Quelles sont les principales exigences pour le refroidissement liquide du centre de données AI?

Le refroidissement liquide devient une partie de plus en plus importante des infrastructures d'IA à haute densité.

À mesure que les serveurs GPU deviennent plus puissants, le système de refroidissement doit éliminer une plus grande quantité de chaleur grâce à un circuit de refroidissement contrôlé.

Parmi ces composants, le tuyau de refroidissement liquide assure une connexion flexible entre les composants fixes.

Cela semble simple, mais un tuyau de refroidissement du centre de données AI doit satisfaire plusieurs exigences en même temps.

Cet article explique les principales exigences que les ingénieurs devraient prendre en considération lors de l'évaluation d'un tuyau de refroidissement liquide pour les applications du centre de données AI.

1. La première exigence : Compatibilité du liquide de refroidissement

La surface intérieure du tuyau est continuellement exposée au liquide de refroidissement circulant.

C'est pourquoi la compatibilité du liquide de refroidissement devrait être l'un des premiers paramètres pris en considération lors du choix du tuyau.

Il ne suffit pas de décrire le liquide de refroidissement simplement comme étant à base d'eau.

Différents systèmes de refroidissement peuvent utiliser différentes formulations, additifs et concentrations. Le matériau du tuyau doit donc être évalué en fonction de la chimie du liquide de refroidissement utilisée dans le système.

Les considérations importantes peuvent inclure :

• Composition du liquide de refroidissement
• Concentration en eau
• Glycol ou autres additifs
• Exposition à long terme
• Température de fonctionnement
• Enflure ou dégradation potentielle du matériel

2. Capacité de pression doit correspondre au système

Les boucles de refroidissement liquides fonctionnent sous pression. Le tuyau doit donc résister à la pression générée par la pompe et à la résistance hydraulique du système complet.

Les ingénieurs doivent normalement distinguer plusieurs valeurs de pression:

• Pression normale de fonctionnement
• Pression maximale de fonctionnement
• Pression pendant le démarrage ou les conditions transitoires
• Pression d'essai

Un tuyau sélectionné uniquement en fonction de sa pression de fonctionnement normale peut ne pas fournir une marge suffisante pour l'environnement de fonctionnement complet.

La prescription de pression finale doit être déterminée à partir de la conception réelle du système.

3. Le débit est une entrée de conception critique

Le tuyau doit fournir un passage adéquat pour le débit de liquide de refroidissement requis.

Les exigences de débit sont en fin de compte liées à la quantité de chaleur qui doit être éliminée.

Cette relation est la raison pour laquelle le choix du tuyau devrait commencer par les exigences hydrauliques du système plutôt que par une taille de tuyau disponible.

4. Diamètre intérieur affecte la performance hydraulique

Le diamètre intérieur du tuyau détermine directement la zone d'écoulement disponible.

Pour le même débit, un diamètre intérieur plus petit produit généralement une vitesse de fluide plus élevée et une plus grande résistance hydraulique.

D'autre part, un tuyau inutilement grand peut créer des problèmes mécaniques et d'installation.

Décision d'identification du tuyau	Effet potentiel
Trop petite	Plus grande vitesse d'écoulement et chute de pression
Taille appropriée	Exigences relatives au débit équilibré et à l'installation
Trop grande	Plus d'espace, plus d'accessoires et un coût potentiellement plus élevé

L'objectif n'est pas de sélectionner le plus grand tuyau possible. L'objectif est de choisir un diamètre interne approprié pour le débit et le budget de chute de pression requis.

5. La chute de pression devrait être considérée comme faisant partie du système

Un tuyau ne fonctionne pas indépendamment des autres composants hydrauliques.

La boucle de refroidissement complète peut contenir des pertes de pression de:

• Tuyaux de refroidissement liquides
• Accessoires
• UQD
• Feuilles
• Plaques froides
• Valves
• Autres restrictions de flux

La chute de pression totale détermine la pression que la pompe doit fournir au débit requis.

