Сократите энергопотребление охлаждения дата-центров на 80% с клапанами Kick & Drop

Грег Уэйнхаус, региональный менеджер по развитию бизнеса — промышленная вода, Северная Европа

В современных дата-центрах высокой плотности прямое жидкостное охлаждение чипов необходимо для управления теплом от высокопроизводительных процессоров, ИИ-нагрузок и облачной инфраструктуры. В основе этих систем — быстродействующие электромагнитные клапаны, обеспечивающие точный контроль потока, предотвращающие перегрев серверов и гарантирующие бесперебойную работу.

Хотя они жизненно важны, постоянная подача питания на соленоиды создает значительный спрос на энергию и операционные расходы. На тысячах серверов, работающих 24/7, даже небольшие выигрыши в эффективности клапанов дают существенную экономию и улучшают устойчивость.

Технология катушек Kick & Drop решает эту задачу. Используя высокомощный «удар» для актуации клапана и низкоэнергетическую фазу «удержания» для поддержания положения, система снижает энергопотребление клапанов до 80%, помогая операторам достичь целей по эффективности и снизить углеродный след.

Растущая роль эффективного охлаждения дата-центров

Эффективное тепловое управление — основа надежной работы дата-центров. Без точного охлаждения серверы могут перегреваться, что снижает производительность, сокращает срок службы оборудования и увеличивает риск простоев.

Прямое охлаждение чипов стало предпочтительным методом для многих современных объектов. В этом подходе тепло, генерируемое микрочипами серверов, передается непосредственно в холодные пластины, установленные на каждом процессоре. Смесь воды и гликоля циркулирует через эти пластины, отводя тепло принудительной конвекцией.

Нагретый теплоноситель затем проходит через коллектор к чиллеру или теплообменнику, где охлаждается перед возвращением к холодным пластинам для следующего цикла.

Поддержание адекватного потока теплоносителя критично. Соленоидные клапаны предпочтительны, потому что они обеспечивают быстрый отклик, необходимый для соответствия постоянно меняющимся требованиям CPU, которые могут переходить от простоя к полной нагрузке за миллисекунды. Их электрическое управление позволяет автоматически реагировать на сигналы датчиков температуры, а компактный дизайн вписывается в ограниченное пространство коллекторов холодных пластин.

Понимание энергетического вызова

В типичном 엔терпрайз-сервере может быть один или два CPU на материнской плате и до восьми GPU, каждый из которых требует выделенного охлаждения. Более продвинутые системы могут содержать десятки процессоров, каждый со своей холодной пластиной и клапанной схемой.

При умножении на сотни серверов в стойке и тысячи по всему объекту количество клапанов становится значительным, делая их энергопотребление ключевым фактором операционных расходов и показателей устойчивости.

Традиционные соленоидные клапаны используют одну катушку, создающую постоянное магнитное поле, перемещающее клапан в положение и удерживающее его там. Для поддержания положения клапан должен постоянно противостоять возвратной пружине и давлению жидкости, оставаясь под напряжением круглосуточно.

Как работает технология Kick & Drop

Технология Kick & Drop от Bürkert устраняет эту неэффективность за счет более умного дизайна катушки, который может снизить энергозатраты до 80% на клапан.

Система использует две обмотки катушки, инкапсулированные в едином эпоксидном корпусе, питаемые последовательно. Вместо постоянной мощности она подает высоковольтный «удар» для быстрого перемещения клапана в положение — фаза актуации. Это происходит примерно за 500 мс, достаточно быстро, чтобы идти в ногу с быстрыми изменениями температуры.

После позиционирования вторая обмотка инициирует фазу «удержания», удерживая плунжер при значительно более низком напряжении и с гораздо меньшим энергопотреблением. Перевозбужденная входящая обмотка генерирует очень высокую пусковую мощность, используя около 85% энергии для быстрого перемещения плунжера и только около 15% для удержания клапана в открытом положении.

Это перевозбуждение также обеспечивает до 200% большую актуационную мощность по сравнению с традиционными конструкциями, позволяя работать при более высоких давлениях.

Для дата-центров, работающих непрерывно, накопленная экономия существенна. На крупных установках с сотнями или тысячами клапанов снижение энергопотребления до 80% может заметно сократить операционные расходы и выбросы углерода.

