مخزن خنک‌کننده غوطه‌وری برای مرکز داده: طراحی مخزن تک‌فازی و دوفازی
ساخته شده در امروز
مخزن خنک‌کاری غوطه‌وری برای مرکز داده: طراحی مخزن تک‌فاز و دوفاز
مخزن خنک‌کننده غوطه‌وری برای یک مرکز داده، ظرف نگهدارنده‌ای است که سرورها را کاملاً غوطه‌ور در سیال دی‌الکتریک نگه می‌دارد و گرمای آن‌ها را به‌جای هوا مستقیماً به مایع منتقل می‌کند. در غوطه‌وری تک‌فازی، سیال برای خنک شدن پمپاژ و بازگردانده می‌شود؛ در غوطه‌وری دوفازی، سیال روی تراشه می‌جوشد و بخار درون مخزن به مایع بازمی‌گردد. مخزن یک ظرف نشتی‌بند و اغلب سفارشی است که جنس، آب‌بندی و سازگاری با سیال آن بر طراحی غالب است — مخازن فولاد ضدزنگ و سفارشی‌ساخته معمول هستند، با اشاره به ساخت مطابق ASME در جایی که طراحی تحت فشار است و ISO 28765 در جایی که پوسته لعابی شیشه‌ای مد نظر باشد.
خنک‌سازی غوطه‌وری، دفع گرما را از سمت هوا به سمت مایع منتقل می‌کند و سرور را در یک سیال دی‌الکتریک که الکتریسیته را هدایت نمی‌کند، غوطه‌ور می‌سازد. بنابراین «مخزن» یک ذخیره‌گاه آب نیست، بلکه محفظه اصلی حرارتی و مکانیکی خودِ فناوری اطلاعات است. اگر ظرف را اشتباه انتخاب کنید — یک درز نشتی، یک واشر ناسازگار، یا مخزنی که نمی‌تواند سرریز سیال را مهار کند — مزیت خنک‌سازی را به یک ریسک مهار تبدیل کرده‌اید. دو گزینه معماری، تک‌فازی و دوفازی، درون مخزن، رژیم فشار و الزامات مواد آن را تغییر می‌دهند. مشخص‌کنندگان فنی باید پیش از انتخاب ظرف، هر دو را درک کنند.
این راهنما به بررسی مخزن خنک‌کاری غوطه‌وری برای یک مرکز داده از مرحله محفظه‌بندی تا تفکیک تک‌فاز/دوفاز و کنترل مواد و نشتی می‌پردازد.
مخزن به‌عنوان محفظه سیال دی‌الکتریک
مخزن غوطه‌وری در درجه اول یک ظرف مهرومومشده است که سیال دی‌الکتریک و سرورهای درون آن را در خود جای می‌دهد؛ وظیفه اصلی آن محفظه‌بندی ضد‌نشتی است، نه ذخیره‌سازی ساختاری آب. هر اتصال، شیشه دید و ورودی کابل یک مسیر بالقوه نشتی است.
۱. مرز سیال. دیواره و درپوش مخزن محفظه اولیه سیال دی‌الکتریک را تشکیل می‌دهند که نباید به کف سالن داده یا پوشش الکتریکی نشت کند.
۲. محفظه سرور. مخزن همچنین تجهیزات فناوری اطلاعات را در خود جای می‌دهد؛ هندسه آن، رابط رک و درپوش‌های دسترسی بخشی از طراحی ظرف هستند، نه یک افزودنی.
۳. مهار ثانویه. یک لایه چکه‌گیر یا حوضچه‌ای در زیر یا اطراف مخزن، نشت‌های جزئی را مهار می‌کند تا خرابی آب‌بند یک رویداد نگهداری باشد، نه یک قطعی.
از آنجا که سیال ارزشمند است و سالن حساس است، یکپارچگی مهار و قابلیت سرویس‌دهی از همان اولین طرح اولیه در نظر گرفته می‌شود.