Pour cette raison, un tuyau de refroidissement liquide doit être évalué à l'aide de données de chute de pression à un débit défini chaque fois que ces données sont nécessaires à la conception du système.

6. La résistance à la température est plus qu'un nombre maximal de température

Un tuyau de refroidissement liquide peut connaître des températures changeantes pendant le fonctionnement.

La température peut être influencée par:

• Charge de travail du GPU
• Température d'alimentation du liquide de refroidissement
• Température de retour
• Conditions d'installation
• Démarrage et arrêt
• Procédures d'entretien

Les ingénieurs devraient donc considérer la plage complète de température de fonctionnement plutôt que de ne considérer que la température maximale.

Des changements de température répétés peuvent également être pertinents lors de l'évaluation des performances à long terme.

7. La flexibilité est un avantage majeur des connexions de tuyau

Contrairement aux tubes rigides, le tuyau flexible peut accueillir un routage complexe à l'intérieur d'un porte-serveur.

Ceci est particulièrement utile lorsque la connexion de refroidissement doit se déplacer:

• Plateaus GPU
• Plaques froides
• Feuilles
• Structures des racks
• Composants électriques
• Câbles électriques

Toutefois, la flexibilité ne doit pas être confondue avec une capacité de flexion illimitée.

Un tuyau doit encore fonctionner dans son rayon de virage spécifié.

8. Rayon de courbure minimal protège la voie de refroidissement

Lorsqu'un tuyau est trop serré, son passage intérieur peut être déformé.

Cela peut affecter le débit et augmenter la contrainte mécanique.

Une flexion excessive peut également transférer une charge supplémentaire sur le raccord ou la connexion UQD.

Pour les racks haute densité AI, cela devrait être considéré lors de la mise en page mécanique plutôt qu'après l'installation du matériel.

9. Le renforcement peut augmenter la capacité mécanique

Certains tuyaux de refroidissement liquide utilisent des couches de renforcement pour améliorer les performances mécaniques.

Selon la conception du tuyau, le renforcement peut aider à soutenir:

• Résistance à la pression
• Stabilité dimensionnelle
• Durabilité mécanique
• Résistance à la déformation

La construction du renforcement doit être évaluée avec le tube intérieur et la couche de protection extérieure.

Un tuyau renforcé n'est pas automatiquement adapté à chaque application. La construction réelle doit correspondre aux conditions de pression, de flexibilité et d'installation requises.

10. Le tube intérieur doit protéger la voie de refroidissement

Le tube intérieur est la partie du tuyau qui contacte directement le liquide de refroidissement.

Son rôle est donc fondamental pour la fiabilité du circuit de refroidissement.

Les caractéristiques importantes peuvent comprendre:

• Compatibilité chimique
• Résistance à la température
• Stabilité dimensionnelle
• Durabilité à long terme
• Résistance à la dégradation liée aux fluides

La sélection des matériaux doit toujours être basée sur l'environnement d'application réel.

11. La couche extérieure a un travail différent

La couche externe ne contacte normalement pas le liquide de refroidissement. Sa fonction est liée à l'environnement environnant.

Selon l'application, la couche externe peut devoir tolérer:

• Contact mécanique
• Abrasion
• Gestion de l'installation
• Exposition environnementale
• Mouvement répété

C'est pourquoi la construction du tuyau doit être évaluée en tant qu'ensemble complet plutôt qu'en ne regardant que le matériau du tube intérieur.

12. La compatibilité de connexion est essentielle

Un tuyau techniquement approprié ne peut toujours pas fonctionner correctement si sa connexion ne correspond pas aux composants environnants.

L'ensemble du tuyau peut s'interfacer avec:

• Plaques froides
• Feuilles
• CDU
• Accessoires
• UQD
• Modules de refroidissement du serveur

Les ingénieurs devraient donc définir la configuration de raccordement avant de finaliser l'assemblage du tuyau.

13. Pourquoi la compatibilité UQD est importante

Les UQD peuvent faciliter le fonctionnement des connexions de refroidissement liquide.

