Společnost Southco vyvinula mechanismus pro rozhraní kapalinového chlazení s montáží naslepo a s velkou tolerancí, vhodný pro datová centra nové generace
Mechanismus je navržen tak, aby kompenzoval odchylky při instalaci, vibrace i tepelnou roztažnost, a podporuje tak efektivní využití kapalinového chlazení ve velkém měřítku.
southco.com
Globální výpočetní výkon agresivně roste a spotřeba energie čipů s vysokou hustotou se zvyšuje. S rostoucí hustotou výkonu naráží tradiční vzduchové chlazení na své fyzické limity a kdysi okrajová technologie kapalinového chlazení, která se vyznačuje mnohonásobně vyšší tepelnou účinností než vzduchové chlazení, se rychle stává základní součástí výpočetní infrastruktury.
V důsledku globálních cílů udržitelnosti a potřeby vysoce výkonné a energeticky účinné výpočetních infrastruktury musí nová velká datová centra dosahovat stanovených cílových hodnot PUE (Power Usage Effectiveness), což urychluje přechod odvětví na velkokapacitní kapalinové chlazení. Problémy se spolehlivostí vyplývající z nedostatečných mechanických tolerancí v místech připojení systémů kapalinového chlazení se však stávají kritickou překážkou pro zvýšení energetické účinnosti a stabilní provoz. Společnost Southco si uvědomuje závažnost tohoto problému a je odhodlána hledat řešení se zásadními inovacemi.
Drobné odchylky, velké náklady
Při rozsáhlém využití technologie kapalinového chlazení je zásadní spolehlivost propojovacích rozhraní. Podle klíčových údajů z projektu Open Compute Project (OCP) „Rack-Mounted Manifold Requirements and Verification Guidelines“ může pouhé zvětšení mechanické odchylky o 1 mm na rozhraních kapalinového chlazení způsobit takové zvýšení tlakové ztráty systému, že to vede k až 7% nárůstu spotřeby čerpadla. Nejsou to zanedbatelné částky; v datovém centru typu hyperscale s tisíci rozhraními to znamená miliony kilowatthodin dodatečné spotřeby energie a značné provozní náklady ročně. Ještě větší obavy vzbuzuje skutečnost, že tradiční pevné spoje obvykle připouštějí statickou toleranci pouze ±0,5 mm, což se v takových složitých reálných prostředích ukazuje jako nedostatečné. Jaké jsou pro to důvody?
Kumulace odchylek při instalaci ve všech osách: Při využití kombinace standardu EIA-310-D pro 19palcové racky a pokročilých specifikací ORV3 pro datová centra mohou tolerance instalace racků dosáhnout až ±3,2 mm, což značně přesahuje limity tradičních rozhraní.
Dopady dynamických vibrací: Při vibračních testech ISTA 3-E simulujících reálné dopravní a provozní prostředí přesahuje posun v rozhraní často 2,8 mm, což představuje značné riziko netěsnosti nebo selhání spoje.
Vliv tepelné roztažnosti materiálu: Při změně teploty o 55 °C se rozvody ze slitiny mědi prodlouží přibližně o 0,9 mm na metr, což neustále zatěžuje pevná rozhraní.
Tyto dynamické víceosé odchylky zdůrazňují naléhavou potřebu inteligentních a spolehlivých dobře těsnících spojů, které zajistí dlouhodobý, účinný a bezpečný provoz systémů kapalinového chlazení
Rychlé zapojení naslepo: spojení pro dynamický svět
Společnost Southco, odborník na přesné strojírenství se stoletou tradicí, se k tomu postavila čelem a uvedla na trh nové inovační řešení rozhraní kapalinového chlazení „Blind-Mate Floating Mechanism“. Tato inovace není jen novým produktem, ale odpovědí na porozumění bolestivým místům odvětví.
Současný stav a trendy zapojení naslepo s plovoucím mechanismem
Technologie kapalinového chlazení se rychle prosazuje ve vysoce výkonných počítačích (HPC), tréninkových klastrech umělé inteligence a velkých datových centrech typu hyperscale. Mechanismus spojení naslepo umožňuje připojit zařízení bez přesného vyrovnání s vizuální kontrolou, což z něj činí základní konstrukční řešení rozhraní pro rychlé zapojení a efektivní údržbu v systémech kapalinového chlazení (zejména v systémech s chladicími deskami). Vývojové trendy jsou jasné:
1. Větší tolerance: Je nezbytné přizpůsobit se složitějšímu prostředí racků a dynamickým změnám prostředí.
2. Zvýšená spolehlivost: Základními požadavky jsou nulové úniky, dlouhá životnost a odolnost vůči extrémním podmínkám.
3. Integrace snímačů pro inteligentní regulaci chlazení: Budoucím směrem je integrace snímačů průtoku, teploty, tlaku atd. pro monitorování v reálném čase a prediktivní údržbu systému chlazení.
4. Standardizace a kompatibilita: Podpora specifikace OCP ORV3 a dalších otevřených standardů pro bezproblémovou integraci napříč platformami a výrobci. Standardní provedení rozhraní je se závitem ISO 11926-1, kompatibilní s konektory OCP UQD/UQDB, k dispozici jsou však i provedení na zakázku.
5. Lehká a kompaktní konstrukce: Splnění požadavků na instalaci v rozváděcích s vyšší hustotou výkonu.
Rozhraní pro spojení naslepo s plovoucím mechanismem od společnosti Southco je příkladem inovativní konstrukce zaměřené na tyto základní trendy.
