डेटा सेंटर के लिए इमर्शन कूलिंग टैंक: सिंगल-फेज़ और टू-फेज़ टैंक डिज़ाइन
बना गयी अवज्ञ
डेटा सेंटर के लिए इमर्शन कूलिंग टैंक: एकल-चरण और दो-चरण टैंक डिज़ाइन
डेटा सेंटर के लिए इमर्शन कूलिंग टैंक वह कंटेनमेंट वेसल है जिसमें सर्वर पूरी तरह से डाइइलेक्ट्रिक फ्लुइड में डूबे रहते हैं, और उनकी ऊष्मा को हवा के बजाय सीधे तरल में स्थानांतरित करते हैं। सिंगल-फेज़ इमर्शन में फ्लुइड को पंप करके ठंडा करने के लिए ले जाया जाता है और वापस लौटाया जाता है; टू-फेज़ इमर्शन में फ्लुइड चिप पर उबलता है और वाष्प टैंक के भीतर संघनित होकर वापस तरल में बदल जाता है। टैंक एक रिसाव-रोधी, अक्सर कस्टम वेसल होता है जिसकी सामग्री, सीलिंग और फ्लुइड अनुकूलता डिज़ाइन में प्रमुख होती है — स्टेनलेस स्टील और कस्टम निर्मित वेसल आम हैं, जहाँ डिज़ाइन दबावयुक्त हो वहाँ ASME निर्माण का संदर्भ दिया जाता है और जहाँ विट्रियस-इनेमल कोटेड शेल पर विचार किया जाता है वहाँ ISO 28765 प्रासंगिक होता है।
इमर्शन कूलिंग सर्वर को एक ऐसे डाइइलेक्ट्रिक तरल में डुबोकर ऊष्मा निष्कासन को वायु पक्ष से तरल पक्ष की ओर स्थानांतरित करती है जो बिजली का संचालन नहीं करता। इसलिए "टैंक" पानी का भंडार नहीं बल्कि स्वयं IT का प्राथमिक तापीय और यांत्रिक आवरण होता है। पात्र को गलत करें — एक रिसाव वाली सीम, एक असंगत गैसकेट, एक ऐसा टैंक जो तरल रिसाव को रोक न सके — और आपने कूलिंग लाभ को कंटेनमेंट दायित्व में बदल दिया है। दो वास्तुशिल्प विकल्प, सिंगल-फेज़ और टू-फेज़, टैंक के आंतरिक भाग, दबाव व्यवस्था और सामग्री की मांगों को बदल देते हैं। विनिर्देशकों को पात्र का चयन करने से पहले दोनों को समझने की आवश्यकता है।
यह गाइड डेटा सेंटर के लिए इमर्शन कूलिंग टैंक को कंटेनमेंट से लेकर एकल-चरण / दो-चरण विभाजन तक, और सामग्री व रिसाव नियंत्रण तक समझाती है।
डाइइलेक्ट्रिक-तरल कंटेनमेंट के रूप में टैंक
इमर्शन टैंक सबसे पहले एक सीलबंद पात्र होता है जिसमें डाइइलेक्ट्रिक तरल और उसके भीतर सर्वर होते हैं; इसका मुख्य कार्य रिसाव-रहित कंटेनमेंट है, संरचनात्मक जल भंडारण नहीं। हर जोड़, साइट ग्लास और पेनेट्रेटर एक संभावित रिसाव मार्ग है।
1. तरल सीमा। टैंक की दीवार और ढक्कन डाइइलेक्ट्रिक तरल का प्राथमिक कंटेनमेंट बनाते हैं, जिसे डेटा हॉल के फर्श या विद्युत आवरण तक नहीं पहुँचने देना चाहिए।
2. सर्वर आवरण। टैंक में IT भी रहता है; इसकी ज्यामिति, रैक इंटरफ़ेस और एक्सेस कवर पात्र डिज़ाइन का हिस्सा हैं, कोई अतिरिक्त जोड़ नहीं।
3. द्वितीयक रोकथाम। टैंक के नीचे या उसके चारों ओर एक टपकन या बंडेड परत छोटे रिसावों को पकड़ लेती है ताकि सील विफलता एक रखरखाव घटना हो, आउटेज नहीं।
चूंकि तरल मूल्यवान है और हॉल संवेदनशील है, इसलिए रोकथाम की अखंडता और सेवाक्षमता को पहले स्केच से ही डिज़ाइन में शामिल किया जाता है।