Dans un environnement de serveur AI, l'accès à la maintenance peut être un élément important de la conception du système.

L'assemblage du tuyau devrait donc être compatible avec l'UQD sélectionné en ce qui concerne:

• Taille de la connexion
• Type de connexion
• Pression nominale
• Plage de température
• Compatibilité du liquide de refroidissement
• Prescriptions relatives au débit
• Espace d'installation

L'UQD lui-même peut également introduire une chute de pression, de sorte que la connexion doit être évaluée hydrauliquement aussi bien que mécaniquement.

14. La résistance aux fuites est une exigence fondamentale

Dans le refroidissement liquide, le contrôle des fuites est un élément essentiel de la fiabilité du système.

Les points de fuite potentiels peuvent exister à:

• Corps de tuyau
• Accessoires
• Connexions à sertissage
• Connexions UQD
• Interfaces manifold
• Interfaces des plaques froides

Cela signifie que seul le tube de tuyau peut ne pas suffire.

L'ensemble complet du tuyau doit être évalué lorsque l'application nécessite une performance de fuite définie.

15. Stress mécanique autour du raccord

Une erreur fréquente dans l'installation du tuyau est la concentration excessive de la flexion ou de la force de traction près du raccord.

Le tuyau peut sembler flexible, mais la zone de raccordement peut devenir un point de concentration de contrainte mécanique.

Les bonnes pratiques d'installation devraient éviter:

• flexion fine immédiatement derrière le raccord
• Twisting du tuyau pendant l'installation
• Tire axiale excessive
• Désalignement forcé

Un chemin de routage lisse fournit normalement un environnement de connexion plus fiable.

16. La longueur du tuyau devrait être conçue, non devinée

La longueur du tuyau affecte à la fois l'installation et les performances hydrauliques.

Un tuyau trop court peut créer une tension.

Un tuyau trop long peut introduire une chute de pression et une complexité de routage inutiles.

La longueur requise devrait permettre:

• Acheminement correct
• Rayon de virage minimal
• Mouvement du matériel
• Tolérance d'installation
• Accès à l'entretien

17. Le poids du tuyau peut être important dans les systèmes denses

Dans un seul raccordement, le poids du tuyau peut sembler insignifiant.

À l'échelle du rack, cependant, plusieurs tuyaux, raccords et raccords peuvent s'additionner.

Le poids peut devenir pertinent lors de la conception:

• Modules de refroidissement du serveur
• Montage de la poignée
• Infrastructure du rack
• Assemblages de service mobiles

L'objectif est donc d'atteindre les performances mécaniques requises sans vrac inutile.

18. La propreté peut être importante

Les systèmes de refroidissement peuvent avoir des exigences de propreté différentes selon l'application.

Pour certains systèmes, les ingénieurs peuvent se soucier :

• Contamination interne
• Production de particules
• Résidus industriels
• Nettoyage des fluides

Le niveau de propreté requis devrait être défini par le système de refroidissement plutôt que supposé être identique pour chaque application du centre de données.

19. La perméation du tuyau peut être pertinente

Certains fluides peuvent interagir avec des matériaux polymères sur de longues périodes.

Selon le liquide de refroidissement et l'application, les ingénieurs peuvent donc envisager la perméation et la stabilité des matériaux à long terme.

Cela est particulièrement pertinent lorsque la composition du liquide de refroidissement doit rester stable pendant une période de service prolongée.

La signification de la perméation dépend fortement du matériau, du liquide de refroidissement et de l'architecture du système.

20. La température et la pression doivent être considérées ensemble

La capacité de pression n'est pas toujours indépendante de la température.

Pour les tuyaux polymériques, la pression admissible peut changer à mesure que la température change.

Par conséquent, les ingénieurs ne doivent pas automatiquement supposer que la pression maximale indiquée à une température demeure valable dans toute la plage de température de fonctionnement.

21. Choix du matériau du tuyau pour le refroidissement liquide

Plusieurs gammes de matériaux de tuyaux peuvent être envisagées pour les applications de refroidissement liquide.

