Liquid cooling Hoses for AI GPU Servers: Engineering Considerations

وتقوم الخواديم التابعة للوحدة بتغيير الاحتياجات الحرارية لمراكز البيانات الحديثة.

ومع زيادة الكثافة الحاسوبية للاتحاد العالمي لحفظ الطبيعة، فإن كمية الحرارة التي يجب إزالتها من كل خادم يمكن أن يصبح من الصعب إدارتها بتبريد الهواء التقليدي وحده. إن التبريد المباشر للسائل يوفر وسيلة لنقل الحرارة بعيدا عن مجهزي الطاقة العالية بكفاءة أكبر، ولكن أداء حلقة التبريد يعتمد على أكثر من اللوحة الباردة أو وحدة التوزيع المبردة.

كما أن خرطوم التبريد السائل جزء من نظام الإدارة الحرارية.

وهو يربط المكونات، ويحتوي على المبردات، ويستوعب حركة المعدات، ويوفر المرونة اللازمة داخل بيئة الخواديم الكثيفة، وإذا كانت الخرطوم محددة بصورة غير صحيحة أو غير مجهزة، فإن المشكلة الناجمة عن ذلك قد تظهر على أنها مسألة هيدروليكية أو ميكانيكية أو صيانة بدلا من كونها مشكلة خرافية واضحة.

1. Why GPU Servers Require careful Hose Selection

ويمكن أن تحتوي الخواديم الحديثة للمنشطات الفضائية على وحدات متعددة ذات قوة عالية تعمل في حجم مادي صغير نسبياً.

وهذا يخلق عدة متطلبات هندسية لنظام التبريد:

• تدفق مبرد كاف
• خسائر الضغط الخاضعة للمراقبة
• نقل حراري موثوق به
• الاتصالات المستقرة
• الاتفاق
• إمكانية الوصول إلى الخدمات

ويجب أن تعمل الخرطوم في جميع هذه القيود.

وقد لا يكون من المناسب وجود خرطوم يفي بمتطلبات الضغط ولكنه يؤدي إلى فقدان ضغط مفرط، وبالمثل، قد لا يزال من الصعب تركيب خرطوم بمقاومة كيميائية مناسبة إذا كانت رقعة النحل فيها كبيرة جدا بالنسبة لمخطط الخواديم.

2 - البدء في هيكل محفوظات التبريد

وقبل أن يختار المهندسون خرطوم، ينبغي للمهندسين أن يفهموا كيف يتم إدماج خادم نظام الأفضليات المعمم في نظام التبريد السائل.

ويمكن أن يشمل الهيكل النموذجي وحدة CDU، وخطوط العرض والعائد، واللوحات الباردة، والوصلات السريعة الوصل.

ويمكن أن تظهر الخرطوم في عدة نقاط في هذا النظام.

ويساعد فهم الموقع بدقة على تحديد قطر الخرطوم المطلوب، وتقدير الضغط، والمواد، والطول، والمرونة، وتشكيلة الاتصال.

وللاطلاع على شرح أوسع لعملية النظام، انظر:

كيف يعمل سائل التبريد في مراكز البيانات؟ .

3. Colant Flow is a Primary Design Requirement

والسؤال الأول ليس مجرد " أي خرطوم ينبغي أن يستخدم؟ " .

هو:

كم من المبرد يجب أن يمر من خلال الخرطوم لإزالة الحرارة المطلوبة؟

ويتوقف التدفق المطلوب على الحمولة الحرارية، وخصائص التبريد، وارتفاع درجة الحرارة المسموح بها، وتصميم نظام التبريد.

وبمجرد إنشاء التدفق المطلوب، يمكن للمهندسين أن يقيّموا قطرات الخردة الداخلية والمقاومة الهيدروليكية.

وقد تسبب خرطوم صغير جداً في فقدان غير ضروري للضغط، في حين أن خرطوم أكبر بكثير قد يزيد من مساحة التركيب ومتطلبات الإقراض.

4. Hose Inner Diameter and GPU Coling Flow

ويؤثر قطر داخلي تأثيرا مباشرا على منطقة التدفق المتاحة.

فبالنسبة لمعدل تدفق معين، يؤدي تخفيض قطر الخرطوم الداخلي عموما إلى زيادة سرعة التدفق ويمكن أن يزيد من فقدان الضغط.

وهذا هو السبب في أنه ينبغي اختيار حجم الخرطوم من الظروف الهيدروليكية المطلوبة بدلا من مجرد مضاهاة حجم الاتصال القائم.

انظر:

مطياف هوس داخلي مضبوطات متدفقة: ما يحتاج إليه المهندسون .

