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作者：CPC應用工程師David Vranish 使用液體冷卻技術(shù)來(lái)降低電子產(chǎn)品產(chǎn)生熱量的應用十分廣泛，包括游戲機、超級計算機和醫療設備。但在當今的數據中心行業(yè)中最受認同的技術(shù)是，服務(wù)器制造商開(kāi)始轉向液體冷卻技術(shù)，以實(shí)現經(jīng)濟且有效的熱管理。尤其是快速連接器在冷卻系統性能和可靠性方面發(fā)揮了不可或缺的作用。 長(cháng)久以來(lái)，形成經(jīng)濟有效的安全冷卻系統來(lái)消除余熱，對數據中心來(lái)說(shuō)是個(gè)日益嚴重的問(wèn)題。過(guò)去的十年里，由于服務(wù)器機架的功率密度上升，服務(wù)器消耗的能量也急劇上升。十年前，單個(gè)服務(wù)器機架消耗的功率是250W到1.5kW，如今的機架消耗的功率是10 kW左右。接下來(lái)的十年里，預計功耗將達到50kW。而且，據估計，2020年，數據中心行業(yè)產(chǎn)生的CO2將會(huì )與航空業(yè)產(chǎn)生的量持平。 傳統意義上，數據中心利用空氣散熱。但是，使冷氣通過(guò)服務(wù)器支架來(lái)消除熱量的辦法效率低而且成本高。百分之六十的冷氣由于旁路和同空氣混合流失掉了，而且冷卻成本可能比服務(wù)器運行的成本還要高。隨著(zhù)計算機服務(wù)器運行速度的加快以及數據中心機架密度的上升，希望通過(guò)空氣流通達到充分冷卻的想法已不太現實(shí)。 另一方面，從量的角度來(lái)說(shuō)，水存儲和遷移熱量的效率比空氣高3,500倍。事實(shí)上，在最近的一次針對多種行業(yè)的調查中，41%的受訪(fǎng)者認為空氣和液體冷卻的結合是數據中心的主要冷卻方法。而液體冷卻是提高冷卻效率同時(shí)降低空調成本的最佳的選擇。 使用液體進(jìn)行計算機冷卻可以回溯到60年代中期，當時(shí)，IBM（美國國際商用機器公司）對其704主機實(shí)施了液體冷卻。將近50年后，近來(lái)，IBM針對瑞士一所大學(xué)的一臺超級計算機使用了處理器級別的液體冷卻技術(shù)，通過(guò)水循環(huán)來(lái)冷卻處理器，然后泵送至地板供暖系統，這樣余熱就可以用來(lái)供熱。據IBM估計，與空氣冷卻服務(wù)器相比，液體冷卻系統能耗比前者少40%，而且余熱的再利用也降低了約85%的碳足跡。 
圖1：液體冷卻的優(yōu)勢 保證液體冷卻可靠性的關(guān)鍵部件 液體冷卻系統中關(guān)鍵的部件之一就是快速連接器。這些快速連接器將裝載冷卻液體的軟管和服務(wù)器機架（與中心熱交換器連接）上的單個(gè)服務(wù)器和中心集合管連接在一起（見(jiàn)圖2）�？焖龠B接的重要作用越發(fā)明顯，因為連接器需要長(cháng)時(shí)間保持連接狀態(tài)，然后能輕易斷開(kāi)，且閥門(mén)也不會(huì )有任何失效。此外，服務(wù)器需要維修或更換時(shí)，連接器必須能夠輕易斷開(kāi)而不會(huì )滴落或溢出任何冷卻液到敏感電子產(chǎn)品上。
圖2：服務(wù)器制冷速斷 服務(wù)器設計師和數據中心操作員擔心的主要問(wèn)題是系統的可靠性。據波萊蒙研究所 (Ponemon Institute) 表示，任何數據中心運行中斷的平均成本都超過(guò)$690,000。保證高可靠性的基本方法之一就是主要部件失效時(shí)，使用備用部件。液體冷卻系統通常用備用泵來(lái)防止循環(huán)液漏失。然而，制冷系統中的單個(gè)快速連接器也是一個(gè)失效點(diǎn)。失效的連接器沒(méi)有備份，因此任何泄漏都可能使整個(gè)服務(wù)器機架失效。因此，快速連接器的設計、結構以及其質(zhì)量都很關(guān)鍵。 為服務(wù)器和其他高端計算機進(jìn)行冷卻而選擇快速連接器時(shí)，為確保其可靠性，要注意以下五個(gè)因素： 1.堅固的設計和結構 液體冷卻系統的快速連接器需耐用和堅固。也能夠用于低壓應用，并能夠在需要斷開(kāi)前進(jìn)行長(cháng)時(shí)間的連接。