Matériel Famille	Considérations typiques
EPDM	Généralement pris en compte pour les applications de refroidissement à base d'eau où la flexibilité et la durabilité sont nécessaires.
Silicone	Souvent considéré là où la flexibilité et la capacité de température sont importantes.
Fluoropolymères	Considéré là où des exigences spécifiques de compatibilité chimique ou de propreté sont importantes.
Autres élastomères artificiels	Sélectionné selon les exigences spécifiques du liquide de refroidissement, de la pression, de la température et de la mécanique.

Il n'y a pas de meilleur matériau universel de tuyau de refroidissement liquide.

Le matériau approprié dépend des conditions réelles du système.

22. Pourquoi les centres de données AI ont besoin plus qu'un tuyau industriel générique

Un tuyau industriel peut être capable de transporter du liquide, mais le refroidissement du serveur AI introduit des exigences supplémentaires.

Le tuyau peut avoir besoin de travailler à l'intérieur d'un rack compact tout en maintenant un débit contrôlé et des connexions fiables sur des cycles d'entretien répétés.

La conception peut également impliquer une intégration étroite avec les plaques froides, les collecteurs et les QUQD.

Pour cette raison, la conception de tuyau spécifique à l'application peut être plus utile que de simplement choisir un tuyau industriel générique basé sur la pression nominale.

23. Que faut - il vérifier avant de commander?

Une liste de contrôle pratique peut comprendre :

Paramètre	Question à confirmer
Refroidisseur	Quelle formulation exacte de liquide de refroidissement sera utilisée?
Débit	Quel est le débit requis?
Pression	Quelles sont les pressions normales et maximales?
Température	Quelle est la plage complète de température de fonctionnement?
Identification du tuyau	Quel diamètre intérieur est requis?
Bend Radius	Quel est l'espace de routage disponible?
Longueur	Quelle longueur de tuyau fini est nécessaire?
Connexion	Quel montage et quelle configuration UQD sont nécessaires?
Environnement	Quelles sont les conditions mécaniques et d'installation?

24. Les questions de l'Assemblée du tuyau fini

Dans de nombreuses applications, le tube de tuyau n'est qu'une partie de l'assemblage final.

Le produit fini peut comprendre:

• Trou
• Accessoires
• Connexions à sertissage
• UQD
• Composants de protection

L'ensemble final doit être évalué comme une unité complète lorsque la fiabilité, les fuites et les performances hydrauliques sont critiques.

25. Les essais devraient refléter la véritable application

Les exigences d'essai doivent être fondées sur les conditions réelles du système.

Selon l'application, la validation peut inclure:

• Essai de pression
• Essais de fuite
• Essai de débit
• Essai de chute de pression
• Essai de température
• Essais de flexibilité
• Essai du cycle de connexion

L'objectif n'est pas simplement de produire un rapport d'essai. L'objectif est de vérifier que l'ensemble de tuyau fonctionne dans les conditions qu'il connaîtra réellement.

26. Erreurs courantes de sélection du tuyau

Plusieurs erreurs de sélection apparaissent à plusieurs reprises dans les projets de refroidissement liquide.

Choix par taille seul

Un tuyau qui s'adapte physiquement à la connexion peut encore avoir une mauvaise compatibilité pression, température ou liquide de refroidissement.

Choix par pression maximale seule

Un indice de haute pression ne garantit pas les performances de débit, la flexibilité ou la compatibilité du liquide de refroidissement.

Ignorer la chute de pression UQD

L'UQD peut devenir une restriction hydraulique importante selon sa conception interne et le débit requis.

Ignorer le rayon de bend

Un tuyau peut passer un essai sur banc, mais devient problématique lorsqu'il est forcé à monter dans un rack serré.

Utilisation d'un liquide de refroidissement non vérifié

La compatibilité du matériau doit être vérifiée par rapport à la formulation du liquide de refroidissement.