5. Pressure drop Matters in GPU Coling Loops

كل عنصر في حلقة التبريد يُسهم ببعض المقاومة للتدفق المبرد

الخرطوم واحد من تلك المكونات

ويمكن أن يتأثر فقدان الضغط بما يلي:

• مقياس داخلي
• طوله
• معدل الانخفاض
• خصائص المبرد
• درجة الحرارة
• الخصائص السطحية الداخلية
• البنادق والتجهيزات

وللاطلاع على نهج حسابي مفصل، انظر:

Liquid cooling Hose Pressure drop: How to Calculate and Control it in AI Data Centers .

6. Do not Treat the Hose as a Passive component

In an AI GPU cooling cycle, the hose is not simply a flexible section of pipe.

ويمكن أن تؤثر مواده وتشييده على قدرة الضغط والمرونة والتوافق الكيميائي وسلوك التركيب.

ويجب أن تستوعب الخرطوم أيضا العلاقة المادية بين المكونات.

ويكتسب ذلك أهمية خاصة في الخواديم الكثيفة لنظام الأفضليات المعمم التي يمكن أن توجد فيها وصلات قريبة من نماذج الذاكرة، واللوحات الباردة، والمجلات، وغيرها من المعدات.

7 - التوافق المادي مع المبرد

وينبغي تقييم التوافق المبرد قبل وضع الصيغة النهائية لمواد الخرطوم.

وتبعاً للنظام، يمكن للمهندسين أن ينظروا في مواد من قبيل الإدارة البيئية أو السيليكون أو PTFE أو الإنشاءات القائمة على أساس بي.

ويتوقف الاختيار المناسب على الكيمياء المبردة الفعلية وظروف التشغيل.

وينبغي أن يُنظر في اختيار المواد أكثر من الاسم الكيميائي للمبرد، كما أن اشتراطات التمهيد والتركيز والتعرض والتنظيف في النظم يمكن أن تكون مهمة.

انظر:

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

8. EPDM Hoses for GPU cooling Applications

ويُنظر عموماً في الإدارة البيئية لإدارة المحتوى في المؤسسة من أجل التطبيقات التي تتسم فيها المرونة ومقاومة درجة الحرارة والتوافق المبرد بالأهمية.

وتتوقف ملاءمتها على البيئة المبردة والتشغيلية الفعلية.

وفيما يتعلق بالتطبيقات التي يكون فيها البناء المطاطي مناسبا، يمكن للإدارة البيئية أن توفر توازنا عمليا بين المرونة والأداء الميكانيكي.

وينبغي أن يستند اختيار المواد على نحو أكثر تفصيلا دائما إلى الاحتياجات الفعلية للنظام بدلا من الاسم المادي وحده.

9. Silicone Hoses من أجل موظفي وحدة الخدمات العامة

ويمكن أن توفر خراطيم سيليكون مرونة مفيدة لبيئة المحار المدمجة.

ويمكن أن يكون ذلك ذا قيمة عندما يلزم أن تستوعب مسارات الخراطيم حيزا محدودا للتركيب أو وصول معدات متكررة.

غير أنه لا ينبغي اختيار السيليكون لمجرد أنه مرن.

وينبغي للمهندسين أيضاً أن يقيّموا الضغط، ودرجة الحرارة، والتوافق المبرد، والقابلية للتحمل، والبناء المحدد للخراطة.

10 - PTFE and PFA for More demanding Applications

ويمكن النظر في هوايات Fluoropolymer such as PTFE and PFA عندما تكون المقاومة الكيميائية والتنظيف عاملين هامين للاختيار.

وخصائصها الميكانيكية تختلف عن هوايات المطاط التقليدية، لذا يجب أن يأخذ تصميم المسارات والتجمعات في الاعتبار البناء المحدد.

وللاطلاع على مقارنة مباشرة، انظر:

ما هو الفرق؟ .

11 - درجة الحرارة ليست فقط الاعتبارات الحرارية

وعندما يختار المهندسون خرطوم التبريد في نظام الأفضليات المعمم، ينبغي أن ينظروا في مدى درجات الحرارة الكاملة بدلا من درجة الحرارة التشغيلية العادية فقط.

وقد يشمل النطاق ذو الصلة ما يلي:

• درجة حرارة التشغيل العادية
• شروط البدء
• شروط الإغلاق
• التغيرات في درجة الحرارة المحيطة
• ظروف التشغيل الشاذة المحتملة

ويمكن أن تتغير خصائص المواد بدرجات حرارة، بحيث ينبغي أن تغطي مواصفات الخرطوم المنطبقة نطاق التشغيل الفعلي.

