How to Design Reliable Liquid Coling Hose Assemblies for AI Servers

في نظام لتبريد الخادم هو جزء واحد فقط من العلاقة

ويمكن أن يشمل تجميع خرطوم التبريد السائل الكامل الخرطوم والتجهيزات والأختام والقطع السريع وغير ذلك من عناصر الاتصال، ويمكن أن تؤثر الطريقة التي يتم بها اختيار هذه الأجزاء وتجميعها تأثيرا مباشرا على موثوقية دائرة التبريد.

ويكتسب هذا الأمر أهمية خاصة في خواديم عالية الكثافة، حيث يجب أن يُسلَّم المبرد باستمرار إلى مجهزي الطاقة العالية وأن يعاد إلى نظام توزيع التبريد دون التعرض لفقدان الضغط أو لتسرب غير ضروري.

ولهذا السبب، ينبغي النظر في مواد الخراطيم، والتعزيز، والقياس، والتجهيزات، والطرق، وظروف التشغيل، ونوعية التجمع معا.

1 - ما هي جمعية هوس التبريد؟

وتجمع خرطوم التبريد السائل هو وصلة مرنة مكتملة تتألف من خرطوم والعناصر اللازمة لربطه بنظام التبريد.

ويمكن تمثيل الجمعية المبسطة على النحو التالي:

وتبعاً لتصميم النظام، يمكن للتجمع أيضاً أن يتضمّن قوارب مقرّرة، أو مشابك، أو مكيّفات مجمّعة، أو ختم، أو عناصر اتصال أخرى.

وينبغي معاملة التجمع النهائي على أنه عنصر مهندس واحد لأن الخرطوم وارتباطاته تعمل معاً أثناء العملية

2 - لماذا تُعَيِّن جمعية Hose مسائل في خواديم AI

ويمكن لخواديم AI أن تولد حمولات حرارية كبيرة في مكان مادي مدمج نسبيا.

وتبريد السائل يسمح بنقل الحرارة بعيدا عن مكونات الطاقة العالية من خلال دائرة مبردة خاضعة للرقابة.

وتحتاج جمعيات الخراطيم المرنة المستخدمة في هذه الدائرة إلى الحفاظ على احتواء السوائل في الوقت الذي تستوعب فيه معدات التجهيز، وقيود التركيب، واحتياجات الخدمات.

وتشمل الاحتياجات النموذجية ما يلي:

• التوافق المناسب
• القدرة المناسبة على الضغط
• القدرة على الحرارة المناسبة
• التدفق المبرد المطلوب
• خسائر الضغط الخاضعة للمراقبة
• الاتصالات الموثوقة
• نطاق النحل المناسب
• الاستدامة الميكانيكية

وقد لا تزال جمعية خرطوم لا تلبي سوى واحدة من هذه المتطلبات غير مناسبة لنظام التبريد الكامل.

3 - البدء بمتطلبات نظام التبريد

ينبغي تحديد تجمع الخرطوم بعد وقد أنشئت ظروف التشغيل الأساسية.

وينبغي للمهندسين أن يحددوا أولا:

• نوع رائع
• تركيز المبرد، عند الاقتضاء
• معدل التدفق المطلوب
• ضغط التشغيل
• أقصى ضغط
• درجة حرارة التشغيل
• درجة الحرارة القصوى
• حيز التركيب المتاح
• طول الخرطوم المطلوب
• نوع الارتباط

وتوفر هذه البارامترات الأساس لاختيار عناصر بناء الخواتم وربطها.

للاطلاع على عملية اختيار أوسع، انظر How to Select the Right Liquid Coling Hose for AI Data Centers.

4. Select the Hose Material for the coolant

مادة الترددات السائلة واحدة من أول القرارات في اختيار الخواتم

ويمكن لمختلف التركيبات المبردة أن تتفاعل بشكل مختلف مع مواد البوليمر والأختام وغيرها من المكونات المبتلة.

وتشمل المواد المحتملة للخراطيم من أجل تطبيقات التبريد السائلة الإدارة البيئية، والسيليكون، و PTFE، و PFA، والتشييدات الهندسية الأخرى.

ويتوقف الاختيار الصحيح على الكيمياء المبردة الفعلية وظروف التشغيل بدلا من الاسم المادي وحده.

فعلى سبيل المثال، لا ينبغي أن يُفترض تلقائياً أن تكون خرطوم مناسب لصيغة واحدة من تركيبات غليكول المياه مناسبة لمبرد آخر دون تحقق من التوافق.

