ينتهي التبريد بالهواء في مكان ما حول 20 كيلو واط لكل رف. تتجاوز رفوف الذكاء الاصطناعي بالفعل 100 كيلو واط، وتشير أنظمة GPU المعلنة إلى 600 كيلو واط لكل رف خلال دورات قليلة للمنتج. ينقل السائل ما يقرب من 3000 مرة من الحرارة أكثر من الهواء لكل وحدة تخزين، ولهذا السبب يتضمن كل نشر جاد للذكاء الاصطناعي الآن حلقة تبريد سائل، ولهذا السبب تقع قطعة واحدة من المعدات في مركز كل هذه التطبيقات: وحدة توزيع سائل التبريد، أو CDU. تحدد CDU درجة الحرارة والتدفق والضغط الذي يصل فعليًا إلى الألواح الباردة في المعالجات، وتحافظ على مياه المنشأة بعيدًا عن حلقة الإلكترونيات الحساسة. يشرح هذا الدليل ماهية CDU، وكيف تعمل بنية الحلقة المزدوجة، وما يوجد داخل الوحدة، والأنواع الموجودة في السوق، والمواصفات التي تهم عند قراءة ورقة البيانات.
ما تفعله وحدة توزيع سائل التبريد في الواقع
تؤدي CDU وظيفتين في وقت واحد. أولاً، هي تعزل: سائل التبريد النظيف المتدفق إلى معدات تكنولوجيا المعلومات لا يختلط أبدًا بمياه المنشأة، لأن الحلقتين تلتقيان فقط عبر مبادل حراري لوحي. ثانيًا، هي تتحكم: تحافظ المضخات والصمامات والمستشعرات داخل الوحدة على سائل التبريد من جانب التكنولوجيا في التدفق والحرارة والضغط المطلوب للألواح الباردة، ويتم الضبط في الوقت الفعلي مع تأرجح أحمال عمل الذكاء الاصطناعي. يمكن أن تغير أحمال تدريب الذكاء الاصطناعي سحب الطاقة بشكل كبير في أجزاء من الثانية، وتعتبر CDU المكون الذي يمتص هذه التأرجحات هيدروليكيًا حتى ترى الرقائق تبريدًا مستقرًا. فكر فيها كحدود مدارة بين المبنى والرف: يصل كل ما توفره المنشأة من جانب، ويخرج كل ما تحتاجه الخوادم من الجانب الآخر.
بنية الحلقة المزدوجة: FWS و TCS
يعمل التبريد السائل المباشر للرقاقة على حلقتين مغلقتين متصلتين من خلال المبادل الحراري لـ CDU:
- الحلقة الأولية (نظام مياه المنشأة، FWS): جانب المبنى، وتغذيه المبردات أو أبراج التبريد أو المبردات الجافة. وهي تحمل الحرارة بعيدًا عن CDU إلى محطة طرد الحرارة في المنشأة. جودة المياه على هذا الجانب هي ما يوفره المبنى.
- الحلقة الثانوية (نظام التبريد التكنولوجي، TCS): جانب المعدات، حيث يتم تدوير سائل تبريد نظيف ومعالج، يتكون عادة من 20 إلى 35 في المائة من مزيج الماء والجليكول، من CDU عبر مشعبات الصفوف، ومشعبات الرفوف، وأخيرًا الألواح الباردة المثبتة على وحدات المعالجة المركزية، ووحدات معالجة الرسومات، والذاكرة، ووحدات الطاقة.
الفصل مهم لثلاثة أسباب. يحمي حلقة الإلكترونيات من تلوث مياه المنشأة. ويسمح للحلقة الثانوية بالعمل بالضغط الخاص بها، بشكل مستقل عن هيدروليكا المبنى. ويتيح التحكم الدقيق في درجة حرارة الإمداد، بما في ذلك إبقاء سائل التبريد فوق نقطة ندى الغرفة للتخلص من خطر التكثف على الألواح الباردة والمشعبات.
داخل الصندوق: المكونات الأساسية لـ CDU
المبادل الحراري اللوحي
الجسر الحراري بين الحلقتين. يتم دائمًا تحديد تصنيفات سعة CDU عند درجة حرارة الاقتراب، وهي الفرق بين الإمداد الثانوي والإمداد الأولي. الوحدة المصنفة بـ 300 كيلو واط عند اقتراب 7 درجات مئوية تقدم هذه السعة فقط عندما تصل مياه المنشأة باردة بدرجة كافية؛ الأجهزة نفسها تقدم أقل في درجات الاقتراب الأوسع. قراءة السعة دون قراءة درجة حرارة الاقتراب هي الخطأ الأكثر شيوعًا في ورقة البيانات.