12. Pressure Rating must Match the Real System

وضغط النظام الاسمي ليس بالضرورة قيمة الضغط الوحيدة التي تهم.

وينبغي للمهندسين أن ينظروا في الضغط التشغيلي وتقلبات الضغط وهامش الأمان المنطبق.

وينبغي تقييم تجميع الخواتم - بما في ذلك الخرطوم والتجهيزات وأسلوب الاتصال - كجمعية كاملة.

لمزيد من المعلومات:

Liquid cooling Hose Pressure Rating: How Much Pressure does an AI Data Center Hose Need? .

13. Hose Reinforcement Can Affect GPU cooling Performance

إن إعادة الإنفاذ جزء هام من بناء الخنازير.

ورهنا بالتصميم، يمكن للتعزيز أن يؤثر على القدرة على الضغط، والاستقرار البعدي، والسلوك الميكانيكي.

غير أن التعزيز الأقوى لا يعني تلقائياً وجود خرطوم أفضل لكل طلب.

ويجب أن تكون التعزيزات مناسبة للضغط والمرونة ومتطلبات تحديد المسارات في حلقة التبريد التابعة للاتحاد.

انظر:

How Hose Reinforcement Affects Liquid cooling System Performance .

14. Bend Radius is Critical in Dense GPU Servers

ويمكن للخواديم الداخلية التابعة لمحطة GPU أن تترك حيزاً محدوداً لتحديد مسارات الخرطوم.

قد تحتاج خرطوم إلى أن تحوّل حول لوحة باردة، أو مزيّف أو عنصر آخر دون أن يتجاوز نصف قطرها الأدنى.

فإجبار الخرطوم على شدّة يمكن أن يخلق تشوهات محلية وقد يؤثر على السلامة الميكانيكية والتدفق المبرد.

انظر:

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

15. Avoid Kinks and Excesive Bending

الكنز هو أكثر من مشكلة تجميلية

ويمكنها أن تقلل من منطقة التدفق الداخلي الفعالة وتستحدث تشوهات ميكانيكية مركزة.

ومن ثم، ينبغي أن يُستخدم التنقيب المنحنى السلس وأن يتجنب إكراه الخرطوم على التحول الحاد.

وهناك توجيهات إضافية متاحة في:

سائل التبريد الهوائي: كيفية تجنب النكات والوصايا المفرطة .

16- المسائل المتعلقة بالتشكيل

الخرطوم نفسه هو جزء واحد فقط من الصلة

ويمكن أن تشمل مجموعة كاملة من خراطيم التبريد التابعة للوحدة ما يلي:

• Hose
• النهاية
• الربط السريع
• العناصر الملاحية
• نظام الضبط الآلي أو الميكانيكي

وينبغي النظر في توافق هذه المكونات معا.

ولا يزال يمكن أن يكون للخراطيم المختارة على نحو سليم صلة لا يمكن الاعتماد عليها إذا كانت طريقة التجهيز أو التجمع غير ملائمة.

17 - الروابط القائمة بين قاعدة البيانات الموحدة في نظام الأفضليات المعمم

ويمكن أن تكون وصلات البرمجيات الموحدة مفيدة عندما تكون هناك حاجة إلى خدمات معدات متكررة أو وصلات نموذجية.

ويمكنها تبسيط عملية فصل دوائر التبريد أثناء صيانة الخواديم.

ومع ذلك، يجب ألا يفرض مسار الخرطوم تحميلات جانبية غير ضرورية أو أن ينحني مباشرة عند الانقلاب.

انظر:

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

18. Hose Length should be Deliberate

وقد تتعرض خرطوم قصير جدا للتوتر أثناء التركيب.

ويمكن للخراطيم التي طال أمدها بشكل مفرط أن تخلق حلقات غير ضرورية، وفقدان للضغط، وصعوبات في الصيانة.

وينبغي أن يوفر الطول المفضّل مخصصات كافية لتلبية الاحتياجات الفعلية من خدمات الهندسة والمعدات.

19 - الرواسب Around Cold Plates

الإتصالات باللوحات الباردة غالبا ما تجلس في منطقة مقيدة بشدة

ينبغي للخرطوم أن يقترب من الصلة دون أن يخلق الإفراط في الرنين أو التلوي.

وحيثما تكون عدة لوحات باردة متصلة في نفس المنطقة، ينبغي أن ينظر التوجيه أيضاً في إمكانية الاتصال بالطوائف من أجل الحصول على الصيانة في المستقبل.