انظر How coolant Compatibility Affects Liquid cooling Hose Selection for AI Data Centers.

5 - اختيار تشييد الهوة الملائمة

The hose construction should match theميكانيكي requirements of the application.

وقد تستخدم خرطوم مرن أساسي بناء واحد، في حين أن التطبيقات التي تتطلب دعما آليا إضافيا قد تستخدم بناء معزز.

ويمكن أن تشمل خرطوم معزز نموذجي ما يلي:

ويمكن أن تسهم التعزيزات في القدرة على الضغط، والاستقرار البعدي، والقدرة على الاستمرار آليا.

غير أنه لا ينبغي اختيار التعزيزات بشكل مستقل عن قطر الخرطوم، وأشعة البند، وضغط التشغيل.

انظر How Hose Reinforcement Affects Liquid cooling System Performance.

6 - اختيار مقياس هوس

ويرتبط قطر الصوت الداخلي ارتباطاً وثيقاً بالتدفق المبرد وفقدان الضغط.

وإذا كانت الخرطوم صغيرة جدا بالنسبة لمعدل التدفق المطلوب، فإن فقدان الضغط يمكن أن يزيد وقد تتطلب دائرة التبريد مزيدا من الطاقة الضخ.

وإذا كانت الخرطوم كبيرة بلا داع، فإن مساحة التركيب وأبعاد الاتصال قد تصبح أكثر صعوبة في إدارتها.

ولذلك ينبغي أن يكون الهدف توازنا مناسبا بين الأداء الهيدرولي والتكامل المادي.

انظر How to Select the Right Liquid cooling Hose Size for AI Data Centers.

7- النظر في الضغط والتمهيد معاً

وينبغي عدم تقييم الضغط ودرجة الحرارة بصورة مستقلة.

ويمكن أن تتغير خصائص المواد بدرجات حرارة، في حين أن ظروف التشغيل المسموح بها لتجمع خرطوم يمكن أن تتوقف على كل من الضغط ودرجة الحرارة.

وينبغي للمهندسين أن يحددوا، عند تحديد التجمع، ما يلي:

• ضغط التشغيل العادي
• أقصى ضغط تشغيلي
• درجة حرارة التشغيل العادية
• درجة الحرارة القصوى
• دورية الضغط
• cyclerature

ينبغي للخراطيم النهائية والتركيب تُقيّم لظروف التشغيل الفعلي.

انظر How Pressure and Temperature Affect Liquid cooling Hose Reliability in AI Data Centers.

8- اختيار النوع المناسب

والتجهيز هو نقطة الانتقال بين الخرطوم المرن وبقية نظام التبريد.

ويمكن أن تشمل أنواع الوصل تركيبات مخبأة، ووصلات شائكة، وتجمعات مفككة، وحلول سريعة الوصل حسب هيكل النظام.

الاختيار ينبغي أن تنظر فيما يلي:

• معيار الربط
• الأبعاد الساخنة
• تقدير الضغط
• طريقة الجلوس
• التوافق المبرد
• حيز التركيب
• احتياجات الصيانة

وينبغي أن تكون التكييفات متوافقة مع بناء الخرطوم والارتباط الجانبي للمعدات.

انظر Liquid cooling Hose Fittings: How to Select the Right Connection Type.

9. UQD Connections for AI Server cooling

ويمكن أن تكون وصلات البرمجيات الموحدة مفيدة حيث يلزم فصل معدات التبريد أثناء التركيب أو الخدمة أو الاستبدال.

وعند استخدام الانقلابات على أساس التردد العالي جداً، ينبغي النظر في الانقلاب بالاقتران مع تجمع الخرطوم والتجهيز.

وتشمل الاعتبارات الهامة ما يلي:

• انخفاض الاحتياجات
• القدرة على الضغط
• درجة الحرارة
• التوافق المبرد
• حجم الاتصال
• أداء البحارة
• الاحتياجات من الخدمات

وينبغي ألا يُعامل سداسي البروم ثنائي الفينيل على أنه مجرد عنصر من عناصر الملاءمة، ويمكن أن تؤثر خصائصه المتعلقة بالربط على تصميم التجميع العام.

انظر Liquid cooling Hose Quick Disconnects: How to Choose UQD Couplings for AI Servers.

10. Hose Length and Pressure drop

طوله له علاقة مباشرة بالمقاومة الهيدروليكية

ومع زيادة طول الخواتم، فإن فقدان الضغط الاحتكاكي يزداد عموما بالنسبة لمقياس داخلي معين، وشرط التبريد والتدفق.

