Centra danych generują ogromne obciążenia cieplne. Urządzenia dystrybucji chłodziwa (CDU), które regulują odprowadzanie ciepła, wymagają precyzyjnych pomiarów w czasie rzeczywistym, aby mogły działać bezpiecznie. Oto, w jaki sposób technologie pomiarowe ciśnienia, temperatury, przepływu i poziomu zapewniają sprawne działanie urządzeń dystrybucji chłodziwa nawet w trudnych warunkach.
Typowe centrum danych składa się z tysięcy serwerów, które łącznie wytwarzają znaczną ilość ciepła. W centrach danych niemal cała energia elektryczna zużywana przez sprzęt IT jest ostatecznie przekształcana w ciepło i musi zostać odprowadzona przez system chłodzenia. Wraz z rozwojem wydobywania kryptowalut, sztucznej inteligencji i innych zastosowań obliczeniowych o wysokiej wydajności (HPC) liczba, wielkość, pojemność i obciążenie cieplne centrów danych będą tylko rosnąć. Ponieważ nadmierne ciepło powoduje automatyczne wyłączanie się serwerów i skraca ich żywotność, należy je chłodzić. Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Ogrzewnictwa, Chłodnictwa i Klimatyzacji (ASHRAE) opublikowało tzw. wytyczne termiczne, w których zaleca się zakres temperatur od 18 do 27 °C (~64 … 81 °F) dla sprzętu do przetwarzania danych.
Zapobieganie przegrzaniu dzięki urządzeniom do rozprowadzania płynu chłodzącego
Istnieją dwa główne sposoby zapobiegania przegrzaniu serwerów. Chłodzenie powietrzem polega na wykorzystaniu wentylatorów i klimatyzacji do usuwania gorącego powietrza i doprowadzania zimnego. Jednak sama ta metoda często okazuje się niewystarczająca. Dlatego nowe centra danych i inne obiekty obliczeniowe o wysokiej wydajności stosują podejście hybrydowe, łączące chłodzenie powietrzem i cieczą, lub opierają się wyłącznie na tym drugim.
Jednostki dystrybucji chłodziwa (CDU) to systemy, które pompują ciecz chłodzącą przez pojedynczą szafę serwerową lub rząd szaf. Płyn zazwyczaj krąży w rurkach umieszczonych bezpośrednio nad układami procesorowymi lub z tyłu szafy serwerowej, pochłaniając wytworzone ciepło i odprowadzając je na zewnątrz. Niektóre zaawansowane systemy całkowicie zanurzają komponenty w specjalnym płynie, który przewodzi ciepło, ale nie przewodzi prądu elektrycznego. W jednostce CDU typu płyn-powietrze energia cieplna zawarta w gorącym płynie chłodzącym jest przekazywana do powietrza otoczenia na zewnątrz budynku. W jednostce CDU typu ciecz-ciecz wymiana ciepła odbywa się za pośrednictwem systemu HVAC budynku. Gdy ciecz ponownie ostygnie, jest filtrowana i ponownie wprowadzana do obiegu.
Niezależnie od rozmiaru czy typu, jednostki CDU są wyposażone w szereg czujników elektronicznych. Mierzą one ciśnienie, temperaturę, natężenie przepływu i poziom cieczy w celu monitorowania i sterowania tymi inteligentnymi systemami, a także ostrzegania operatorów w przypadku wystąpienia wycieków lub innych problemów.
Czujniki ciśnienia do układów dystrybucji płynu chłodzącego
Czujnik ciśnienia A-10
Czujniki ciśnienia w jednostkach CDU mierzą ciśnienie w przewodach zasilających i powrotnych płynu chłodzącego. Na podstawie różnicy między wykrytymi ciśnieniami układ sterowania dostosowuje prędkość obrotową pompy zgodnie z potrzebami. Zapewnia to utrzymanie optymalnego ciśnienia i przepływu, co pozwala na skuteczne chłodzenie. Stan filtrów maszyny można również monitorować poprzez pomiar ciśnienia na wlotach i wylotach. Ponadto czujniki ciśnienia wykrywają nieprawidłowości, takie jak wycieki lub skoki ciśnienia, a następnie uruchamiają alarmy. Umożliwia to operatorom podjęcie działań zapobiegających uszkodzeniom sprzętu lub serwerów oraz zapewnienie wydajności systemu.
A-10 to kompaktowy, a jednocześnie wysokowydajny czujnik do pomiaru i regulacji ciśnienia w systemach chłodniczych. Ten sprawdzony w praktyce czujnik jest stosowany w zastosowaniach przemysłowych na całym świecie i może wytrzymać do 100 milionów cykli obciążenia, zachowując niemal stałą precyzję. Integracja z dowolnym typem modułów CDU jest łatwa dzięki wygodnej konfiguracji i uniwersalności zastosowania czujnika A-10.