20. Manifold-to-Server الارتباطات

وصلات متعددة يمكن أن تركز عدة هوايات في منطقة صغيرة.

هذا يخلق حاجة للطرق المنظمة

وينبغي أن يشكل التصميم ما يلي:

• التباعد
• مقياس الحرارة
• نصف قطري
• التوجيه في إطار قاعدة البيانات الموحدة
• الوصول إلى الخدمات
• الحركة المحتملة للخراطيم

21. Hose Routing should not Interfere with Air flow components

وحتى في خادم مغطى بالسائل، قد لا تزال هناك حاجة إلى الحركة الجوية للعناصر الأخرى.

ولذلك ينبغي أن تتفادى مسارات الهوس إعاقة غير ضرورية للمعجبين والمنافذ وغيرها من مسارات التدفق الجوي حيث تظل هذه الطرق جزءا من هيكل الخادم.

22. Keep the cooling Path Serviceable

وتحتاج خواديم وحدة التقييم العالمي إلى الصيانة واستبدال العناصر.

ومن ثم، ينبغي أن يوفر طريق الخراطيم ما يكفي من إمكانية الوصول إلى قطع الاتصالات، والتفتيش، وإعادة تركيب وصلة التبريد.

والطريق المدمج الذي لا يمكن خدمته بأمان ليس بالضرورة تصميما فعالا.

23 - النظر في حركة الصيانة ذات الصلة

وعندما يُفتح خادم GPU أو يُزال عنصر ما، يجوز للخراطيم ذات الصلة أن تتحرك مؤقتا.

يجب أن تتسامح الجمعية إجراءات الخدمة المتوقعة دون إكراه الخرطوم على توتر حاد أو مفرط

وفي الحالات التي تكون فيها الحركة هامة، ينبغي تصميم طول الخواتم والطرق وفقا لذلك.

24 - متطلبات التنظيف

ويمكن أن تكون لنظم التبريد السائل متطلبات نظيفة محددة حسب الطلب وثغرة التبريد.

وقد تكون المواد الساخنة، وعملية التصنيع، والتجمع، والتغليف، كلها ذات صلة.

وفيما يتعلق بالتطبيقات التي تكون فيها مراقبة التلوث هامة، ينبغي للمهندسين أن يحصلوا على المعلومات الملائمة من مورد الخرطوم.

25 - ينبغي للتشييد الساخن أن يطابق الطلب

ولا يوجد بناء خرطوم واحد مثالي لكل نظام لتبريد اليورانيوم العام.

وقد ينطوي الاختيار على توازن بين:

الاحتياجات	الهندسة
Flow	مقياس داخلي ومقاومة هيدروليكية
الضغط	التشييد والتعزيز
درجة الحرارة	نطاق التشغيل المادي
رائع	التوافق الكيميائي
Routing	المرونة والحد الأدنى للأشعة
الروابط	التأقلم والتواؤم بين الاحتياجات
الصيانة	الوصول إلى الخدمات وتصميم الاتصالات

26. Do not Select a Hose from Diameter Alone

مطابقة هويّة هويّة لحجم الاتصال هي نقطة البداية فقط

ويجب أيضا أن تلبي الخرطوم المختارة احتياجات التدفق، ومتطلبات الضغط، والتوافق المبرد، وقابلية التركيب.

This is particularly مهم عندما يبرد GPU وللنظام طلب تدفق مرتفع أو قيود ضيقة.

27- النظر في جمعية هوس كاملة

وبالنسبة للعديد من تطبيقات الخواديم التي تستخدمها منظمة العفو الدولية، فإن المنتج العملي ليس مجرد طول خرطوم.

إنها تجمع خرطوم كامل

وقد تشمل هذه التجمعات تجهيزات نهائية محددة، وتركيبات مقروءة، وبنات، وتوجهات، وطولات محددة.

ولذلك، ينبغي أن ينظر الاستعراض الهندسي في التجمع الكامل بدلا من تقييم أنبوب الخرطوم بصورة مستقلة.

28 - ينبغي التحقق من الضغط والتدفق بعد انعقاد الجمعية

وعندما تُنتج الجمعية الجمركية، ينبغي تقييم التشكيلة النهائية استنادا إلى المتطلبات الهندسية المنطبقة.

ورهنا بالتطبيق، يمكن أن يشمل ذلك اختبار الضغط واختبار التسرب والتفتيش البعدي.

وينبغي تحديد متطلبات الاختبار وفقاً لمواصفات نظام التبريد وإجراءات الجودة المنطبقة.

انظر:

Liquid cooling Hose Assembly Testing: Pressure, Leak and Performance checks .

