Introducere: Amenințările ascunse din cadrul buclei
Deși răcirea cu lichid aduce o capacitate de gestionare termică fără precedent centrelor de date cu inteligență artificială de mare densitate, aceasta introduce și un set de riscuri cu care sistemele tradiționale de răcire cu aer nu s-au confruntat niciodată. Excursiile de presiune, coroziunea și contaminarea sunt considerate cei trei „ucigași invizibili” ai conductelor de răcire cu lichid. Dacă nu sunt controlate, consecințele variază de la compromiterea eficienței răcirii până la defectarea completă a unor rack-uri întregi.
Îndrumările ASHRAE din domeniu identifică curățenia lichidului de răcire ca o cerință cheie pentru o funcționare fiabilă a răcirii cu lichid direct pe cip. Aceasta înseamnă efectuarea unor întrețineri și monitorizări regulate pentru a preveni deteriorarea fluidului și deteriorarea serverelor și a infrastructurii. Mentalitatea de tipul „umpleți și uitați” în ceea ce privește răcirea cu lichid poate cauza probleme semnificative.
Presiune excesivă: de la oboseală lentă la ruptură bruscă
Efectul de cuplare presiune-temperatură
Presiunea excesivă din sistem declanșează o cascadă de defecțiuni. Îndrumările tehnice ASHRAE TC 9.9 subliniază faptul că valorile de presiune ale tuturor componentelor unui sistem de răcire tehnologică (TCS) trebuie înțelese ca parte a procesului de proiectare. Dacă presiunea din orice parte a sistemului depășește valorile de presiune ale componentei respective, acest lucru poate duce la o condiție de defecțiune - în special în cazul echipamentelor IT, unde riscul este o defecțiune costisitoare.
Se recomandă un model hidraulic pentru a asigura înțelegerea cascadei de presiune în toate punctele sistemului. Analiza presiunii trebuie să includă condiții în afara funcționării normale, în regim staționar, inclusiv presiunile de spălare și umplere, înălțimea statică a sistemului, presiunea maximă setată de supapele de suprapresiune ale sistemului, presiunile de preîncărcare ale vasului de expansiune și fluctuațiile de presiune în timpul conectării sau deconectării echipamentelor.
Cuplarea temperatură-presiune este la fel de importantă. În scenariile de calcul cu densitate mare, se poate forma o buclă de feedback pozitiv: creșterea sarcinii → creșterea temperaturii → creșterea presiunii → creșterea tensiunii sistemului → creșterea riscului de defecțiune.
Cerințe de siguranță și de reducere a presiunii
IEC 62368-1 (ediția a 4-a) necesită un test de siguranță la presiune hidrostatică de 1,5 ori presiunea maximă de lucru nominală. Supapa de suprapresiune a sistemului trebuie setată la o valoare mai mică decât presiunea maximă nominală, pe care producătorii de echipamente IT ar trebui să o specifice în șablonul termic al produsului lor. Mulți producători de CDU oferă personalizare pentru supapele de suprapresiune, care trebuie selectate și aliniate la cerințele sistemului.
În practică, sistemele de conducte interne CDU sunt de obicei testate la presiune la o presiune de funcționare de 1,5 ori mai mare. Vesfil, de exemplu, verifică grosimea peretelui și efectuează analiza solicitărilor conform ASME B31.3, protejând funcționarea la presiuni ridicate de până la 25 bar (360 psi).
Strategii de prevenire
Coroziune: Eroziunea cronică a reacțiilor electrochimice
Compatibilitatea materialelor ca primă linie de apărare
Coroziunea este cea mai persistentă amenințare la adresa conductelor metalice. Într-o unitate de producție a combustibilului (CDU), o singură picătură poate provoca o oprire gravă a funcționării. Alegerea materialului este esențială: oțelul inoxidabil 316L este utilizat ca material standard pentru majoritatea aplicațiilor obișnuite, având o bună compatibilitate cu apa deionizată și amestecurile de apă-glicol.
Pentru medii care conțin cloruri sau medii cu fluide fluorurate/uleiuri minerale, sunt necesare clase 316L sau superioare. Dacă se lucrează cu apă de mare sau alte cloruri agresive, SMO254 rezistă acolo unde oțelul inoxidabil standard poate începe să se fisureze; titanul reprezintă o alegere ideală pentru condiții extreme de coroziune.
Proiectul de standard T/CAEE (征求意见稿) specifică faptul că pentru lichidele de răcire apoase (apă, soluții de glicol) se recomandă 06Cr19Ni10 (304), în timp ce mediile care conțin cloruri sau fluidele fluorurate/uleiurile minerale necesită 022Cr17Ni12Mo2 (316L) sau clase superioare..