連接的壓降也應該很低，這樣能夠使節流效應最小化，并能減少對冷卻系統泵的負荷。 由于有更高的耐用度，一些液體冷卻系統使用了用于液壓行業(yè)的快速連接器，。但是，這些連接的密封圈和內置閥門(mén)并不適用于低壓應用，而且在這些應用中需要連接器一次性連接數個(gè)月或數年。為液體制冷系統選擇快速連接器時(shí)，要尋求那些專(zhuān)門(mén)用于低壓應用并且結構堅固的連接器。 技術(shù)人員需要能夠輕易斷開(kāi)服務(wù)器的冷卻回路，且不會(huì )造成水或其他冷卻液漏到敏感電子產(chǎn)品上的危險。 2.“干式斷開(kāi)”能力 速斷式無(wú)滴漏連接器有兩種內置閥門(mén)，在連接器斷開(kāi)時(shí)，能夠自動(dòng)切斷液路。其中一種雙向帶閥連接器，其設計的內置閥門(mén)在斷開(kāi)連接器時(shí)母頭端殘留了少量液體，連接器斷開(kāi)后，這少量液體就滴落出。盡管滴落的不是很多——可能只是一兩滴——但也可能給電子產(chǎn)品周?chē)鷰?lái)安全性或可靠性隱患。 相比之下，真正的干式斷開(kāi)連接器帶有平面端口閥門(mén)，冷卻液只在閥端表面殘留了薄薄一層。事實(shí)上，這也就排除了液體滴落到重要部件上的可能性。選用精密制造，內置平面端口閥門(mén)的連接器，是液體冷卻的理想選擇。 3.操作簡(jiǎn)便 能夠輕易斷開(kāi)服務(wù)器冷卻回路而不造成任何泄漏，這很關(guān)鍵。不管是插入式連接還是轉鎖式的連接，閥門(mén)都需要非�？煽康仃P(guān)斷，甚至斷開(kāi)發(fā)生在已經(jīng)連接了數月或數年后。操作簡(jiǎn)便的另一方面表現在，連接器有顏色編碼，這保證了循環(huán)管路中熱對熱以及冷對冷的連接。冷卻系統配備了設計合理的速斷式連接器后，就簡(jiǎn)化了維護，也保證了可用性。 善于連接和斷開(kāi)以太網(wǎng)連接以及電源連接線(xiàn)的技術(shù)人員在速斷連接上幾乎不會(huì )碰到難題。 4.彈性密封圈 液體冷卻應用用到的連接器在長(cháng)時(shí)間內會(huì )處于連接狀態(tài)。一旦斷開(kāi)連接并重新連接，連接器必須運作完好，以確保沒(méi)有冷卻液滴落或泄漏。設計或制造不當的密封圈會(huì )在斷開(kāi)連接時(shí)形成一套可造成泄漏的“裝置”。密封圈也必須要與冷卻液兼容，以防止密封圈溶脹、收縮、斷裂或彎曲。在某些情況下，連接器可能會(huì )有雙密封圈，以加強密封效果，保證更高的可靠性。但是，雙密封圈會(huì )給系統造成更大的摩擦，如果設計不當，反過(guò)來(lái)也可能會(huì )降低可靠性。 5.材料兼容性 大部分塑料和金屬都與冷卻液兼容，比如水-乙二醇混合物。但是，如果您的冷卻系統使用的是專(zhuān)用的冷卻液，請確定冷卻液是否與連接器外殼、密封圈、閥門(mén)以及軟管兼容。當冷卻系統選擇金屬連接器時(shí)要特別小心，金屬連接器可能會(huì )與服務(wù)器底盤(pán)接觸，而在接觸的地方由于金屬不同，可能會(huì )造成電解作用和腐蝕。由金屬球套形液壓連接器發(fā)展而來(lái)的產(chǎn)品并不適用于冷卻，因此要仔細核查材料的兼容性。通過(guò)使用專(zhuān)門(mén)用于液體冷卻的金屬連接器，兼容性問(wèn)題可以避免。
在降低熱量的液體冷卻系統中，速斷連接器發(fā)揮了很大的作用。 總結 當今的電子產(chǎn)品發(fā)展的速度越來(lái)越快，功率密度也越來(lái)越大，而驅散其產(chǎn)生的熱量的最有效且最經(jīng)濟的方法就是計算機和服務(wù)器的液體冷卻。通過(guò)冷卻熱源，空調的需求以及隨之而來(lái)的成本和碳的影響都會(huì )降低。 制冷系統的設計還在不斷地完善，了解速斷連接器在這些系統中發(fā)揮的作用以及其如何保證系統的可靠性非常重要。通過(guò)對連接器的牢固性、閥門(mén)、密封圈和材料的兼容性進(jìn)行評估，可以確保連接器的長(cháng)期性能。為了為您的應用作出最佳選擇，您需要與了解液體冷卻要求，并能提供各種連接器選擇的供應商進(jìn)行合作，包括特定用途的冷卻連接器以及根據客戶(hù)要求定制設計的連接器。 |