غوطه‌وری تک‌فاز در برابر دوفاز
تقسیم‌بندی تعیین‌کننده طراحی این است که آیا سیال دی‌الکتریک در محل تراشه تغییر فاز می‌دهد یا نه، و این انتخاب کل مخزن را بازطراحی می‌کند. مخازن تک‌فاز و دوفاز ماشین‌های متفاوتی هستند.
· غوطه‌وری تک‌فاز. سیال مایع می‌ماند؛ گرما را جذب می‌کند، به مبدل حرارتی خارجی پمپ می‌شود (اغلب از طریق یک CDU)، خنک می‌شود و بازمی‌گردد. مخزن اساساً یک حمام نشتی‌بند با منیفولدهای ورودی/خروجی است و بدون جوشش داخلی — فشار داخلی کمتر، مدیریت بخار ساده‌تر.
· غوطه‌وری دوفازی. سیال در قطعه داغ می‌جوشد، بخار بالا می‌رود و یک کویل یا سطح چگالنده در داخل مخزن آن را به مایع بازمی‌گرداند. مخزن باید فضای بخار، چگالش و رژیم فشاری را که می‌تواند بالاتر از فشار اتمسفر باشد مدیریت کند، با آب‌بندی قوی‌تر و اغلب یک ظرف با درجه فشار.
· مبادلات. تک‌فازی ساده‌تر و آب‌بندی آن آسان‌تر است؛ دوفازی چگالی انتقال حرارت بالاتری دارد اما ظرفی پیچیده‌تر و فشارآگاه‌تر.
این انتخاب درجه مواد، فلسفه آب‌بندی و اینکه آیا ظرف نیاز به طبقه‌بندی ظرف تحت فشار دارد را تعیین می‌کند.
جنبه | تک‌فاز | دوفاز |
وضعیت سیال | فقط مایع | جوشش + میعان |
فشار داخلی | نزدیک به فشار اتمسفر | می‌تواند از فشار اتمسفر فراتر رود |
مدیریت بخار | حداقل | چگالنده + فضای بخار |
پیچیدگی مخزن | کمتر | بیشتر، فشارآگاه |
محفظه نشت و سازگاری با سیال
سیال دی‌الکتریک باید محصور شود و نباید مخزن را تخریب کند، بنابراین مواد ظرف، آب‌بندها و هر پوشش برای سازگاری با سیال و مقاومت بلندمدت در برابر نشت انتخاب می‌شوند. سیالات غوطه‌وری مایعات مهندسی‌شده هستند، نه آب.
· پوسته فولاد ضد زنگ. فولاد ضد زنگ 304/316 ماده رایج ظروف سفارشی است، نسبت به بیشتر سیالات دی‌الکتریک غوطه‌وری بی‌اثر است و قابلیت ساخت دقیق و جوش‌بندی ضد نشت را دارد.
· درزگیرها و واشرها. الاستومرهای فلوروپلیمری یا مقاوم در برابر سیال در درپوش‌ها و ورودی‌ها؛ انتخاب درزگیر در برابر سیال خاص اعتبارسنجی می‌شود تا از تورم یا شسته‌شدن جلوگیری شود.
· پوشش‌ها در صورت استفاده. اگر هر پوشش داخلی اعمال شود، باید با سیال سازگار و برای دی‌الکتریک غیرآلاینده باشد؛ مینای شیشه‌ای ISO 28765 ممکن است در جایی که پوسته آستردار در نظر گرفته می‌شود مرتبط باشد، اما سازگاری با سیال تعیین‌کننده است.
· حوضچه و تشخیص نشتی. یک لایه محفظه ثانویه و حسگر نشتی، یک تراوش آهسته را به یک هشدار زودهنگام تبدیل می‌کند.