Výhody oproti tradičním řešením
V porovnání s tradičními pevnými rozhraními nebo rozhraními s jednodušším plovoucím mechanismem pro připojení chlazení představuje rozhraní od společnosti Southco kvalitativní skok s výhodami patrnými v mnoha rozměrech.
Dynamicky přizpůsobitelná vůle ve všech třech osách: Inovativní konstrukce společnosti Southco je vybavena inovativním tříosým dynamickým kompenzačním mechanismem: Plovoucí mechanismus umožňuje toleranci ±4 mm v radiálním směru (včetně kompenzace náklonu do 2°) a schopnost absorbovat posunutí 6 mm v axiálním směru. To dalece přesahuje běžné statické tolerance v oboru a efektivně se přizpůsobuje všem dříve uvedeným montážním odchylkám, vibracím a deformacím způsobeným tepelnou roztažností.
Samocentrovací mechanismus: Při odpojení konektoru kapalinového chlazení se plovoucí mechanismus automaticky vrátí do středové polohy, čímž je zajištěn dostatečný prostor pro zapojování a odpojování, který plně vyhovuje přísným požadavkům na tolerance podle specifikací OCP ORV3.
Vynikající těsnicí vlastnosti pro dlouhodobý provoz: Výrobky odolávají tlakovým zkouškám podle normy ASME B31.3 přetlakem 2 MPa, což zaručuje více než 10 let životnosti a zajišťuje dlouhodobou funkčnost datových center. To je parametr, kterému se tradiční rozhraní nemohou rovnat.
Efektivní údržba a výrazné snížení nákladů: Konstrukce s rozhraním UQDB (Universal Quick Disconnect Blind) umožňuje skutečné zapojení „naslepo“ a údržbu serveru bez nutnosti přesného seřízení nebo použití specializovaných nástrojů. Díky možnosti rychlého odpojení jsou výměna nebo upgrade serveru stejně pohodlné jako „hot plug“, což zkracuje prostoje a snižuje související ztráty o více než 90 %.
Rozhraní pro montáž naslepo s plovoucím mechanismem jako nezbytnost: Ve výpočetních clusterech pro umělou inteligenci a datových centrech nové generace již není použití pokročilých rozhraní, jako je „Blind Mate Floating Mechanism“ od společnosti Southco, volitelnou variantou, ale nezbytností.
Klíč k překonání úzkých míst v chlazení: Vysoká hustota výkonu je nevyhnutelným trendem; tradiční chlazení a pevná připojení již nemohou uspokojit požadavky doby. Mechanismus Blind Mate Floating je základem pro využití plného potenciálu kapalinového chlazení a zajištění efektivního a stabilního provozu chladicích systémů.
Základní kámen kontinuity podnikání: Náklady na odstávky datových center jsou obrovské. Rychlá a spolehlivá údržba systému chlazení podporovaná rozhraním pro montáž naslepo s plovoucím mechanismem je nezbytná pro zajištění nepřetržitého provozu 24 hodin denně, 7 dní v týdnu.
Důležitý prvek pro dosažení cílů ochrany životního prostředí a snížení emisí oxidu uhličitého: Drobné odchylky v konektorech, které vedou ke zvýšení tlakové ztráty, mohou výrazně zvýšit spotřebu energie čerpadla. Konstrukce rozhraní s velkou tolerancí, a přitom nízkým součinitelem místního odporu přímo přispívá ke snižování hodnot PUE datových center. Proto je to důležitý prvek v rámci cílů úspory energie a snižování emisí.
Flexibilita pro budoucí rozšíření a modernizaci: Modulární a standardizovaná konstrukce umožňuje flexibilněji rozšiřovat kapacitu datových center a modernizovat jejich vybavení, což se snadno přizpůsobí budoucímu nárůstu požadavků na výpočetní výkon a technologickým iteracím.
Neustálé inovace inteligentního chlazení
Podle publikace „Open Rack V3“ se očekává, že do roku 2025 překročí podíl kapalinového chlazení v hyperscale datových centrech 40 %. Společnost Southco pokračuje v investicích do výzkumu a vývoje s cílem zdokonalit plovoucí mechanismy rozhraní:
Zkoumá využití lehkých, vysoce odolných materiálů (jako je termoplast PPSU) s cílem snížit hmotnost při zachování pevnosti.
Pokročilá integrace inteligentních senzorů pro sledování klíčových parametrů, jako jsou průtok a teplota, v reálném čase poskytuje data pro prediktivní údržbu a optimalizaci energetické účinnosti.
Prohloubení spolupráce a standardizace v oboru s cílem podpořit rozhraní kapalinového chlazení s vyšší hustotou výkonu, nižšími celkovými náklady a širšími možnostmi použití.
Vzhledem k tomu, že kapalinové chlazení se z volitelné možnosti stává nezbytností, představuje rozhraní „Blind Mate“ od společnosti Southco precizní technickou inovaci a hluboké pochopení problémů s chlazením v odvětví datových center. Spojením více než stoletých zkušeností s přesným mechanickým návrhem s inovativní mechanismem trojosého dynamického vyrovnání tolerancí se společnost Southco snaží pomáhat globálním datovým centrům překonávat úzká místa v chlazení a vytvářet efektivnější, spolehlivější a ekologičtější základ pro výpočetní výkon, který přináší nekonečné možnosti v digitálním věku.
Další informace naleznete zde.
www.southco.com