सिंगल-फेज बनाम टू-फेज इमर्शन
परिभाषित डिज़ाइन विभाजन यह है कि क्या डाइइलेक्ट्रिक तरल चिप पर चरण बदलता है, और यह चुनाव पूरे टैंक को नया आकार देता है। सिंगल-फेज और टू-फेज टैंक अलग-अलग मशीनें हैं।
· सिंगल-फेज इमर्शन। तरल तरल ही रहता है; यह ऊष्मा अवशोषित करता है, बाहरी हीट एक्सचेंजर (अक्सर एक CDU के माध्यम से) में पंप किया जाता है, ठंडा किया जाता है, और वापस लौटाया जाता है। टैंक अनिवार्य रूप से इनलेट/आउटलेट मैनिफोल्ड्स के साथ एक रिसाव-रोधी स्नान है और इसमें कोई आंतरिक उबाल नहीं होता — कम आंतरिक दबाव, सरल वाष्प प्रबंधन।
· दो-चरणीय इमर्शन। तरल गर्म घटक पर उबलता है, वाष्प ऊपर उठती है, और टैंक के अंदर एक कंडेनसर कॉइल या सतह इसे वापस तरल में बदल देती है। टैंक को वाष्प स्थान, संघनन, और एक दबाव व्यवस्था का प्रबंधन करना चाहिए जो वायुमंडलीय से ऊपर हो सकती है, मजबूत सीलिंग और अक्सर दबाव-रेटेड पात्र के साथ।
· समझौते। एकल-चरण सरल और सील करना आसान है; दो-चरण में उच्च ऊष्मा-स्थानांतरण घनत्व है लेकिन अधिक जटिल, दबाव-जागरूक पात्र है।
यह चयन सामग्री ग्रेड, सीलिंग दर्शन और क्या पात्र को दबाव-पात्र वर्गीकरण की आवश्यकता है, को निर्धारित करता है।
पहलू | एकल-चरण | दो-चरण |
तरल अवस्था | केवल तरल | उबलना + संघनन |
आंतरिक दबाव | लगभग वायुमंडलीय | वायुमंडलीय दबाव से अधिक हो सकता है |
वाष्प प्रबंधन | न्यूनतम | कंडेनसर + वाष्प स्थान |
वेसल की जटिलता | कम | अधिक, दबाव-संवेदनशील |
लीक कंटेनमेंट और तरल अनुकूलता
डाइइलेक्ट्रिक तरल को नियंत्रित रखा जाना चाहिए और उसे टैंक को खराब नहीं करना चाहिए, इसलिए वेसल सामग्री, सील और किसी भी कोटिंग का चयन तरल अनुकूलता और दीर्घकालिक लीक प्रतिरोध के लिए किया जाता है। इमर्शन तरल पदार्थ इंजीनियर किए गए तरल हैं, पानी नहीं।
· स्टेनलेस स्टील शेल। 304/316 स्टेनलेस सामान्य कस्टम-वेसल सामग्री है, जो अधिकांश इमर्शन डाइइलेक्ट्रिक तरलों के प्रति निष्क्रिय है और सटीक, वेल्ड-टाइट निर्माण में सक्षम है।
· सील और गैस्केट। ढक्कनों और पेनेट्रेटरों पर फ्लोरोपॉलिमर या फ्लुइड-रेटेड इलास्टोमर; सील का चयन विशिष्ट तरल के विरुद्ध सत्यापित किया जाता है ताकि सूजन या निक्षालन से बचा जा सके।
· जहाँ उपयोग हो वहाँ कोटिंग्स। यदि कोई आंतरिक कोटिंग लगाई जाती है, तो उसे तरल-अनुकूल और डाइइलेक्ट्रिक के लिए असंदूषक होना चाहिए; जहाँ लाइन्ड शेल पर विचार किया जाता है वहाँ ISO 28765 विट्रियस इनेमल प्रासंगिक हो सकता है, लेकिन तरल अनुकूलता निर्णायक है।
· बंड और लीक डिटेक्शन। एक द्वितीयक कंटेनमेंट परत और लीक सेंसिंग एक धीमे रिसाव को प्रारंभिक अलार्म में बदल देती है।
तरल अनुकूलता सत्यापित की जाती है, मानी नहीं जाती, क्योंकि एक प्रतिक्रियाशील सील या कोटिंग डाइइलेक्ट्रिक और उसके द्वारा संरक्षित सर्वरों को दूषित कर सकती है।