مضخات الدوران
تقود المضخات الحلقة الثانوية وتحدد طابعها الهيدروليكي. تشغلها وحدات CDU التجارية في تكرار N+1 أو أفضل مع التبديل التلقائي، لأن المضخة المتوقفة تعني ارتفاع درجة حرارة الرف في غضون ثوانٍ. تعمل محركات متغيرة السرعة على مطابقة التدفق مع الحمل في الوقت الفعلي، مما يقلل من استهلاك الطاقة خلال فترات الخمول. يجب أن تحافظ المضخة على ضغط مستقر عبر نطاق التشغيل الكامل للحلقة، من رف واحد عند حمل جزئي إلى صف كامل في ذروته، بينما تدفع سائل التبريد المخلوط بالجليكول من خلال الألواح الباردة التي تنشئ قنواتها الدقيقة انخفاضًا كبيرًا في الضغط.
خزان التمدد، الترشيح، والمستشعرات
يمتص خزان التمدد التغيرات في حجم سائل التبريد مع تسخين الحلقة وتبريدها، ويوفر نقطة التعبئة للتشغيل. يحمي الترشيح المضمن القنوات الدقيقة للألواح الباردة من الحطام. تقوم حزم المستشعرات بمراقبة درجة حرارة الإمداد والعودة، والضغط التفاضلي، والتدفق على كلتا الحلقتين، مع مراقبة اختيارية للموصلية والتعكر لصحة سائل التبريد.
أدوات التحكم
تغلق وحدة التحكم الحلقة بين المستشعرات والأجهزة: تعديل سرعة المضخة وصمامات التحكم للحفاظ على درجة حرارة الإمداد، ومراقبة التسربات، وإدارة منطق منع التكثف، وإعداد تقارير للأنظمة العليا عبر Modbus، BACnet، أو SNMP إلى نظام إدارة مركز البيانات (DCIM).
التكرار كخط أساس للتصميم
تكلف عمليات تدريب الذكاء الاصطناعي آلاف الدولارات في الساعة للحوسبة المحجوزة، ويؤدي انقطاع التبريد إلى إنهاء العملية. ولذلك تتعامل وحدات CDU مع كل مكون نشط على أنه مرشح للفشل: المضخات في تكوين N+1 مع التبديل التلقائي، ومغذيات طاقة مزدوجة، ومستشعرات متكررة، ووحدات تحكم تتجاوز خطأً واحدًا دون إسقاط الحلقة. الصيانة تتبع نفس المنطق. تسمح الوحدات الأفضل بخدمة المضخة والمرشح دون استنزاف الحلقة الثانوية أو إيقاف تشغيل الرفوف، مما يحول CDU من نقطة فشل مفردة إلى نظام فرعي قابل للخدمة مع وقت تشغيل مقاس مقابل الخوادم التي يغذيها.
أنواع CDU ومكان تناسب كل منها
| النوع | طرد الحرارة | السعة النموذجية | أفضل ملاءمة |
|---|---|---|---|
| سائل إلى سائل (L2L)، داخل الرف | حلقة مياه المنشأة | 50 إلى 300 كيلو واط | رفوف GPU عالية الكثافة مع توفر مياه المنشأة |
| سائل إلى سائل (L2L)، قائم على الصفوف | حلقة مياه المنشأة | 300 كيلو واط إلى 1.8 ميجاوات | صفوف رفوف الذكاء الاصطناعي، قاعات الحوسبة الفائقة والاستضافة |
| سائل إلى هواء (L2A) | هواء الغرفة | حتى ~100 كيلو واط | التحديثات والمواقع الطرفية بدون أنابيب مياه للمنشأة |
توفر وحدات L2L أفضل أداء حراري وكفاءة أينما توجد حلقة مياه منشأة أو يمكن تبريرها. تستبدل وحدات L2A السعة بحرية النشر: لا توجد أنابيب للمبنى، مجرد طاقة وهواء في الغرفة، مما يجعلها نقطة الدخول للتبريد السائل في غرف المؤسسات الحالية.