وهذا يعني أن قذف خرطوم لا ينبغي أن يصمم فقط حول الملاءمة البدنية.

وينبغي للمهندسين أيضاً أن ينظروا فيما إذا كان طول الخرطوم المفرط يسبب فقداناً غير ضروري للضغط.

وللاطلاع على الاعتبارات التفصيلية المتعلقة بالضغوط، انظر Liquid cooling Hose Pressure drop: How to Calculate and Control it in AI Data Centers.

11. Hose Routing وبند راديوس

بل إن جمعية خرطوم محددة بشكل صحيح يمكن أن تؤدي بطريقة سيئة إذا تم توجيهها بطريقة غير صحيحة.

وينبغي تركيب الخرطوم دون الإفراط في الركود، أو التلوي، أو الضغط، أو تغيير الاتجاه الحاد.

الحد الأدنى لنطاق النحل المحدد وينبغي احترام الخرطوم أثناء التركيب.

وينبغي أن يوفر المسار الجيد مساحة كافية للخراطيم لكي تتبع مسارا طبيعيا مع تجنب الحلقات غير الضرورية والإجهاد الميكانيكي.

انظر سائل بارد هوس بيند راديوس: لماذا مسائل المرونة في AI Server Racks.

12 - تجنب تويستنغ Hose During التركيب

(تويتينغ) مختلف عن الرهان العادي

يمكن للخرطوم أن يظهر في موقعه الصحيح بينما يحمل ضغطاً تصاعدياً إذا تم تركيب الملاءات مع الخرطوم المتناوب من توجهه الطبيعي.

فالحركة المتكررة أو التدوير الضغطي يمكن أن يجعل هذه الحالة أكثر أهمية.

وخلال التجمع، ينبغي وضع الخرطوم بحيث لا يؤدي الاتجاه المتعمد إلى تمزق غير ضروري.

13. Keep Fitting القروض الخاضعة للمراقبة

وينبغي عدم استخدام تركيبات الهوس للتعويض عن سوء المواءمة بين المكونات.

وإذا كانت هناك نقطتان اتصال مضللتان، فإن إرغام الخرطوم على وضعه يمكن أن يخلق أعباء ميكانيكية إضافية على التجهيزات.

وثمة نهج أفضل يتمثل في تعديل المسار أو الربط الجيولوجي بحيث يمكن للخراطفة أن تتواصل بشكل طبيعي.

ويكتسي هذا الأمر أهمية خاصة بالنسبة لنظم التبريد على مستوى الرف حيث يمكن إقامة وصلات متعددة ضمن حيز محدود.

14- النظر في التوسع الحراري

ويمكن لمعدات التبريد، والرفوف، وهياكل الرصيف أن تشهد تغيرات بعدية مع تغير درجات حرارة التشغيل.

The hose assembly can provide flexibility between components, but it should have sufficient available movement without being extendeded, compressed or bent beyond its design limits.

وفي الحالات التي تكون فيها تغيرات درجة الحرارة كبيرة، ينبغي النظر في الحركة المتوقعة خلال طول الخواتم وتصميم المسارات.

15 - تصميم الوصول إلى الصيانة

وتحتاج نظم التبريد في الخواديم إلى وصول خدمات عملية.

ولذلك ينبغي تصميم تجمع للخراطيم ليس فقط من أجل التشغيل العادي وإنما أيضا من أجل الصيانة.

وينبغي للمهندسين أن ينظروا فيما إذا كان بإمكان الفنيين القيام بما يلي:

• الحصول على التجهيزات
• الاتصالات العملية حسب الطلب
• فحص أسطح الخرطوم
• تحديد التسرب المحتمل
• إزالة التجمع بدون عناصر مجاورة مزعجة

ومن شأن وجود صلة تؤدي وظيفتها من الناحية التقنية ولكن يصعب استخدامها أن يزيد من تعقيد الصيانة.

16. Minimize (هوس لينغث)

أطول ليس بالضرورة أفضل.

ويمكن أن يزيد طول الخراطيم الإضافية من استخدام المواد، وأن يشغل حيزا أكبر للتركيب، وأن يسهم في فقدان ضغط إضافي.

وفي الوقت نفسه، لا ينبغي أن تكون الخرطوم قصيرة بحيث يصبح من الصعب تركيب أو خلق توتر ميكانيكي مفرط.

ومن ثم، فإن الطول الصحيح هو الطول الذي يوفر مرونة كافية في تحديد المسارات دون أن يكون له أثر غير ضروري.