29. A Practical Selection checklist for AI GPU Servers

البارامترات	المسائل المعروضة على
رائع	ما السائل الذي سيحمله الخرطوم؟
معدل الانخفاض	ما التدفق المبرد المطلوب؟
مقياس داخلي	هل يمكن للخراطيم أن توفر التدفق المطلوب دون فقدان ضغط مفرط؟
الضغط	هل تجمع الخرطوم يفي بشروط الضغط المطلوبة؟
درجة الحرارة	هل تغطي المواد مدى التشغيل الفعلي؟
المواد	هل الخرطوم متوافق مع المبرد و متطلبات النظام؟
نصف قطري	هل يمكن توجيه الخرطوم في الفضاء المتاح؟
الروابط	هَلْ تَتّفقُ تركيباتَ و قِبَلاتِ UQD؟
Length	هل الخردة طويلة بما فيه الكفاية بدون حزمة مفرطة؟
الصيانة	هل يمكن للفنيين الوصول وخدمة الاتصالات؟

30. Common Hose أخطاء الاختيار

ويمكن تجنب عدة أخطاء بتقييم نظام التبريد قبل شراء الخرطوم.

• اختيار خرطوم مبني فقط على مقياس الاتصال
• فقدان الضغط
• المبرد المشتعل التوافق
• بإستخدام رقعة غير مناسبة
• اختراق طول خرطوم مفرط
• التوافق
• عدم النظر في إمكانية الوصول إلى الصيانة
• تقييم الخرطوم ولكن ليس التجمع الكامل

ونوقش المزيد من الأمثلة في ما يلي:

الأخطاء المشتركة عند اختيار هوس التبريد السائل لمراكز بيانات AI .

31. How CJAN Liquid cooling Hoses Fit AI GPU Applications

وتضع الشبكة حلولا مرنة للخراطيم من أجل تطبيقات التبريد السائل حيث يلزم النظر معا في التوافق المادي، ومتطلبات التدفق، وأداء الضغط، ومرونة تحديد المسارات، وتشكيلة الاتصال.

وتشمل منتجات خراطيم التبريد السائلة ذات الصلة بالشبكة:

• LCH Liquid cooling Hose
• LCH-SD
• LCH-SDS

وينبغي تحديد المنتج والتشييد المناسبين من المتطلبات الفعلية للتبريد والضغط ودرجات الحرارة والتدفق والطرق والارتباط.

انظر استعراض الطلب:

CJAN Liquid Coling Solutions .

32. AI GPU Coling Requires a System-Level Approach

ينبغي النظر في خرطوم التبريد جنباً إلى جنب مع اللوحة الباردة، المزيجات، وحدة مكافحة التدوير، التجميل والمبردات.

ويمكن أن يؤثر تغيير عنصر واحد على احتياجات الآخرين.

فعلى سبيل المثال، قد تؤثر زيادة التدفق المبرد المطلوب على مقياس الخرطوم، وقد يؤثر مقياس أكبر على الحيز المخصص للطرقات، وقد يؤثر المبرد على اختيار المواد، وقد يؤثر ترتيب اتصال مختلف على طول الخرطوم وشعوب النحاس.

وهذا هو السبب في أن اختيار الخواتم هو أفضل طريقة للتعامل مع التمرين الهندسي بدلا من مجرد البحث عن المنتجات.

33 - خاتمة

وتؤدي خراطيم التبريد السائلة دوراً هاماً في الإدارة الحرارية لخادم وحدة التقييم العالمي.

وتحتاج الخرطوم الصحيح إلى تحمل التدفق المبرد المطلوب بينما تعمل في ظروف الضغط ودرجات الحرارة المحددة، كما يجب أن تكون متوافقة مع المبرد والمناسب لبيئة التركيب المادي.

بالنسبة لخواديم وحدة التقييم العالمي، ينبغي للمهندسين تقييم ما يلي:

• التوافق المبرد
• معدل التدفق المطلوب
• مقياس داخلي
• هبوط الضغط
• تقدير الضغط
• درجة حرارة التشغيل
• مواد ساخنة
• التعزيز
• الحد الأدنى لنصف النحل
• طوله
• التأقلم والتواؤم بين الاحتياجات
• الوصول إلى الصيانة
• متطلبات اختبار الجمعية العامة

وفي البنية التحتية العالية الكثافة، فإن خرطوم التبريد الموثوق به ليس مجرد أنبوب مرن بين عنصرين، بل هو جزء من الهيكل الهيدروليكي والميكانيكي والخدمي لنظام التبريد.

تعلم المزيد حلول خرطوم التبريد السائل CJAN .