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数据中心冷却[10]:液冷维护技术

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发表于 2022-4-20 15:04:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
数据中心承载大量数据的计算和存储功能,这对系统性能稳定度提出苛刻要求。为满足业务发展需求,服务器乃至机房的散热成为关键挑战。液冷技术具有良好散热效能,但也带来了液体泄漏等弊端。一旦发生泄漏,可能导致数据丢失、数据中心瘫痪等严重后果。因此,液冷系统的维护至关重要。液冷系统维护主要包括:液冷系统部件维护、泄漏检测技术以及液冷工质抽检。
1、液冷系统部件维护
盲插设计:盲插接头(图1)是电子设备上常规的液冷互联形式,采用阀式设计,由阳极氧化铝制成,轻巧而坚固,在连接状态下亦无密封摩擦,可以确保阀门在接头断开时能够快速且可靠地关闭。得益于无泄漏设计,在压力下断开连接亦不会发生滴漏,从而防止电子设备暴露于流体并实现设备热插拔.
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图1 盲插接头
2.png 图2 泄漏检测装置原理图
冗余设计:为避免服务器或者其他发热设备在液冷使用过程中发生故障,液冷系统的主要部件采用主备冗余设计,包括CDU冗余、泵冗余和冷源冗余等。当发生故障时,可保证整机液冷系统的正常工作,避免IT系统过热宕机。
(1)  CDU的冗余:CDU供电应采用UPS电源,保证断电后能够继续运行。推荐采用整机备份,N+X(X=1~N)冗余配置。当CPU布置空间紧张或全年可靠运行时间不高时,可考虑仅对内循环泵等关键部件冗余。
(2)  泵的冗余:循环水泵采用“一用一备”配置,二次侧循环水泵可集成在CDU中。当冷却塔采用N+X(X=1~N)配置,外循环水路为环形管网设计时,水泵宜采用N+X(X=1~N)冗余配置。
(3)  冷源的冗余:液冷系统的冷源可选用干冷器、闭式冷却塔等多种形式。在无其他补充冷源的情况下,干冷器通常采用N+X模块化冗余配置(X=1,2…),冷却塔按照N+X(X=1~N)冗余配置。
2、泄漏检测技术
液冷系统防泄漏技术主要包括液柜端、CDU端和主要管道的漏水检测控制。国内某公司提出了一种泄漏检测装置及检测方法(见图2),该装置中IC处理器输入端分别与第一连接器和第二连接器相连,输出端通过第三连接器连接主板。IC处理器将处理后的漏液信号传输给主板。通过该装置,IC处理器将电平信号转换成电压模拟量值发送给主板,主板发出报警信号,然后强制断电;同时将漏液信息存储到SPIFlash芯片,将SPIFlash芯片中的漏液信息进行分级别处理,根据处理后的数据,提高检测的精度。
此外,可以在空调冷凝水管道和服务器液冷头附近沿水管铺设漏水检测绳(见图3),当有水接触时,漏水检测绳的两根芯线便会短接,从而发生电流的变化,据电阻和导体长度的比例关系,通过定位泄漏传感器的快速处理,给出具体的泄漏位置.
3.jpg 图3 泄漏检测膜
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图4 漏水检测绳
同样,泄漏检测膜也可以应用于检测液体是否泄漏。图4为柔性泄漏检测膜的侧视图,该检测膜包括两个间隔开的基本上共面的导电元件,使得当该膜邻近液体承载导管设置并且存在从该导管释放的泄漏液体时,该膜使该泄漏液体的至少一部分透过到该膜的内部区域,从而改变该元件的能够由耦接到该元件的检测电路检测到的特性。
3、液冷工质抽检
对于冷却液体端,需要对冷却工质进行定期抽检,冷却水的水质指标应根据系统特性和设备的要求确定,具体的标准如表1所示。
表1 循环冷却水水质要求
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依据上述标准,需要对工质进行阻垢缓蚀处理,阻垢缓蚀药剂应选用高效、低毒、化学稳定性好及复配性能良好的环境友好型水处理剂。同时需要控制微生物的数量,闭式系统宜定期投加非氧化性杀菌剂。


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