सामग्री और फैब्रिकेशन मार्ग
इमर्शन टैंक आमतौर पर कस्टम निर्मित वेसल्स होते हैं, और निर्माण मार्ग दबाव व्यवस्था और तरल पदार्थ की मांगों का पालन करता है। स्टेनलेस का प्रभुत्व है; दबाव-रेटेड निर्माण का संदर्भ वहां दिया जाता है जहां डिज़ाइन को इसकी आवश्यकता होती है।
· स्टेनलेस कस्टम निर्माण। वेल्डेड, लीक-टाइट सीम के साथ पैसिवेटेड 304/316 वेसल्स; दोनों सिंगल- और टू-फेज़ इकाइयों के लिए डिफ़ॉल्ट जहां दबाव मामूली है।
· ASME-रेटेड निर्माण। जहाँ दो-चरण वाष्प स्थान या सिस्टम डिज़ाइन पोत को महत्वपूर्ण दबाव में रखता है, वहाँ निर्माण को ASME बॉयलर और प्रेशर वेसल कोड (धारा VIII) के संदर्भ में रखा जाता है ताकि शेल, ढक्कन और राहत को उचित रूप से वर्गीकृत किया जा सके।
· ISO 28765 प्रासंगिकता। जहाँ किसी भी लाइन्ड संस्करण के लिए काँच-इनेमल (GFS) शेल पर विचार किया जाता है, वहाँ इनेमल-टैंक डिज़ाइन मानक लागू होता है; इमर्शन ड्यूटी में अधिकतर स्टेनलेस का उपयोग होता है, लेकिन मानक प्रासंगिक होने पर उपलब्ध है।
· पहुँच और सेवा। कवर, उठाने के बिंदु और निकासी प्रावधान सर्वर को कंटेनमेंट का उल्लंघन किए बिना डालने, निकालने और तरल बदलने की सुविधा देते हैं।
फैब्रिकेशन मानक और तरल सत्यापन का दस्तावेजीकरण एक ऐसे पात्र को रोकता है जो सही दिखता है लेकिन वर्गीकृत या सेवित नहीं किया जा सकता।
सामग्री / मार्ग | सर्वोत्तम उपयुक्त | मानक संदर्भ |
स्टेनलेस 304/316 | कस्टम सिंगल/टू-फेज पात्र | सामग्री प्रमाणपत्र, वेल्ड QA |
ASME-रेटेड पात्र | दबावयुक्त टू-फेज डिज़ाइन | ASME BPVC धारा VIII |
GFS-लाइन्ड वेरिएंट | जहाँ लाइन्ड शेल पर विचार किया गया | आईएसओ 28765 |
आकार और लेआउट संबंधी विचार
एक इमर्शन टैंक का आकार उस सर्वर लोड से निर्धारित होता है जिसे उसे डुबोना है और ऊष्मा क्षमता और घटक कवरेज के लिए आवश्यक तरल मात्रा से, न कि जल-भंडारण तर्क से। दो इनपुट प्रमुख हैं।
4. सर्वर और रैक ज्यामिति। टैंक का आंतरिक लेआउट आईटी फॉर्म फैक्टर का अनुसरण करता है; मात्रा इस बात से निर्धारित होती है कि कितने बोर्ड डुबोए जाने चाहिए और प्रवाह के लिए उनका अंतराल क्या है।
5. तरल सूची। घटकों को मार्जिन के साथ कवर करने, थर्मल कैपेसिटेंस प्रदान करने, और (एकल-चरण) बाहरी लूप को कैविटेशन के बिना फ़ीड करने के लिए पर्याप्त डाइइलेक्ट्रिक।
6. ताप-विनिमय इंटरफ़ेस। एकल-चरण को पंप किए गए प्रवाह के लिए मैनिफोल्ड स्थान की आवश्यकता होती है; दो-चरण को वाष्प स्थान और बॉयल-ऑफ दर के अनुसार आकार वाले कंडेनसर क्षेत्र की आवश्यकता होती है।
इसलिए पोत पहले एक IT-एकीकृत एन्क्लोज़र है और दूसरा टैंक, और इसका विनिर्देश सर्वर विक्रेता के साथ लिखा जाता है, अलगाव में नहीं।
प्रोजेक्ट केस