منظور المضخة: ما تتطلبه الحلقة الثانوية
من وجهة نظر هندسة المضخات، تعتبر حلقة TCS مهمة محددة وملحة. سائل التبريد عبارة عن مزيج من الماء والجليكول تتسلق لزوجته في درجات الحرارة المنخفضة، لذا تحتاج منحنيات المضخة إلى تقليل التصنيف عند النهاية الباردة. تقوم القنوات الدقيقة للوح البارد، والفصل السريع، وشبكات المشعب بتجميع المقاومة، مما يتطلب رأسًا مستقرًا عند تدفق معتدل، حيث تفوق قدرة الضغط حجم التدفق. التشغيل المستمر على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع بسرعة متغيرة يستبعد أي شيء يحتوي على مانع تسرب عمود قابل للتآكل، لأن تسرب الختم داخل قاعة البيانات يهدد المعدات بقيمة أكبر بكثير من المضخة نفسها. مضخات الدوران دوامية ذات محرك مغناطيسي خالية من موانع التسرب مع مسارات مبللة غير قابلة للصدأ، مثل سلسلة MDW، تتطابق مع هذه المهمة: لا يوجد مسار تسرب، وضغط مستقر للتدفق المنخفض، وإمكانية للأمام/الخلف تبسط ملء الحلقة، وتصريفها، وتطهيرها أثناء التشغيل والخدمة. يتم تغطية منطق التحديد بالتفصيل في دليل اختيار مضخة التبريد السائل لمركز بيانات الذكاء الاصطناعي.
تبريد CDU في مشهد التبريد السائل الأوسع
يهيمن نهج التبريد المباشر للرقاقة المعتمد على CDU على عمليات نشر الذكاء الاصطناعي الحالية، ومع ذلك فإنه يشترك في المجال مع هياكل أخرى:
| التكنولوجيا | حرارة الرف التي يمتصها السائل | تعديل الخادم | دور المضخة |
|---|---|---|---|
| CDU المباشر للرقاقة | 60 إلى 80% | ألواح باردة على CPU/GPU | محرك دوران الحلقة الثانوية |
| مبادل حراري للباب الخلفي | 40 إلى 60% | لا شيء | دوران مياه المنشأة |
| الغمر أحادي الطور | حتى 98% | لوحات عارية في خزان عازل | دوران السائل العازل |
| الغمر ثنائي الطور | حتى 98% | لوحات عارية في سائل مغلي | تركيبة خفيفة وعودة المكثفات |
يحتل النهج المباشر للرقاقة الصدارة لأنه يحافظ على هيكل الخادم القياسي، وإجراءات الصيانة القياسية، وضمانات OEM سليمة. النسبة المتبقية من 20 إلى 40 بالمائة من حرارة الرف من الذاكرة، والتخزين، ومصادر الطاقة لا تزال تُطرد عن طريق الهواء، لذلك تعمل معظم نشر CDU في وضع هجين مع تبريد هواء إضافي.
قراءة ورقة بيانات CDU: الأرقام التي تهم
- قدرة التبريد عند درجة حرارة الاقتراب المذكورة: لا تقارن أبدًا القدرات المقتبسة في طرق مختلفة.
- معدل التدفق الثانوي والضغط المتاح: تأكد من أن الوحدة تزيل انخفاض ضغط حلقتك عند التدفق التصميمي، بما في ذلك المشعبات، والفصل السريع، والألواح الباردة.
- تكرار المضخة والتبديل: كحد أدنى N+1، مع التبديل التلقائي وقابلية الصيانة أثناء التشغيل.
- نطاق درجة حرارة إمداد سائل التبريد والتحكم في نقطة الندى: منطق منع التكثف إلزامي لعملية الإمداد البارد.
- توافق السوائل: نطاق تركيز الجليكول والمواد المبللة في كلتا الحلقتين.
- الضوابط والتكامل: دعم البروتوكول، منطق الإنذار، وتوافق الإدارة عن بعد مع DCIM الخاص بك.
تقوم شركة Aulank Pump بتصنيع مضخات الدوران دوامية ذات محرك مغناطيسي خالية من موانع التسرب لوظيفة CDU والحلقة الثانوية في مراكز بيانات الذكاء الاصطناعي، مع احتواء خالٍ من التسرب، وضغط مستقر للتدفق المنخفض، وتصنيفات الوسائط من -196 درجة مئوية إلى +400 درجة مئوية. إذا كنت تقوم ببناء أو تحديد CDU وتحتاج إلى مضخة دوران متطابقة مع المكونات الهيدروليكية لحلقتك، أرسل لنا بيانات التدفق وانخفاض الضغط لديك. اتصل بنا للحصول على الدعم الهندسي.