سازگاری با سیال تأیید می‌شود، نه فرض، زیرا یک درزگیر یا پوشش واکنش‌پذیر می‌تواند دی‌الکتریک و سرورهایی را که محافظت می‌کند آلوده کند.
مسیر مواد و ساخت
مخازن غوطه‌وری معمولاً ظروف سفارشی‌ساخته هستند و مسیر ساخت از رژیم فشار و نیازهای سیال پیروی می‌کند. فولاد ضدزنگ غالب است؛ ساخت مقاوم به فشار در جایی که طراحی آن را الزامی می‌داند ارجاع داده می‌شود.
· ساخت سفارشی فولاد ضدزنگ. ظروف پسیو‌شده 304/316 با درزهای جوش‌شده و نشتی‌بند؛ گزینه پیش‌فرض برای واحدهای تک‌فاز و دوفاز که فشار در آن‌ها متوسط است.
· ساخت مطابق استاندارد ASME. هنگامی که فضای بخار دوفازی یا طراحی سیستم، مخزن را تحت فشار قابل‌توجهی قرار می‌دهد، ساخت با ارجاع به آیین‌نامه دیگ بخار و مخازن تحت فشار ASME (بخش VIII) انجام می‌شود تا پوسته، درپوش و شیر اطمینان به‌درستی طبقه‌بندی شوند.
· ارتباط با ISO 28765. هنگامی که پوسته لعابی (GFS) برای هر نوع پوشش‌دار در نظر گرفته می‌شود، استاندارد طراحی مخزن لعابی اعمال می‌گردد؛ کاربرد غوطه‌وری بیشتر از فولاد ضدزنگ استفاده می‌کند، اما استاندارد در صورت لزوم در دسترس است.
· دسترسی و سرویس. پوشش‌ها، نقاط بالابر و تمهیدات تخلیه اجازه می‌دهند سرورها بدون نقض محفظه، وارد، خارج و سیال تعویض شوند.
مستندسازی استاندارد ساخت و اعتبارسنجی سیال از ساخت مخزنی که ظاهراً درست به نظر می‌رسد اما قابل طبقه‌بندی یا سرویس‌دهی نیست جلوگیری می‌کند.
ماده / مسیر | بهترین گزینه | مرجع استاندارد |
استیل ۳۰۴/۳۱۶ | مخزن سفارشی تک‌فاز/دوفاز | گواهی ماده، تضمین کیفیت جوش |
مخزن با رده ASME | طراحی دوفاز تحت فشار | ASME BPVC بخش VIII |
گونه پوشش‌دار GFS | جایی که پوسته پوشش‌دار در نظر گرفته می‌شود | ISO 28765 |
ملاحظات اندازه‌بندی و چیدمان
مخزن غوطه‌وری بر اساس بار سروری که باید غوطه‌ور شود و حجم سیال لازم برای ظرفیت حرارتی و پوشش قطعات اندازه‌بندی می‌شود، نه بر اساس منطق ذخیره آب. دو ورودی غالب هستند.
4. هندسه سرور و رک. چیدمان داخلی مخزن از فرم‌فاکتور IT پیروی می‌کند؛ حجم با تعداد بردهایی که باید غوطه‌ور شوند و فاصله آن‌ها برای جریان تعیین می‌شود.
۵. موجودی سیال. دی‌الکتریک کافی برای پوشش اجزا با حاشیه اطمینان، فراهم کردن ظرفیت حرارتی، و (در حالت تک‌فاز) تغذیه حلقه خارجی بدون کاویتاسیون.
۶. رابط تبادل حرارت. حالت تک‌فاز به فضای منیفولد برای جریان پمپ‌شده نیاز دارد؛ حالت دوفاز به فضای بخار و ناحیه کندانسور با اندازه متناسب با نرخ تبخیر نیاز دارد.
بنابراین مخزن در درجه اول یک محفظه یکپارچه با IT و در درجه دوم یک مخزن است، و مشخصات آن با همکاری فروشنده سرور نوشته می‌شود، نه به‌صورت مجزا.