W zastosowaniach standardowych i wielkoseryjnych model R-1 oferuje doskonały stosunek ceny do wydajności. Ten wytrzymały czujnik ciśnienia został zaprojektowany specjalnie do monitorowania i sterowania skraplaczami, sprężarkami i pompami wspomagającymi w instalacjach grzewczych, wentylacyjnych i klimatyzacyjnych. Dzięki elementom stykającym się z medium wykonanym ze stali nierdzewnej oraz hermetycznie spawanej cienkowarstwowej komórce pomiarowej model R-1 charakteryzuje się wysoką odpornością na czynniki chłodnicze powszechnie stosowane w jednostkach CDU.
Czujniki temperatury do urządzeń rozprowadzających płyn chłodzący
Czujniki temperatury zapewniają, że płyn chłodzący w jednostkach CDU utrzymuje się w optymalnym zakresie, umożliwiającym wydajne odprowadzanie ciepła. Są one również niezbędne do zapobiegania kondensacji, która może uszkodzić elementy elektroniczne. Termometry rezystancyjne (RTD) są zazwyczaj montowane w punktach wlotowych i wylotowych, a dane z nich pochodzące służą do regulacji wydajności chłodniczej systemu. Temperatura otoczenia jest kolejnym kluczowym parametrem, który należy monitorować w tych urządzeniach.
TR33 miniature resistance thermometer (left) and TR36 compact resistance thermometer (right)
Miniaturowy termometr rezystancyjny TR33 oraz termometr rezystancyjny TR36 w wersji kompaktowej idealnie nadają się do zastosowań w urządzeniach chłodniczych. Te termometry rezystancyjne z gwintem składają się z osłony termometrycznej z stałym przyłączem procesowym i są wkręcane bezpośrednio w medium procesowe. Wersje Pt100/Pt1000 oferują bezpośredni sygnał wyjściowy czujnika, natomiast wersje ze zintegrowanymi przetwornikami mają sygnał wyjściowy 4 … 20 mA. Oba modele zapewniają dokładność klasy A zgodnie z normą IEC 60751.
Modele TF35 (z przyłączem wtykowym) i TF37 (z przewodem przyłączeniowym) to odporne na wibracje sondy temperatury z gwintem i wbudowaną osłoną termometryczną, umożliwiające szybkie i łatwe wprowadzenie bezpośrednio do przewodów chłodzących – zarówno w obwodzie pierwotnym (instalacji), jak i wtórnym (serwera). Zakres pomiarowy tych kompaktowych czujników rozciąga się od -50 °C (-58 °F) do około +260 °C (+500 °F), a są one dostępne z różnymi elementami pomiarowymi, takimi jak Pt100/Pt1000, NTC lub KTY81-210.
Urządzenie TF-2000 stanowi niezawodne i ekonomiczne rozwiązanie do monitorowania temperatury styku na przewodach zasilających i powrotnych jednostki dystrybucji chłodziwa. Element pomiarowy Pt100/Pt1000 lub NTC jest w całości odlewany z elastomeru termoplastycznego (TPE) zgodnie z wymaganiami stopnia ochrony IP68 przed kondensacją. Montaż sondy temperatury z kablem na rurach jest prosty. Końcówkę sondy można wsunąć do wlutowanej miedzianej tulei i zamocować za pomocą zacisku rurowego lub opaski kablowej. Alternatywnie, czujnik TF-2000 w wersji z mosiężną tuleją kwadratową można zainstalować w wybranym miejscu za pomocą uchwytu do szybkiego montażu.
Czujniki przepływu do urządzeń rozprowadzających płyn chłodzący
Elektroniczny przełącznik przepływu FSD-4
Czujniki przepływu monitorują obieg płynu chłodzącego, aby zapewnić jego przepływ z optymalną prędkością, umożliwiającą wydajne odprowadzanie ciepła. W przypadku wykrycia jakiegokolwiek odchylenia od dopuszczalnego zakresu urządzenia te uruchamiają regulację lub wysyłają sygnał alarmowy.
Urządzenie FSD-4 zostało zaprojektowane specjalnie do monitorowania i sterowania układami chłodzenia, w tym do zapobiegania pracy pomp na sucho. Dzięki dwóm przełącznikom cyfrowym ten elektroniczny przełącznik przepływu można również zaprogramować do przełączania w oparciu o temperaturę. Trzyprzyciskowy wyświetlacz ułatwia konfigurację parametrów na miejscu. Ponadto wersja z interfejsem IO-Link umożliwia nie tylko zdalną konfigurację parametrów, ale także gromadzenie dodatkowych danych do monitorowania stanu, takich jak godziny pracy czy wartości maksymalne i minimalne.