Essai uniquement du tube de tuyau

Les raccords finals et les raccords UQD peuvent être des points de fuite critiques et devraient être inclus dans la validation appropriée de l'assemblage.

27. Comment le CJAN aborde la sélection du tuyau de refroidissement liquide

CJAN offre plusieurs options de tuyau de refroidissement liquide pour évaluer différentes exigences d'application, y compris LCH, LCH-SD et LCH-SDS.

Actuellement Tuyau de refroidissement liquide LCH Les informations sur le produit sont disponibles sur le site web de CJAN:

CJAN LCH Tuyau de refroidissement liquide

Pour les applications nécessitant une construction différente, les ingénieurs peuvent également examiner les produits connexes du tuyau de refroidissement liquide CJAN:

Tuyau de refroidissement liquide CJAN LCH-SD

Tuyau de refroidissement liquide CJAN LCH-SDS

Pour un aperçu des solutions de l'industrie du refroidissement liquide de CJAN, visitez :

CJAN Solutions de refroidissement liquide

La sélection des produits doit toujours être confirmée en fonction des dernières spécifications et des exigences réelles du client en matière de liquide de refroidissement, de pression, de température, de débit et de raccordement.

28. La sélection du produit LCH devrait commencer par les conditions d'application

Au lieu de demander seulement "Quel tuyau est le meilleur?", une question plus utile d'ingénierie est:

Quelle construction de tuyau convient à cette boucle de refroidissement particulière?

Un processus de sélection pratique peut commencer par les informations suivantes:

Cette approche réduit le risque de sélection d'un tuyau sur la base d'une seule spécification tout en surplombant le reste du système.

29. La sélection du tuyau de refroidissement liquide AI est une tâche technique du système

Le tuyau le plus approprié est déterminé par l'interaction entre les exigences thermiques, hydrauliques et mécaniques.

Une relation simplifiée peut être exprimée comme suit:

Changer un paramètre peut affecter les autres.

Par exemple, l'augmentation du débit requis peut influencer le diamètre du tuyau, la chute de pression et la sélection de l'UQD.

Changer le liquide de refroidissement peut nécessiter un matériau de tuyau différent.

Changer la disposition du rack peut nécessiter une longueur ou un rayon de courbure différents.

30. Prise des clés

Un tuyau de refroidissement liquide du centre de données AI doit faire plus que simplement transporter le liquide de refroidissement.

Elle doit fonctionner de manière fiable dans un environnement hydraulique, thermique et mécanique spécifique.

Les exigences les plus importantes sont les suivantes :

• Compatibilité du liquide de refroidissement
• Capacité de débit
• Capacité de pression
• Résistance à la température
• Diamètre intérieur approprié
• Perte de pression contrôlée
• Flexibilité
• Rayon de virage minimal
• Durabilité mécanique
• Compatibilité des connexions
• Compatibilité UQD
• Performance de fuite

Lorsque ces facteurs sont pris en compte ensemble, le tuyau de refroidissement liquide fait partie d'un système de gestion thermique bien conçu plutôt qu'un simple tuyau flexible.

Conclusion

Le refroidissement liquide du centre de données AI impose des exigences croissantes à chaque composant de la boucle de refroidissement.

Le tuyau occupe un espace physique relativement petit, mais il relie les composants qui font fonctionner le système de refroidissement.

Une sélection fiable des flexibles commence donc par l'application réelle: liquide de refroidissement, débit, pression, température, espace d'installation et exigences de raccordement.

Les gammes de produits LCH, LCH-SD et LCH-SDS de CJAN offrent des options pour évaluer les différentes exigences du tuyau de refroidissement liquide.

Pour en savoir plus sur le produit LCH actuel, visitez :

CJAN LCH Tuyau de refroidissement liquide

Pour les besoins spécifiques au projet, l'approche la plus utile est de fournir les informations réelles sur le liquide de refroidissement, le débit, la pression, la température, la taille du tuyau et le raccordement afin que la construction du tuyau puisse être évaluée par rapport au système de refroidissement complet.