डेटा-सेंटर इमर्शन-कूलिंग के लिए एक समर्पित संदर्भ अभी तक वितरित पोर्टफोलियो का हिस्सा नहीं है, इसलिए यह लेख किसी परियोजना के हवाले के बजाय इंजीनियरिंग मार्गदर्शन के रूप में लिखा गया है। कंपनी की कस्टम निर्मित और अस्तरित (lined) पात्रों की आपूर्ति करने की क्षमता निकटवर्ती क्षेत्रों में प्रदर्शित होती है: विदेशी अग्नि-सुरक्षा कार्यक्रमों के अंतर्गत 12,261 m³ तक के GFS टैंक (भारत, 3 टैंक, 2024-06) और 1,666 m³ (सिंगापुर, 2 टैंक, 2026-01) वितरित किए गए हैं, जो उन्हीं बोल्टेड-टैंक मानकों पर बनाए गए हैं जिनसे एक इमर्शन कूलिंग टैंक की कंटेनमेंट अवधारणा संबंधित है। ये संदर्भ बड़े आयतन वाले पात्रों की आपूर्ति और QA का प्रमाण देते हैं; ये अग्नि-सुरक्षा परियोजनाएँ हैं, डेटा-सेंटर इमर्शन इंस्टॉलेशन नहीं, और यहाँ इन्हें केवल क्षमता-संदर्भ के रूप में उद्धृत किया गया है।
Center Enamel इंजीनियरिंग क्षमता
सेंटर इनेमल (शिजियाझुआंग झेंगझोंग टेक्नोलॉजी कंपनी लिमिटेड) ने 2008 से बोल्टेड स्टोरेज टैंकों का डिज़ाइन और निर्माण किया है। चीन में पहले ग्लास-फ्यूज्ड-टू-स्टील (GFS) टैंक निर्माता के रूप में, कंपनी के पास लगभग 200 इनेमल-संबंधित पेटेंट हैं, प्रति वर्ष लगभग 300,000 इनेमल-लेपित स्टील प्लेटों का उत्पादन करती है, 30,000 से अधिक स्थापित परियोजनाओं को पूरा कर चुकी है और 100 से अधिक देशों को अपने टैंकों की आपूर्ति करती है। उत्पादन क्षमता बढ़ाने के लिए नया 150,000 m² उत्पादन आधार जोड़ा गया है, और एकल टैंक 60,000 m³ तक आपूर्ति किए जाते हैं। निर्माण ISO 9001 और ISO 45001 के अंतर्गत संचालित होता है, जिसमें उत्पाद प्रमाणन में NSF/ANSI 61, WRAS, FDA, LFGB, CE (EN 1090), ISO 28765, FM, BSCI और EUROCODE शामिल हैं, और जहाँ अनुप्रयोग की आवश्यकता हो वहाँ डिज़ाइन ASME, ISO 28765 और AWWA D103-09 के संदर्भ में किया गया है।
इमर्शन-कूलिंग कंटेनमेंट के लिए कंपनी लीक-टाइट फैब्रिकेशन, फ्लुइड-अनुकूल सील और सेकेंडरी कंटेनमेंट के साथ कस्टम स्टेनलेस और लाइन्ड वेसल्स की आपूर्ति करती है, और समीक्षा के लिए सामग्री और फैब्रिकेशन दस्तावेज़ प्रदान करती है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न 1: क्या इमर्शन टैंक एक पानी की टंकी है?
उत्तर 1: नहीं। यह एक सीलबंद वेसल है जिसमें एक डाइइलेक्ट्रिक फ्लुइड होता है और उसमें सर्वर डूबे रहते हैं; इसका काम लीक-टाइट कंटेनमेंट और ऊष्मा स्थानांतरण है, पानी का भंडारण नहीं।
प्रश्न 2: सिंगल-फेज़ और टू-फेज़ में क्या अंतर है?
उत्तर 2: सिंगल-फेज़ फ्लुइड को तरल रखता है और इसे बाहरी कूलर तक पंप करता है; टू-फेज़ इसे चिप पर उबलने देता है और टैंक के अंदर वापस संघनित होने देता है, जिसके लिए वाष्प प्रबंधन और अक्सर दबाव-संवेदनशील वेसल की आवश्यकता होती है।
प्रश्न 3: टैंक किस सामग्री से बना है?