Czujniki poziomu do urządzeń dystrybucji chłodziwa
Czujniki poziomu monitorują i regulują poziom płynu chłodzącego w zbiorniku, zapewniając utrzymanie go w określonych granicach. Jeśli poziom spadnie lub wzrośnie poza optymalny zakres, czujnik poziomu uruchamia alarm lub dokonuje automatycznej regulacji poprzez operacje przełączające.
Czujnik RLT-1000, oparty na technologii łańcucha kontaktronowego, dostarcza wzmocniony sygnał prądowy lub napięciowy albo sygnał rezystancyjny za pośrednictwem potencjometru 3-przewodowego. Dzięki temu czujnik zapewnia dokładne i ciągłe monitorowanie poziomu chłodziwa wewnątrz zbiornika. Model RLS-1000 oferuje do czterech punktów przełączania, które uruchamiają alarm po osiągnięciu określonych progów poziomu w zbiorniku. Ten solidny i niezawodny czujnik jest wykonany ze stali nierdzewnej i charakteryzuje się regulowaną długością rurki prowadzącej (od 150 mm do 1 500 mm), możliwością wyboru różnych pływaków oraz konfigurowalnymi przyłączami elektrycznymi i procesowymi. Ułatwia to jego integrację z różnymi konstrukcjami systemów.
Optoelektroniczny przełącznik poziomu OLS-C04
OLS-C04 to optoelektroniczny przełącznik poziomu zaprojektowany specjalnie dla branży chłodniczej, wyposażony w szklany pryzmat wtopiony w stalową obudowę. To kompaktowe urządzenie, montowane z boku zbiornika, stanowi proste rozwiązanie do wykrywania granicznego poziomu. Posiada również diodę LED sygnalizującą stan przełączania. Firma WIKA nieustannie poszukuje sposobów na poprawę dokładności, trwałości, funkcjonalności, elastyczności i opłacalności swoich produktów. Dotyczy to również rozwiązań do pomiaru poziomu. Wkrótce wprowadzimy na rynek czujnik poziomu CLS-1000 oparty na technologii pojemnościowej. Będzie on posiadał – oprócz innych zalet – możliwość łączenia wielu funkcji, w tym styków, ciągłego sygnalizowania oraz pomiaru temperatury.
Wniosek: Inteligentna technologia pomiarowa dla urządzeń do dystrybucji chłodziwa
W miarę jak technologie sztucznej inteligencji (AI), obliczeń o wysokiej wydajności (HPC) oraz chłodzenia cieczą powodują dalszy wzrost gęstości mocy w nowoczesnych centrach danych, niezawodna technologia pomiarowa staje się coraz ważniejsza dla wydajnej i bezpiecznej pracy jednostek chłodniczych (CDU). Więcej informacji na temat wymienionych przyrządów do pomiaru ciśnienia, temperatury, przepływu i poziomu można znaleźć na stronach produktów:
- Czujnik ciśnienia A-10 do ogólnych zastosowań przemysłowych
- Czujnik ciśnienia R-1 do systemów grzewczych i chłodniczych
- Miniaturowy termometr rezystancyjny z gwintem TR33
- Termometr rezystancyjny z gwintem TR36, wersja kompaktowa
- Sonda temperatury z gwintem TF35 z złączem wtykowym
- Sonda temperatury z gwintem TF37 z przewodem przyłączeniowym
- Sonda temperatury kablowa TF-2000 do systemów grzewczych i chłodniczych
- Elektroniczny przełącznik przepływu FSD-4 z wyświetlaczem do mediów płynnych
- Czujnik poziomu z łańcuchem kontaktronowym RLT-1000 do zastosowań przemysłowych
- Przełącznik pływakowy RLS-1000 do zastosowań przemysłowych
- Optoelektroniczny przełącznik poziomu OLS-C04 do techniki chłodniczej
- Pojemnościowy przełącznik poziomu CLS-1000 do zastosowań przemysłowych
Uwaga
Więcej informacji na temat rozwiązań pomiarowych firmy WIKA przeznaczonych dla centrów danych można również znaleźć na naszej stronie internetowej. W razie jakichkolwiek pytań osoba kontaktowa chętnie służy pomocą.
Polecamy również nasze artykuły
Dostawca systemów pomiaru ciśnienia
Pięć poziomów cyfryzacji certyfikatów kalibracji