Pasivarea: Pregătirea critică a suprafeței
Pasivarea corectă este esențială pentru rezistența la coroziune. Îndrumările ASHRAE TC 9.9 subliniază faptul că o componentă a sistemului de conducte care NU este pasivată poate pune în pericol funcționarea întregului sistem. Pasivarea poate fi efectuată în condiții de fabrică/atelier (curățare controlată, pasivare chimică cu formulări nitrice sau citrice, clătire temeinică, uscare și ambalare) sau pe teren (curățare controlată, pasivare chimică, neutralizare, clătire temeinică).
Verificarea prin pasivizare ar trebui să confirme îndepărtarea fierului liber și o stare acceptabilă a suprafeței utilizând metode acceptate, cum ar fi îndrumările ASTM A380/A967. Pentru conductele din oțel inoxidabil, suprafețele interne electropolizate la Ra ≤0,6 μm (sau chiar până la 0,2 μm) oferă o etanșare mai bună și o rezistență mai mare la atacul chimic.
Compatibilitatea materialelor de etanșare
Garniturile și garniturile sunt adesea trecute cu vederea din cauza riscurilor de coroziune. Standardul în proiect prevede ca materialele de etanșare (inele O, garnituri) să fie compatibile cu mediul de lucru. După imersia în lichidul de răcire specificat (temperatură × timp), modificarea volumului trebuie să fie între -5% și +10%, iar modificarea durității să nu depășească ±5 Shore A.
Strategii de prevenire
Curățenia: o provocare pe tot parcursul ciclului de viață, de la instalare până la operațiuni
Amenințarea particulelor
Sistemele de răcire cu lichid au o toleranță mult mai mică la contaminare decât sistemele de răcire cu aer. Microcanalele cu placă rece sunt incredibil de mici și sensibile; particulele microscopice pot bloca aceste canale și pot compromite performanța de răcire sau, mai rău, pot deteriora cipurile sau pot provoca timpi de nefuncționare.
Cercetările privind murdărirea schimbătoarelor de căldură au arătat o degradare a transferului de căldură de până la 14% și creșteri ale căderii de presiune de până la 45% pe măsură ce se acumulează contaminanți. Deoarece serverele moderne de inteligență artificială se bazează pe un flux precis de lichid de răcire și pe îndepărtarea căldurii, chiar și probleme minore legate de calitatea fluidului pot crește riscul de strangulare termică, degradarea echipamentelor și timpi de nefuncționare neplanificați.
Standarde și teste de curățenie
Standardul în curs de elaborare T/CAEE specifică cerințele privind nivelul de curățenie conform ISO 4406 pentru contaminarea cu particule solide din fluid. Vesfil utilizează teste de spălare cu apă deionizată și de numărare a particulelor înainte de livrare. Fiecare ansamblu este testat cu spectrometrie de masă cu heliu (≤1×10⁻⁶ mbar·L/s) și testare hidrostatică la 1,5x presiunea de funcționare.
Pentru țevile din oțel inoxidabil, sudarea orbitală automată produce suduri uniforme, cu penetrare completă, purjate cu gaz, care reduc la minimum contaminarea. Pentru sistemele polimerice, sudarea în infraroșu (IR) este un proces fără contact care creează legături moleculare omogene, fără materiale de adaos sau gaze de sudură, eliminând riscurile de contaminare.
Monitorizarea și filtrarea lichidului de răcire
Cele mai bune practici din industrie recomandă testarea lichidului de răcire la cel puțin trei intervale: la punerea în funcțiune pentru a stabili o valoare de referință, anual în timpul funcționării normale și semestrial pentru sistemele care suportă sarcini de lucru GPU AI de mare densitate. Testarea periodică a lichidului de răcire este similară cu analizele de sânge de rutină pentru oameni - ajută la identificarea problemelor care apar înainte ca acestea să afecteze performanța sau fiabilitatea.
Filtrele sunt esențiale pentru menținerea curățeniei. În răcirea cu lichid în buclă închisă, filtrele sunt amplasate în mai multe locuri, inclusiv în unitățile de răcire cu lichid (CDU) și în schimbătoarele de căldură din spate (RDHx). În timpul instalării și ciclurilor de curățare/clătire se utilizează adesea „filtre tip șosetă”, în timp ce filtrele metalice reutilizabile se utilizează în timpul funcționării normale și pot fi curățate.
Strategii de prevenire
Concluzie: O abordare holistică a managementului riscului
Cei trei „ucigași invizibili” - presiunea, coroziunea și curățenia - sunt interconectați. Produșii de coroziune pot crește contaminarea cu particule; fluctuațiile de presiune pot accelera oboseala și defectarea în punctele slăbite de coroziune; contaminarea poate accelera coroziunea prin crearea de celule galvanice localizate.
O abordare holistică necesită:
După cum notează o sursă din industrie, un regim bine definit de gestionare a fluidelor de răcire previne aceste scenarii. Investiția în gestionarea proactivă este modestă în comparație cu costul potențial al timpilor de nefuncționare în mediile de inteligență artificială cu densitate mare.
Data publicării: 25 august 2026