GLOBALComment concevoir des assemblages de tuyau de refroidissement liquide fiables pour les serveurs AI
Dans un système de refroidissement de serveur AI, le tuyau lui-même n'est qu'une partie de la connexion.
Un tuyau de refroidissement liquide complet peut comprendre le tuyau, les raccords, les joints, les déconnexions rapides et d'autres composants de connexion. La façon dont ces pièces sont sélectionnées et assemblées peut affecter directement la fiabilité du circuit de refroidissement.
Cela devient particulièrement important dans les serveurs haute densité d'IA, où le liquide de refroidissement doit être livré en continu aux processeurs haute puissance et retourné au système de distribution de refroidissement sans perte de pression inutile ou risque de fuite.
Pour cette raison, le matériau du tuyau, le renforcement, le diamètre, les raccords, le routage, les conditions de fonctionnement et la qualité de montage doivent être considérés ensemble.
1. Qu'est-ce qu'un tuyau de refroidissement liquide?
Un tuyau de refroidissement liquide est un raccord liquide flexible fini composé d'un tuyau et des composants nécessaires pour le raccorder au système de refroidissement.
Un montage simplifié peut être représenté par:
Selon la conception du système, l'ensemble peut également comprendre des raccords UQD, des pinces, des raccords sertis, des joints ou d'autres composants de connexion.
L'assemblage final doit être traité comme un composant conçu parce que le tuyau et ses raccords fonctionnent ensemble pendant le fonctionnement.
2. Pourquoi la conception de l'assemblage compte dans les serveurs AI
Les serveurs AI peuvent générer des charges de chaleur importantes dans un espace physique relativement compact.
Le refroidissement liquide permet de transférer la chaleur des composants de haute puissance par un circuit de refroidissement contrôlé.
Les flexibles utilisés dans ce circuit doivent maintenir le confinement des fluides tout en tenant compte de la disposition de l'équipement, des contraintes d'installation et des exigences de service.
Les exigences typiques comprennent:
- Compatibilité appropriée du liquide de refroidissement
- Capacité de pression appropriée
- Capacité de température appropriée
- Débit de liquide de refroidissement requis
- Perte de pression contrôlée
- Connexions fiables
- Rayon de virage approprié
- Durabilité mécanique
Un tuyau qui ne satisfait qu'une seule de ces prescriptions peut encore ne pas convenir au système de refroidissement complet.
3. Commencez par les exigences du système de refroidissement
L'ensemble du tuyau doit être spécifié une fois que les conditions de fonctionnement de base ont été établies.
Les ingénieurs devraient d'abord déterminer :
- Type de liquide de refroidissement
- Concentration du liquide de refroidissement, le cas échéant
- Débit requis
- Pression de fonctionnement
- Pression maximale
- Température de fonctionnement
- Température maximale
- Espace d'installation disponible
- Longueur du tuyau requise
- Type de connexion
Ces paramètres fournissent la base pour sélectionner les composants de construction et de raccordement du tuyau.
Pour un processus de sélection plus large, voir Comment choisir le bon tuyau de refroidissement liquide pour les centres de données AI.
4. Sélectionnez le matériau du tuyau pour le liquide de refroidissement
Le matériau de contact fluide est l'une des premières décisions dans le choix du tuyau.
Différentes formulations de liquide de refroidissement peuvent interagir différemment avec les matériaux polymères, les joints et d'autres composants mouillés.
Les flexibles potentiels pour les applications de refroidissement liquide comprennent EPDM, silicone, PTFE, PFA et d'autres constructions techniques.
Le bon choix dépend de la chimie du liquide de refroidissement et des conditions de fonctionnement plutôt que du seul nom du matériau.
Par exemple, un tuyau adapté à une formulation eau-glycol ne doit pas être automatiquement considéré comme adapté à un autre liquide de refroidissement sans vérification de compatibilité.
5. Sélectionnez la construction appropriée du tuyau
La construction du tuyau doit correspondre aux exigences mécaniques de l'application.
Un tuyau flexible de base peut utiliser une construction monocouche, tandis que les applications nécessitant un support mécanique supplémentaire peuvent utiliser une construction renforcée.
Un tuyau renforcé typique peut inclure:
Le renforcement peut contribuer à la capacité de pression, la stabilité dimensionnelle et la durabilité mécanique.
Toutefois, le renforcement ne doit pas être sélectionné indépendamment du diamètre du tuyau, du rayon de courbure et de la pression de fonctionnement.
Voir Comment le renforcement du tuyau affecte les performances du système de refroidissement liquide.
6. Sélectionnez le diamètre du tuyau correct
Le diamètre intérieur du tuyau est étroitement lié à l'écoulement du liquide de refroidissement et à la perte de pression.
