobili.
I potenziali rischi includono:
- Abrasione
- Contatto tagliente
- Compressione eccessiva
- Vibrazione ripetuta
- Superfici esterne ad alta temperatura
- Improper clamping
20. Non selezionare il tubo per prezzo da solo
Il prezzo di acquisto più basso non rappresenta necessariamente il costo più basso del sistema.
Un tubo che crea una perdita eccessiva di pressione, è difficile da installare o richiede frequenti sostituzioni può aumentare il costo totale del sistema di raffreddamento.
Per l'infrastruttura AI ad alta densità, gli ingegneri dovrebbero considerare l'applicazione completa piuttosto che valutare il tubo come una merce isolata.
21. Definire una scheda specifica del tubo
Una semplice specifica di applicazione può impedire molti errori di selezione.
| Parametro | Informazioni per definire |
|---|---|
| Raffreddamento | refrigerante / formulazione |
| Tasso di flusso | Flusso operativo richiesto |
| Diametro interno | Dimensione idraulica richiesta |
| Pressione di esercizio | Pressione normale |
| Pressione massima | Requisiti di progettazione |
| Temperatura di funzionamento | Gamma di temperatura normale |
| Temperatura massima | Stato superiore previsto |
| Lunghezza del tubo | Lunghezza installata richiesta |
| Radius Bend | Spazio di routing disponibile |
| Collegamenti | Raccordi / requisiti UQD |
22. Selezione dovrebbe seguire l'effettiva Busta Operativa
Una volta che i parametri di base sono definiti, il tubo può essere valutato contro la busta operativa completa.
Questo approccio è più affidabile che scegliere un tubo da solo diametro.
23. Convalida l'assemblaggio del tubo
Qualora i requisiti del progetto richiedano un test di qualificazione, i test dovrebbero rappresentare l'applicazione intesa come pratica.
A seconda del sistema, la valutazione può includere:
- Test di pressione
- Prova di perdite
- Test di flusso
- Esposizione della temperatura
- Pressione ciclismo
- Ciclismo termico
- Controllo della connessione
La procedura di convalida esatta deve essere stabilita in base alla domanda e ai requisiti applicabili.
24. Una sequenza di selezione pratica
- Identificare il refrigerante.
- Definire il flusso richiesto.
- Definire il funzionamento e la massima pressione.
- Definire il funzionamento e la temperatura massima.
- Determinare il diametro del tubo richiesto.
- Selezionare materiale adatto e la costruzione.
- Definire la lunghezza del tubo e il routing.
- Controlla il raggio di curva e il movimento meccanico.
- Selezionare raccordi compatibili e UQD.
- Convalida l'assemblaggio completo.
25. Errori di selezione comune
Errore 1: Scegliere solo per diametro
Due tubi con lo stesso diametro interno possono avere caratteristiche di materiale, pressione, temperatura e flessibilità molto diverse.
Mistake 2: solo guardando la pressione massima
La valutazione della pressione non affronta la compatibilità del refrigerante, il ciclismo termico o il routing meccanico.
Errore 3: Ignorando la caduta della pressione
Un tubo che si adatta fisicamente può ancora creare una resistenza idraulica non necessaria.
Errore 4: Ignorando l'accesso alla manutenzione
Un tubo che funziona durante l'installazione iniziale può diventare difficile da gestire durante la manutenzione del server.
Errore 5: Trattare il tubo e la connessione separatamente
L'assemblaggio completo determina perdite pratiche e prestazioni di affidabilità.
26. Opzioni del tubo di raffreddamento liquido CJAN
CJAN fornisce configurazioni di tubo di raffreddamento liquido per la valutazione secondo i requisiti di diversi sistemi di gestione termica.
La corrente Tubo di raffreddamento liquido CJAN LCH fa parte della gamma di tubi di raffreddamento a liquido dell'azienda.
Ulteriori configurazioni includono LCH-SD e LCH-SDS.
Per le applicazioni del data center AI, la selezione del prodotto dovrebbe essere basata sui requisiti di refrigerante, pressione, temperatura, flusso, dimensioni, routing e connessione.
27. Che cosa gli ingegneri dovrebbero inviare a un fornitore di tubo
Un fornitore può fornire una raccomandazione più utile quando le informazioni sull'applicazione sono chiare.
Per un progetto di raffreddamento liquido del server AI, l'indagine iniziale può includere:
- Tipo di raffreddamento
- Portata richiesta
- Pressione di esercizio
- Pressione massima
- Temperatura di esercizio
- Temperatura massima
- Diametro interno tubo
- Lunghezza approssimativa del tubo
- raggio di curvatura minimo o spazio disponibile
- Requisiti di montaggio
- Requisiti UQD
- Quantità di applicazione prevista
Queste informazioni aiutano a spostare la discussione da una quotazione generica del tubo verso una soluzione specifica dell'applicazione.
Conclusioni
La selezione di un tubo di raffreddamento liquido per un server AI ad alta densità è un'attività di ingegneria del sistema.
La scelta giusta inizia con il refrigerante e continua attraverso flusso, pressione, temperatura, materiale, costruzione, diametro, routing e connessioni.
La flessibilità del tubo è importante in ambienti server compatti, ma la flessibilità dovrebbe essere sempre equilibrata con requisiti idraulici e meccanici.
Il tubo deve anche essere valutato insieme a raccordi, guarnizioni e UQD perché l'assemblaggio completo determina l'affidabilità della connessione fluida.
Le configurazioni LCH, LCH-SD e LCH-SDS di CJAN offrono opzioni per le applicazioni di raffreddamento a liquido in cui questi requisiti devono essere considerati insieme.
Per gli ingegneri che lavorano su progetti di raffreddamento del data center AI, l'approccio più efficace è quello di definire la busta operativa completa prima e poi abbinare l'assemblaggio del tubo a tali condizioni.
Esplorare la Soluzioni di raffreddamento liquido CJAN o rivedere la corrente Tubo di raffreddamento liquido CJAN LCH gamma.