مطالعه موردی
یک مرجع اختصاصی برای خنک‌سازی غوطه‌وری در مراکز داده هنوز بخشی از مجموعه تحویل‌شده نیست، بنابراین این مقاله به‌عنوان راهنمای مهندسی نوشته شده است نه استناد به یک پروژه. توانایی شرکت در تأمین مخازن سفارشی‌سازى‌شده و پوشش‌دار در بخش‌های مجاور نشان داده شده است: برنامه‌های حفاظت از آتش در خارج از کشور مخازن GFS تا ظرفیت ۱۲,۲۶۱ متر مکعب (هند، ۳ مخزن، ۲۰۲۴-۰۶) و ۱,۶۶۶ متر مکعب (سنگاپور، ۲ مخزن، ۲۰۲۶-۰۱) را تحویل داده‌اند که بر اساس همان استانداردهای مخازن پیچ‌ومهره‌ای ساخته شده‌اند که فلسفه مهار یک مخزن خنک‌سازی غوطه‌وری با آن مرتبط است. این مراجع، تأمین مخازن با حجم بالا و تضمین کیفیت را اثبات می‌کنند؛ آن‌ها پروژه‌های حفاظت از آتش هستند، نه تأسیسات خنک‌سازی غوطه‌وری مراکز داده، و در اینجا تنها به‌عنوان زمینه توانمندی ذکر شده‌اند.
توانمندی مهندسی Center Enamel
سنتر انامل (شرکت فناوری شوجیاژوانگ ژنگژونگ) از سال ۲۰۰۸ مخازن ذخیره‌سازی پیچ‌ومهره‌ای را طراحی و تولید کرده است. این شرکت به‌عنوان نخستین تولیدکننده مخازن فولادی با پوشش شیشه‌ای ذوب‌شده (GFS) در چین، نزدیک به ۲۰۰ اختراع مرتبط با انامل را در اختیار دارد، سالانه حدود ۳۰۰,۰۰۰ ورق فولادی پوشش‌داده‌شده با انامل تولید می‌کند، بیش از ۳۰,۰۰۰ پروژه نصب‌شده را تکمیل کرده و مخازن خود را به بیش از ۱۰۰ کشور عرضه می‌کند. پایگاه تولید جدید به مساحت ۱۵۰,۰۰۰ متر مربع برای افزایش ظرفیت تولید اضافه شده است و مخازن تک‌واحدی تا ظرفیت ۶۰,۰۰۰ متر مکعب عرضه می‌شوند. تولید تحت استانداردهای ISO 9001 و ISO 45001 انجام می‌شود، با گواهینامه‌های محصول شامل NSF/ANSI 61، WRAS، FDA، LFGB، CE (EN 1090)، ISO 28765، FM، BSCI و EUROCODE، و طراحی با ارجاع به ASME، ISO 28765 و AWWA D103-09 در مواردی که کاربرد آن را ایجاب کند.
برای محفظه خنک‌سازی غوطه‌وری، شرکت مخازن سفارشی از جنس استیل و آستردار با ساخت بدون نشتی، آب‌بندهای سازگار با سیال و محفظه ثانویه ارائه می‌دهد و مستندات مواد و ساخت را برای بررسی فراهم می‌کند.
پرسش‌های متداول
س۱: آیا مخزن غوطه‌وری یک مخزن آب است؟
پ۱: خیر. این یک مخزن مهرومومشده است که حاوی سیال دی‌الکتریک با سرورهای غوطه‌ور در آن است؛ وظیفه آن محفظه بدون نشتی و انتقال حرارت است، نه ذخیره آب.
س۲: تفاوت بین تک‌فاز و دوفاز چیست؟
پ۲: تک‌فاز سیال را مایع نگه می‌دارد و آن را به خنک‌کننده خارجی پمپ می‌کند؛ دوفاز اجازه می‌دهد سیال روی تراشه بجوشد و درون مخزن دوباره تقطیر شود که نیازمند مدیریت بخار و اغلب یک مخزن فشارآگاه است.