Si le tuyau est trop petit pour le débit requis, la perte de pression peut augmenter et le circuit de refroidissement peut nécessiter plus d'énergie de pompage.
Si le tuyau est inutilement grand, l'espace d'installation et les dimensions de connexion peuvent devenir plus difficiles à gérer.
L'objectif devrait donc être un équilibre approprié entre les performances hydrauliques et l'intégration physique.
Voir Comment choisir la bonne taille de tuyau de refroidissement liquide pour les centres de données AI.
7. Considérez la pression et la température ensemble
La pression et la température ne doivent pas être évaluées indépendamment.
Les propriétés du matériau peuvent changer avec la température, tandis que les conditions de fonctionnement admissibles d'un tuyau peuvent dépendre de la pression et de la température.
Lors de la spécification d'un assemblage, les ingénieurs doivent identifier:
- Pression de fonctionnement normale
- Pression maximale de fonctionnement
- Température normale de fonctionnement
- Température maximale
- Cycle sous pression
- Cycle de température
La combinaison finale de tuyau et d'ajustement doit être notée pour l'enveloppe de fonctionnement réelle.
8. Choisissez le bon type de raccord
Le raccord est le point de transition entre le tuyau flexible et le reste du système de refroidissement.
Les types de connexion peuvent comprendre des raccords filetés, des raccords barbelés, des assemblages sertis et des solutions de déconnexion rapide selon l'architecture du système.
La sélection devrait tenir compte:
- Norme de connexion
- Dimensions du tuyau
- Pression nominale
- Méthode de scellement
- Compatibilité du liquide de refroidissement
- Espace d'installation
- Entretien
Le raccord doit être compatible avec la construction du tuyau et le raccordement côté équipement.
Voir Raccords de tuyau de refroidissement liquide: Comment choisir le bon type de connexion.
9. Connexions UQD pour le refroidissement du serveur AI
Les connexions UQD peuvent être utiles lorsque l'équipement de refroidissement doit être déconnecté pendant l'installation, le service ou le remplacement.
Lors de l'utilisation des raccords UQD, l'attelage doit être considéré avec le tuyau et l'ensemble de montage.
Parmi les considérations importantes, mentionnons :
- Prescriptions relatives au débit
- Capacité de pression
- Température
- Compatibilité du liquide de refroidissement
- Taille de la connexion
- Performance de scellement
- Besoins en services
L'UQD ne doit pas être traité simplement comme un composant de commodité. Ses caractéristiques de connexion peuvent affecter la conception globale de l'assemblage.
10. Longueur du tuyau et chute de pression
La longueur du tuyau a une relation directe avec la résistance hydraulique.
À mesure que la longueur du tuyau augmente, la perte de pression de frottement augmente généralement pour un diamètre intérieur donné, un liquide de refroidissement et un état de débit.
Cela signifie que l'acheminement du tuyau ne doit pas être conçu uniquement autour de la commodité physique.
Les ingénieurs devraient également examiner si la longueur excessive du tuyau crée une perte de pression inutile.
Pour des considérations détaillées sur les chutes de pression, voir Perte de pression du tuyau de refroidissement liquide: Comment calculer et le contrôler dans les centres de données AI.
11. Routage du tuyau et rayon de descente
Même un tuyau correctement spécifié peut fonctionner mal s'il est mal acheminé.
Le tuyau doit être installé sans flexion excessive, torsion, compression ou changement de direction aigu.
Le rayon de courbure minimal spécifié pour le tuyau doit être respecté pendant l'installation.
Un bon routage devrait fournir suffisamment d'espace au tuyau pour suivre une trajectoire naturelle tout en évitant les boucles inutiles et les contraintes mécaniques.
12. Éviter de tourner le tuyau pendant l'installation
La torsion est différente de la flexion normale.
Un tuyau peut apparaître correctement positionné tout en transportant une contrainte torsionnelle si les raccords sont installés avec le tuyau tourné de son orientation naturelle.
Les mouvements répétés ou les cycles de pression peuvent rendre cette condition plus significative.
Pendant l'assemblage, le tuyau doit être positionné de manière à ce que la direction de flexion prévue n'entraîne pas une torsion inutile.
13. Continuer à contrôler les charges de montage
Les raccords de tuyau ne doivent pas être utilisés pour compenser le mauvais alignement entre les composants.
Si deux points de raccordement sont mal alignés, forcer le tuyau en position peut créer des charges mécaniques supplémentaires sur les raccords.
Une meilleure approche est d'ajuster la géométrie de routage ou de connexion afin que le tuyau puisse se connecter naturellement.
Ceci est particulièrement important pour les systèmes de refroidissement au niveau du rack où plusieurs connexions peuvent être installées dans un espace restreint.