17. Avoid Sharp البنادق القريبة من الأرض

المنطقة القريبة من التأقلم هي جزء هام من التجمع

إكراه خرطوم إلى نبرة حادة مباشرة في التجميل يمكن أن يخلق ضغط ميكانيكي مركز

وينبغي أن يكون للخراطيم، حيثما أمكن، ما يكفي من طول مستقيم أو يتحكم في مسارها بالقرب من الصلة.

ويسهل هذا أيضا التركيب والتفتيش.

18 - التحقق من المسار المبرد الكامل

جمعية خرطوم ينبغي تقييمها كجزء من مسار التدفق الكامل

ويساهم كل قسم من أقسام الخرطوم في المقاومة الهيدرولية الكاملة لدائرة التبريد.

ويمكن أن تسهم أيضاً في فقدان الضغط في الرسومات، والقوارب، والنواحي، والتغيرات في قطرات المياه الداخلية.

ولهذا السبب، ينبغي للمهندسين أن ينظروا في الدائرة بأكملها بدلا من تقييم كل خرطوم في عزلة.

19- النظر The Connection بين هوس وبلاط بارد

على مستوى الخادم ويمكن لجمعية الخرطوم أن تربط بصورة مباشرة أو غير مباشرة بالصحن البارد أو بزاوية التوزيع.

وينبغي أن يوفر هذا الاتصال ما يكفي من أداء الختم وفي الوقت الذي يستوعب فيه حيز التركيب المتاح.

لا ينبغي للخراطيم أن تُدخل حمولات غير ضرورية في ربط الصحون الباردة.

وعندما يتم تركيب اللوحة الباردة في بيئة كثيفة للخواديم، يمكن أن يؤثر توجيه الاتصال أيضا على إدارة الكابلات، وإزالة التدفق الجوي، والوصول إلى الخدمات.

20. Design CDU-to-Rack Hose Assemblies carefully

ويمكن أن تنطوي الاتصالات بين أجهزة الاستنشاق والتتبع على اتصالات مرنة طويلة نسبيا مقارنة بالوصلات الموجودة مباشرة داخل الخادم.

وقد تحتاج هذه التجمعات إلى استيعاب ما يلي:

• حركة راك
• التسامح في التركة
• الوصول إلى الصيانة
• متطلبات الضغط
• التدفق المطلوب
• الفضاء المتاح

The hose should have enough length for installation and service without creating excessive cycles.

انظر CDU to Rack Connections: Designing Reliable Liquid cooling Hosemblies for AI Data Centers.

21- مسائل الجمعية

الطريقة التي ترتبط بها الخرطوم بتجهيزاتها هي جزء من تصميم التجمع

وتبعاً لنظام المنتجات والارتباطات، يمكن أن تنطوي التجمعات على طرق للالتحاق بالركب أو القذف أو غيرها من أساليب الانضمام الخاضعة للرقابة.

عملية الاتصال يجب أن تتبع إجراءات الصانع المحددة

ولا تزال خرطوم منتقاة على نحو ملائم تتسرب أو تفشل قبل الأوان إذا كانت عملية التجميع غير متسقة.

22 - تفتيش الجمعية المنتهية ولايتها

وينبغي إجراء التفتيش بعد التجمع وقبل وضع الخرطوم في الخدمة.

ويمكن أن تشمل الضوابط النموذجية ما يلي:

• طول الخرطوم
• قطر خرطوم صحيح
• توجه مناسب
• سلامة السلوك
• حالة سطحية معقولة
• التركيب الصحيح للمرتبات القياسية حسب الاقتضاء
• عدم الالتفاف المفرط
• رقعة النحل الصحيحة

وينبغي إجراء اختبارات إضافية للضغط والتسرب وفقاً لمتطلبات الهندسة والجودة المنطبقة.

23 - الضغط and Leak Testing

وينبغي تقييم تجميع خرطوم منتهي وفقاً لمتطلبات الاختبار المنطبقة قبل دخول الخدمة.

ورهناً بالتطبيق، يمكن أن تشمل الاختبارات اختبار الضغط، واختبار التسرب، والفحص الوظيفي.

وينبغي تحديد معايير ضغط الاختبار ومدته وقبوله وفقا لمواصفات تجميع الخواتم والمعايير المنطبقة أو متطلبات العملاء.

وينبغي أن يتحقق الاختبار من التجمع المنتهي بدلا من الاعتماد فقط على التصنيف الاسمي للعناصر الفردية.

24 - الأخطاء في تصميم الجمعية العامة

ويمكن تجنب عدة مشاكل في التصميم خلال المرحلة الهندسية الأولية.

