Что такое буферный резервуар в системе охлаждения дата-центра для ИИ?

Вкратце

• Буферный резервуар — это большой резервуар с охлажденной водой или хладагентом, предназначенный для хранения тепловой энергии — он позволяет выиграть время и стабилизировать контур.

• Она выполняет три функции: обеспечивает устойчивость к перепадам температуры при отказе или перезапуске чиллера, гидравлическое развязывание первичного (чиллерная установка) и вторичного (ИТ-нагрузка) контуров, а также сглаживание колебаний температуры, вызванных импульсными нагрузками от искусственного интеллекта.

• Уравнение для расчета размеров керна: \(V=Q ×t /(\rho ×c_{p} ×\Delta T)\). Для воды это сводится к \(V(m^{3})=Q\ (kW) ×t(h) /(1.163 ×\Delta T(K))\).

• Пример расчета: ИТ-нагрузка 500 кВт, 3 минуты работы в режиме "стойкого режима", допустимое повышение температуры на 5 К → ≈4300 л или ≈5160 л с коэффициентом запаса прочности 1,2.

• На рынке действуют следующие эмпирические правила: 4 л на кВт мощности чиллера для комфортного охлаждения, до 11 л на кВт для технологических и многофункциональных чиллеров; в практике, рекомендованной ASHRAE, обычно используется 5 минут хранения при расчетном расходе.

• В практике центров обработки данных целевые показатели времени автономной работы составляют примерно от 30 секунд до 15 минут и определяются скоростью завершения генерации резервного питания и перезапуска чиллеров, а не произвольным числом.

• Типичная вместимость: 500–10 000 л в стеллажном или рядном масштабе, 10 000–100 000 л и более для систем аккумулирования тепловой энергии с использованием охлажденной воды в масштабе цеха.

Что такое буферный резервуар? (Определение)

Буферный бак — также называемый баком для теплового аккумулятора, баком для хранения охлажденной воды, накопительным баком или разделительным баком — представляет собой большой изолированный резервуар с водой, устанавливаемый в контуре охлаждения для добавления тепловой инерции. В отличие от расширительного бака, он не содержит газовой подушки и мембраны; он просто заполнен жидкостью (или почти заполнен), имеет вентиляционное отверстие или оснащен сапуном и подключен к контуру таким образом, чтобы запасенную холодную жидкость можно было откачивать по мере необходимости.

Логика инженерного решения проста. Система охлаждения выходит из строя, перезапускается или наращивает мощность гораздо медленнее, чем может выдержать нагрузка от ИТ-оборудования. Стойка с графическими процессорами, выполняющая задачу обучения и потребляющая 120 кВт или более энергии, не может ждать, пока компрессор чиллера снова включится — температура охлаждающей жидкости

Формулы размеров

\(V = N × 60 × Z /(4,18 × \Delta T)\)

\(V=(Q × t) /(\rho × c_p × \Delta T)\)

\(V=Q × t /(1.163 × \Delta T)\)

\(V(L)=Q(кВт) × t(s) /(4,187 × \Delta T(K))\)

Удельная теплоемкость охлаждающей жидкости, кДж/(кг∙К)

вода: (ρ ≈ 1 000 кг/м³, \(c_p\) ≈ 4,18 кДж/кг∙К), где V в м³, Q в кВт, t в часах и ΔT

Таблица сравнения компонентов

Это позволяет чиллерам работать ночью или в периоды действия низких тарифов. Повышение температуры подаваемой охлажденной воды даже на 1 °C позволяет сэкономить около 4 % энергии на охлаждение, а буферный бак делает допустимыми более высокие температуры подаваемой воды, сглаживая переходные процессы.

Резервуар должен располагаться на первичной или вторичной стороне установки первичного подвода газа?

Зависит от того, какой риск вы хотите снизить. Сбои на уровне предприятия (отключение чиллеров, переключение генераторов) снижаются на стороне первичного/системы охлаждения. Переходные процессы на стороне нагрузки и реакция на уровне распределительной установки снижаются на стороне вторичного/системы вентиляции и кондиционирования. В крупных проектах часто используются оба типа систем.

Из какого материала изготавливается буферный резервуар для центра обработки данных, предназначенного для ИИ?

• Со стороны производства: углеродистая сталь с внутренним покрытием или нержавеющая сталь, если позволяет бюджет.

• Технологическая сторона: нержавеющая сталь 316L является рекомендуемым вариантом по умолчанию, поскольку контур чистый, фильтруется до 25 мкм или мельче, и любые продукты коррозии будут попадать в охлаждающие пластины. См. наше руководство по материалам «Материалы резервуаров жидкостного охлаждения: нержавеющая сталь 304 против 316L».

Влияет ли гликоль на размер резервуара?

Да. Используйте фактическое значение ρ и \(c_p\) охлаждающей жидкости. PG25 имеет примерно на 5–10 % меньшую объемную теплоемкость, чем вода, поэтому для гликолевого контура требуется пропорционально больший резервуар для обеспечения того же режима работы.

Укажите это один раз, укажите это правильно.

Буферный резервуар — это большой, дорогостоящий и конструктивно значимый элемент, который очень сложно изменить после заливки плиты. Факторы, определяющие его размер, немногочисленны и известны: тепловая нагрузка, время работы системы, допустимое изменение температуры (ΔT), свойства охлаждающей жидкости и местоположение в контуре. Отправьте нам эти пять параметров, и мы предоставим вам расчетный объем, спецификацию резервуара (материал, изоляция, патрубки, контрольно-измерительные приборы) и сопроводительный расчетный лист, который вы можете показать инженеру-консультанту.