14. Considérer l'expansion thermique
L'équipement de refroidissement, les racks et les structures de tuyauterie peuvent subir des changements dimensionnels à mesure que les températures de fonctionnement changent.
L'assemblage du tuyau peut fournir une flexibilité entre les composants, mais il doit avoir suffisamment de mouvement disponible sans être étiré, comprimé ou courbé au-delà de ses limites de conception.
Lorsque les variations de température sont importantes, le mouvement attendu doit être pris en compte lors de la conception de la longueur du tuyau et de l'acheminement.
15. Conception pour l'accès à la maintenance
Les systèmes de refroidissement des serveurs AI nécessitent un accès pratique au service.
Un tuyau doit donc être conçu non seulement pour un fonctionnement normal, mais aussi pour l'entretien.
Les ingénieurs devraient examiner si les techniciens peuvent :
- Accès aux accessoires
- Fonctionnement des connexions UQD le cas échéant
- Inspecter les surfaces du tuyau
- Identifier les fuites potentielles
- Retirez l'ensemble sans perturber les composants adjacents
Une connexion techniquement fonctionnelle mais difficile à entretenir peut accroître la complexité de l'entretien.
16. Réduire au minimum la longueur du tuyau inutile
Plus longtemps n'est pas nécessairement mieux.
La longueur supplémentaire du tuyau peut augmenter l'utilisation du matériau, occuper plus d'espace d'installation et contribuer à une perte de pression supplémentaire.
Dans le même temps, le tuyau ne doit pas être si court qu'il devient difficile d'installer ou crée une tension mécanique excessive.
La longueur correcte est donc la longueur qui offre une flexibilité d'acheminement suffisante sans relâche inutile.
17. Évitez les pliures pointues près des raccords
La zone immédiatement à côté d'un raccord est une partie importante de l'assemblage.
Forcer un tuyau dans un virage aigu directement au raccord peut créer une contrainte mécanique concentrée.
Dans la mesure du possible, le tuyau doit avoir une longueur droite suffisante ou un routage contrôlé près de la connexion.
Cela facilite également l'installation et l'inspection.
18. Vérifiez la trajectoire complète du fluide de refroidissement
Un ensemble de tuyaux doit être évalué dans le cadre de la trajectoire d'écoulement complète.
Chaque section de tuyau contribue à la résistance hydraulique totale du circuit de refroidissement.
Les raccords, les raccords, les virages et les changements de diamètre interne peuvent également contribuer à la perte de pression.
Pour cette raison, les ingénieurs devraient considérer l'ensemble du circuit plutôt que d'évaluer chaque tuyau isolément.
19. Considérer la connexion entre le tuyau et la plaque froide
Au niveau du serveur, le tuyau peut se connecter directement ou indirectement à une plaque froide ou à un collecteur de distribution.
La connexion doit fournir une performance d'étanchéité suffisante tout en tenant compte de l'espace d'installation disponible.
Le tuyau ne doit pas introduire de charges inutiles dans le raccord de la plaque froide.
Lorsque la plaque froide est installée dans un environnement de serveur dense, l'orientation de la connexion peut également affecter la gestion du câble, le dégagement d'air et l'accès au service.
20. Concevoir des assemblages de tuyau CDU à rack
Les connexions CDU àrack peuvent comporter des connexions flexibles relativement longues par rapport aux connexions situées directement à l'intérieur d'un serveur.
Ces assemblées peuvent être nécessaires pour :
- Mouvement de rack
- Tolérances d'installation
- Accès à l'entretien
- Exigences en matière de pression
- Débit requis
- Espace de routage disponible
Le tuyau doit avoir une longueur suffisante pour l'installation et le service sans créer de boucles excessives.
21. Questions de méthode de l ' Assemblée
La façon dont le tuyau est raccordé à ses raccords fait partie de la conception d'assemblage.
Selon le produit et le système de connexion, l'assemblage peut comprendre le sertissage, le serrage ou d'autres méthodes d'assemblage contrôlées.
Le processus de raccordement doit suivre la procédure spécifiée par le fabricant.
Un tuyau bien sélectionné peut encore présenter des fuites ou une défaillance prématurée si le processus d'assemblage est incohérent.
22. Inspecter l'assemblée terminée
L'inspection doit être effectuée après le montage et avant la mise en service du tuyau.
Les contrôles typiques peuvent comprendre:
- Longueur correcte du tuyau
- Diamètre correct du tuyau
- Orientation de montage
- Intégrité de la connexion
- État de la surface visible
- Installation UQD correcte, le cas échéant
- Absence de torsion excessive
- Rayon de virage correct
Les essais de pression et d'étanchéité supplémentaires doivent être effectués conformément aux exigences techniques et de qualité applicables.