المسألة المشتركة	الآثار المحتملة
حجمه أقل من اللازم	فقدان الضغط العالي
طول الخرطوم المفرط	حيز إضافي للضغط والتركيب
طول	الإجهاد الميكانيكي الإضافي
ملتوية مثيرة	الحمل الجذري غير المرغوب فيه
سوء المواءمة	حمولات اتصالات إضافية
الاختيار غير الصحيح للمواد	شواغل التوافق
عدم كفاية الاختبار	قد تظل العيوب المتعلقة بالارتباط أو التجمع غير مكتشفة

25. A Practical Hose أعمال التصميم

ويمكن تنظيم عملية تصميم عملية في الخطوات التالية:

وتساعد هذه العملية على منع اتخاذ القرارات المتعلقة بفرادى العناصر دون النظر في نظام التبريد الكامل.

26 - تصميم الجمعية العليا لخدمة أجهزة الاستخبارات الجوية

ويمكن أن تتطلب الخواديم العالية الكثافة الكثير من الاتصالات المبردة في مكان مادي محدود.

وهذا يجعل من تحديد مسارات الاتفاقات وقابلية الخدمـة اعتبارات مهمة في التصميم.

وينبغي أن توفر جمعية مناسبة للخراطيم مرونة كافية لاستيعاب التركيب مع الحفاظ على الهندسة الخاضعة للرقابة أثناء التشغيل.

The assembly أيضا يُختار مع يتطلب تدفقاً مبرداً وفقداناً في الضغط

من أجل تطبيقات الخواديم الكثيفة كَيفَ تَخْتَرْق جوزةِ السائلِ اليمنىِ لحامضِ عاليِ.

27 - اختيار مورد هوس التجمعات العرفية

وعندما لا تكون الخراطيم الموحدة كافية، قد يحتاج مورد للخراطيم إلى توفير تجمع جمركي كامل.

وينبغي للمهندسين أن يزودوا المورّد بمعلومات واضحة عن التطبيقات بدلاً من أن يحددوا فقط قطر الخرطوم.

وتشمل المعلومات المفيدة ما يلي:

• نوع رائع
• معدل الانخفاض
• الضغط
• درجة الحرارة
• الأبعاد الساخنة
• المدة المطلوبة
• نوع الرسم
• الاحتياجات من المعدات
• بيئة الإنشاء
• متطلبات الاختبار

ويسمح ذلك للمصنع بتقييم التجمع الكامل بدلا من توفير خرطوم دون سياق كاف للتطبيق.

28 - جمعية حلول جمعية سائل التبريد

وتوفر الشبكة حلولاً لخراطيم التبريد السائلة من أجل التطبيقات التي يلزم النظر فيها معاً فيما يتعلق بمواد الخرطوم والتشييد والتجهيزات والطرق.

The CJAN Liquid cooling ويشمل نطاق التطبيق حلولا مرنة للخراطيم لنظم الإدارة الحرارية.

منتجات الخراطيم ذات الصلة تشمل LCH, LCH-SD و LCH-SDS.

وفيما يتعلق بالتطبيقات التي تتطلب تشكيلا محددا للخراطيم والربط، ينبغي تطوير التجمع وفقا للمتطلبات الفعلية للتبريد، والضغط، ودرجات الحرارة، ومعدل التدفق، والطرق، والتجهيز.

خاتمة

وتتطلب جمعيات التبريد السائل الموثوقة أكثر من اختيار خرطوم مناسب.

والخراطيم، والتعزيزات، والتجهيزات، والوصلات بين قاعدة البيانات، وعملية تحديد المسارات والتجمع، كلها تسهم في أداء الصلة النهائية.

وبالنسبة لخواديم الإي آي، فإن النهج الأكثر عملية هو البدء بمتطلبات نظام التبريد، ثم العمل من خلال التوافق المادي، والتصنيع الهيدروليكي، والمتطلبات الميكانيكية، وتصميم الاتصالات واختبارها.

وينبغي أن توفر جمعية مصممة تصميما جيدا تدفق التبريد المطلوب، مع بقاءها مستقرة آليا وقابلة للخدمة ومتوافقة مع بيئة التشغيل.

في أنظمة التبريد العالية الكثافة ومن شأن معالجة تجميع الخواتم على أنه عنصر مصمم بدلاً من كونه شريكاً بسيطاً أن يجعل تصميم التبريد العام أسهل لتحديده وتركيبه والحفاظ عليه.

لمزيد من المعلومات، زيارة CJAN Liquid cooling صفحة التطبيق.