Bürkert предлагает калькулятор энергии и CO₂ Kick & Drop для оценки потенциала экономии энергии и сокращения выбросов углерода.

Повышенная долговечность и тепловая производительность

Помимо экономии энергии, технология Kick & Drop повышает долговечность — критичный фактор для миссионно-критического охлаждения.

Меньший спрос на энергию снижает выделение тепла, улучшая тепловое управление во всей сборке клапана. Нагрев рабочей среды ограничен, а максимально достижимая температура ограничена 55 °C, что снижает риск выпадения кальция в системах, использующих очищенную воду.

Сниженные рабочие температуры также уменьшают термическое напряжение на ключевых компонентах, продлевая срок службы, снижая затраты на обслуживание и минимизирующие отказы, связанные с перегревом.

Сравнение Kick & Drop с пропорциональным управлением

Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — альтернативный метод, который включает и выключает соленоидные клапаны для управления средним током. Хотя ШИМ может снизить энергопотребление по сравнению с постоянно подключенными клапанами, он вводит дополнительное оборудование, сложность, вибрацию и звуковой шум — факторы, которые могут подорвать долгосрочную надежность и комфорт на рабочем месте.

В отличие от этого, Kick & Drop сохраняет простоту и надежность, обеспечивая быстрый отклик без недостатков быстрого переключения.

Интегрированные коллекторные решения для прямого охлаждения чипов

Клапаны — только часть картины охлаждения. Интеграция коллекторов существенно влияет на производительность.

Инженерная команда Bürkert проектирует индивидуальные коллекторы, которые напрямую интегрируются с холодными пластинами и охлаждающей инфраструктурой, предлагая компактный форм-фактор и точное соответствие. Интегрированные решения упрощают разработку продукта, снижают сложность проекта и ускоряют развертывание при работе с единым поставщиком клапанов и коллекторов.

Поддержка будущего высокопроизводительных дата-центров

Глобальный рынок дата-центров быстро расширяется под влиянием ИИ, облачных вычислений, HPC и растущего цифрового спроса. По мере повышения плотности процессоров и усложнения нагрузок эффективное тепловое управление становится всё более критичным.

Прямое охлаждение чипов будет играть центральную роль в удовлетворении этих потребностей, обеспечивая точное удаление тепла, необходимое для инфраструктуры нового поколения. Технология соленоидных клапанов остается незаменимой, обеспечивая быстрый автоматизированный контроль потока, защищающий высокодоступные процессоры от быстрых колебаний нагрузки.

Операторы сталкиваются с растущим давлением на снижение энергопотребления и достижение целей устойчивости. Повышение эффективности каждого компонента в контуре охлаждения поэтому первостепенно. Технология Kick & Drop предлагает скорость, низкое энергопотребление и долговечность, необходимые для надежной, экологически ответственной работы дата-центров.

Узнать больше здесь.

Bürkert Fluid Control Systems

Bürkert работает в тридцати пяти странах мира и сотрудничает с большой сетью дистрибьюторов и партнеров, обеспечивая близкое взаимодействие с клиентами. Наша глобальная присутствие гарантирует полный сервис и поддержку на каждом рынке. Исследования движут нашей компанией.

Мы никогда не удовлетворены статусом кво и постоянно ищем новые технологии и решения для наших клиентов. Каждый год наши сотрудники разрабатывают передовые продукты — от интегрированных блоков измерения и управления процессами до сложных систем, используемых в фармацевтических исследованиях. Чтобы оставаться впереди, мы сильно инвестируем в НИОКР.

В наших исследовательских центрах в Германии и Франции 150 человек посвящены созданию лучшего будущего для нашей компании и наших клиентов. Наша приверженность экспертизе распространяется по всему миру, гарантируя, что наши инновации в управлении потоками приносят пользу глобальному рынку.

Что мы делаем в двух словах

Мы производим процессное оборудование и предоставляем комплексные решения для полного контура управления.

Где мы поставляем

Великобритания, Ирландия, Европа

Отрасли, которым мы поставляем

Пищевая и напиточная промышленность, фармацевтика, косметика и туалетные средства, вода и сточные воды