س۳: مخزن از چه ماده‌ای ساخته شده است؟
A3: معمولاً فولاد ضد زنگ (304/316) که به‌صورت سفارشی برای محفظه ضد نشت ساخته می‌شود؛ در جایی که طراحی تحت فشار است به ساخت مطابق استاندارد ASME اشاره می‌شود، و نوع آستردار GFS ممکن است در موارد مرتبط از ISO 28765 استفاده کند.
Q4: چرا سازگاری با سیال حیاتی است؟
A4: سیال دی‌الکتریک نباید آب‌بندها، واشرها یا هر پوششی را تخریب کند؛ یک آب‌بند ناسازگار می‌تواند متورم شود یا مواد خود را آزاد کند و سیال و سرورها را آلوده کند، بنابراین سازگاری تأیید می‌شود، نه فرض.
Q5: ریسک نشت چگونه مدیریت می‌شود؟
A5: از طریق ساخت جوشtight ضدزنگ، درزگیرهای مقاوم در برابر سیال، حوضچه/محفظه ثانویه و تشخیص نشتی، به‌طوری که یک تراوش آهسته به یک هشدار زودهنگام تبدیل شود نه یک ریخت‌وپاش در کف سالن.
Q6: آیا غوطه‌وری دو فازی تحت فشار است؟
A6: می‌تواند بالاتر از فشار اتمسفر کار کند به دلیل فضای بخار و جوشش، بنابراین ظرف و شیر اطمینان آن اغلب در جایی که رژیم فشار الزام می‌کند بر اساس ASME طبقه‌بندی می‌شوند.
Q7: مخزن غوطه‌وری چگونه اندازه‌گذاری می‌شود؟
A7: بر اساس هندسه سرور/رک که باید غوطه‌ور شود، موجودی سیال دی‌الکتریک برای پوشش و ظرفیت حرارتی، و رابط تبادل حرارت (منیفولدها برای تک‌فاز، فضای بخار و کندانسور برای دوفاز).
مخزن خنک‌سازی غوطه‌وری برای یک مرکز داده، ظرف نگهدارنده سیال دی‌الکتریک است که خنک‌سازی مایع مستقیم را ممکن می‌سازد، و طراحی آن به تقسیم‌بندی تک‌فازی در برابر دوفازی بستگی دارد. ساخت سفارشی از فولاد ضدزنگ را برای محفظه نشتی‌بند انتخاب کنید، هر آب‌بند و پوشش را در برابر سیال دی‌الکتریک اعتبارسنجی کنید، محفظه ثانویه و تشخیص نشتی را اضافه کنید، و در جایی که رژیم فشار یا نوع پوشش‌دار آن را ایجاب می‌کند به ASME یا ISO 28765 ارجاع دهید. با این مشخصات، مخزن یک محفظه قابل‌اعتماد برای فناوری اطلاعات است نه یک بدهی پنهان.
با یک مهندس صحبت کنید
برای یک مخزن خنک‌کاری غوطه‌وری برای یک مرکز داده، هندسه سرور/رک که قرار است غوطه‌ور شود، مشخصات سیال دی‌الکتریک، اینکه آیا طرح تک‌فازی یا دوفازی را مدنظر دارید، و هرگونه الزامات مربوط به رژیم فشار یا شیر اطمینان را برای ما ارسال کنید. ما مشخصات یک مخزن فولاد ضدزنگ یا پوشش‌دار با آب‌بندهای سازگار با سیال و مهار ثانویه، یک مطالعه ابعادسنجی برای موجودی سیال و رابط تبادل حرارت، و مستندات ساخت با ارجاع به ASME و ISO 28765 در صورت نیاز را به شما ارائه خواهیم داد.
واتس‌اپ