A3: आमतौर पर स्टेनलेस स्टील (304/316) को लीक-टाइट कंटेनमेंट के लिए कस्टम-फैब्रिकेट किया जाता है; जहाँ डिज़ाइन दबावयुक्त है वहाँ ASME-रेटेड निर्माण का संदर्भ दिया जाता है, और GFS-लाइन्ड वेरिएंट में जहाँ प्रासंगिक हो ISO 28765 का उपयोग किया जा सकता है।
Q4: तरल अनुकूलता क्यों महत्वपूर्ण है?
A4: डाइइलेक्ट्रिक तरल को सील, गैसकेट या किसी भी कोटिंग को खराब नहीं करना चाहिए; असंगत सील फूल सकती है या रिस सकती है और तरल तथा सर्वर को दूषित कर सकती है, इसलिए अनुकूलता को सत्यापित किया जाता है, माना नहीं जाता।
Q5: लीक जोखिम का प्रबंधन कैसे किया जाता है?
A5: वेल्ड-टाइट स्टेनलेस फैब्रिकेशन, फ्लुइड-रेटेड सील, द्वितीयक बंड/कंटेनमेंट और लीक डिटेक्शन के माध्यम से, ताकि एक धीमा रिसाव हॉल-फ्लोर पर फैलने के बजाय एक प्रारंभिक अलार्म बन जाए।
Q6: क्या दो-चरण इमर्शन दबावयुक्त है?
A6: यह वाष्प स्थान और उबलने के कारण वायुमंडलीय दबाव से ऊपर संचालित हो सकता है, इसलिए वेसल और इसके राहत को अक्सर ASME में वर्गीकृत किया जाता है जहां दबाव व्यवस्था को इसकी आवश्यकता होती है।
Q7: इमर्शन टैंक का आकार कैसे निर्धारित किया जाता है?
A7: डुबोए जाने वाले सर्वर/रैक ज्यामिति द्वारा, कवरेज और तापीय धारिता के लिए डाइइलेक्ट्रिक तरल पदार्थ की सूची द्वारा, और ताप-विनिमय इंटरफ़ेस (सिंगल-फेज़ के लिए मैनिफोल्ड, टू-फेज़ के लिए वाष्प स्थान और कंडेनसर) द्वारा।
डेटा सेंटर के लिए एक इमर्शन कूलिंग टैंक वह डाइइलेक्ट्रिक-फ्लुइड कंटेनमेंट वेसल है जो डायरेक्ट लिक्विड कूलिंग को संभव बनाता है, और इसका डिज़ाइन सिंगल-फेज़ बनाम टू-फेज़ विभाजन पर निर्भर करता है। लीक-टाइट कंटेनमेंट के लिए स्टेनलेस कस्टम फैब्रिकेशन चुनें, प्रत्येक सील और कोटिंग को डाइइलेक्ट्रिक फ्लुइड के विरुद्ध सत्यापित करें, सेकेंडरी कंटेनमेंट और लीक डिटेक्शन जोड़ें, और जहाँ दबाव व्यवस्था या लाइन्ड वेरिएंट की आवश्यकता हो वहाँ ASME या ISO 28765 का संदर्भ लें। इस तरह निर्दिष्ट किए जाने पर, टैंक IT के लिए एक विश्वसनीय आवरण है, न कि एक छिपी हुई देनदारी।
किसी इंजीनियर से बात करें
डेटा सेंटर के लिए इमर्शन कूलिंग टैंक के लिए, हमें डुबोए जाने वाले सर्वर/रैक की ज्यामिति, डाइइलेक्ट्रिक तरल पदार्थ का विनिर्देश, क्या आप सिंगल-फेज़ या टू-फेज़ की योजना बना रहे हैं, और कोई भी दबाव-व्यवस्था या राहत आवश्यकताएँ भेजें। हम तरल-संगत सील और द्वितीयक रोकथाम के साथ स्टेनलेस या लाइन्ड पोत विनिर्देश, तरल सूची और ताप-विनिमय इंटरफ़ेस के लिए एक आकार अध्ययन, और आवश्यकतानुसार ASME और ISO 28765 के संदर्भ में निर्माण दस्तावेज़ लौटाएँगे।
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