23. Essai de pression et de fuite
Un tuyau fini doit être évalué conformément aux prescriptions d'essai applicables avant d'entrer en service.
Selon l'application, les essais peuvent comprendre des essais de pression, des essais d'étanchéité et des vérifications fonctionnelles.
Les critères de pression d'essai, de durée et d'acceptation doivent être établis conformément aux spécifications de l'assemblage du tuyau et aux normes applicables ou aux exigences du client.
Les essais devraient vérifier l'ensemble fini plutôt que de se fonder uniquement sur la cote nominale des composants individuels.
24. Erreurs de conception d'assemblage du tuyau commun
Plusieurs problèmes de conception peuvent être évités au cours de la phase d'ingénierie initiale.
| Numéro commun | Conséquences potentielles |
|---|---|
| Sous-dimensionné du tuyau pour le débit | Perte de pression plus élevée |
| Longueur excessive du tuyau | Espace supplémentaire de perte de pression et d'installation |
| Des virages serrés | Contrainte mécanique supplémentaire |
| Torsion du tuyau | Chargement torsionnel non désiré |
| Mauvais alignement | Charges de raccordement supplémentaires |
| Choix incorrect des matériaux | Problèmes de compatibilité |
| Essais insuffisants | Les défauts de connexion ou de montage peuvent ne pas être détectés |
25. Un flux de travail pratique de conception d'assemblage de tuyau
Un processus de conception pratique peut être organisé comme suit:
Ce processus permet d'éviter que des décisions individuelles ne soient prises sans tenir compte du système de refroidissement complet.
26. Conception d'assemblage pour serveurs AI haute densité
Les serveurs d'IA haute densité peuvent nécessiter de nombreuses connexions de liquide de refroidissement dans un espace physique limité.
Cela rend l'acheminement compact et la facilité d'entretien importantes considérations de conception.
Un tuyau approprié devrait fournir suffisamment de flexibilité pour l'installation tout en maintenant une géométrie contrôlée pendant le fonctionnement.
L'ensemble doit également être sélectionné en tenant compte du débit de liquide de refroidissement et de la perte de pression.
Pour les applications serveur haute densité, voir Comment choisir le bon tuyau de refroidissement liquide pour les serveurs AI haute densité.
27. Choisir un fournisseur de tuyau pour les assemblages personnalisés
Lorsqu'un tuyau standard n'est pas suffisant, un fournisseur de tuyau peut avoir besoin de fournir un assemblage complet sur mesure.
Les ingénieurs devraient fournir au fournisseur des renseignements clairs sur l'application plutôt que de ne préciser que le diamètre du tuyau.
Les informations utiles comprennent:
- Type de liquide de refroidissement
- Débit
- Pression
- Température
- Dimensions du tuyau
- Longueur requise
- Type de montage
- Exigences en matière de QUQD
- Environnement d'installation
- Exigences relatives aux essais
Cela permet au fabricant d'évaluer l'ensemble complet plutôt que de fournir un tuyau sans contexte d'application suffisant.
28. Solutions d'assemblage de tuyau de refroidissement liquide CJAN
CJAN fournit des solutions de tuyau de refroidissement liquide pour les applications où les exigences en matière de matériau de tuyau, de construction, d'accessoires et d'acheminement doivent être prises en compte ensemble.
Les CJAN Refroidissement liquide La gamme d'applications couvre les solutions flexibles pour les systèmes de gestion thermique.
Les produits de tuyau pertinents comprennent: LCH, LCH-SD et LCH-SDS.
Pour les applications nécessitant une configuration spécifique du tuyau et de la connexion, l'ensemble doit être développé en fonction des exigences réelles en matière de liquide de refroidissement, de pression, de température, de débit, de routage et de montage.
Conclusion
Les flexibles de refroidissement liquides fiables nécessitent plus qu'un tuyau approprié.
Le tuyau, le renforcement, les raccords, les connexions UQD, le routage et le processus d'assemblage contribuent tous à la performance de la connexion finie.
Pour les serveurs AI, l'approche la plus pratique est de commencer par les exigences du système de refroidissement, puis de travailler sur la compatibilité des matériaux, le calibrage hydraulique, les exigences mécaniques, la conception et les essais de connexion.
Un tuyau bien conçu doit fournir le débit de liquide de refroidissement requis tout en restant mécaniquement stable, utilisable et compatible avec l'environnement de fonctionnement.
Dans les systèmes de refroidissement haute densité AI, traiter l'ensemble du tuyau comme un composant conçu plutôt qu'un simple accessoire peut rendre la conception globale du refroidissement plus facile à spécifier, à installer et à entretenir.
Pour plus d'informations, visitez le site CJAN Refroidissement liquide page de demande.
