냉각수 분배 장치(CDU)용 파이프 피팅: 구매자 가이드

CDU 냉각 프로젝트에서 대부분의 조달 실수는 펌프나 열교환기 수준에서 발생하지 않습니다. 이러한 문제는 아무도 의심하지 않는 엘보우 피팅 -, CDU 포트와 일치하지 않는 감속기 사양, 더 저렴한 대안으로 교체되어 3개월 후 펌프 전환 중에 역류를 일으킨 체크 밸브에서 발생합니다.

이 가이드는 CDU-기반 액체 냉각에 이미 익숙하고 자신 있고 구체적인 구성 요소 결정을 내려야 하는 엔지니어와 구매자를 위해 작성되었으며 - CDU가 무엇인지 배우는 사람을 대상으로 작성되지 않았습니다.

 

 

냉각수 분배 장치 CDU 스테인레스 스틸 배관 밸브 피팅

 

피팅이 사람들의 기대보다 CDU 신뢰성을 더 잘 정의하는 이유

 

CDU(냉각수 분배 장치)는 시설의 냉각수 인프라와 서버를 직접 냉각하는 보조 루프 사이의 유압 브리지입니다. 단일 CDU 스키드 내부에는 펌프, 판형 열 교환기, 센서, 제어 밸브, 격리 밸브, 유니온 및 어댑터 -가 모두 하루 24시간 연속 압력 하에서 작동하는 소형 배관 어셈블리를 통해 연결되어 있습니다.

이제 랙 밀도는 AI 작업 부하의 경우 랙당 40kW를 초과하고 - NVIDIA GB200 클러스터와 같은 GPU 집약적 구성의 경우 100kW를 초과합니다. - 내부적으로 부식되거나 일관되지 않게 밀봉되거나 시스템이 설계되지 않은 압력 강하를 생성하는 피팅에 대한 허용 오차는 없습니다. 부속품이 인프라를 지원하지 않습니다. 그들은 인프라입니다.

 

CDU 내부의 4개 연결 영역(및 각 영역에 필요한 사항)

CDU 피팅을 이해하는 것은 단일 CDU에 서로 다른 압력, 유지 관리성 및 재료 요구 사항이 있는 최소 4개의 수력학적으로 구별되는 영역이 포함되어 있다는 것을 이해하는 것에서 시작됩니다.

 

구역 1 - 1차측 인터페이스(방수 입구/출구)

이곳은 CDU가 건물의 냉수 공급 장치에 연결되는 곳입니다. 여기 헤더는 일반적으로 2-인치에서 4-인치 OD를 실행합니다. 영구 조인트는 맞대기 용접 피팅을 사용합니다. 서비스 가능한 액세스 포인트는 Tri-Clamp 연결을 사용하므로 유지 관리 팀이 파이프를 절단하지 않고도 연결을 끊을 수 있습니다.

플랜지형 볼 밸브는 이 인터페이스에서 표준 격리 선택입니다. 플랜지 연결은 대구경 파이프 이동의 기계적 응력을 처리하고 -전체 내경 설계로 기본 루프 전체에서 압력 강하를 최소화합니다. 여기에서 316L 스테인리스강을 지정합니다. - 시설 물의 화학적 성질은 종종 2차 루프보다 덜 제어되며, 316L의 몰리브덴 함량이 높을수록 10년의 사용 수명 동안 염화물 유발 피팅에 대한 저항성이 크게 향상됩니다.-

 

구역 2 - 내부 CDU 배관(펌프, 열교환기, 필터 어셈블리)

이는 구성 요소가 가장 많이 밀집된-영역입니다. 펌프는 유압 효율적이고 서비스 가능해야 하는 레이아웃의 일련의 단기 실행 피팅 - 엘보우, 티, 리듀서, 유니온 및 어댑터 -를 통해 열 교환기, 필터, 센서 및 매니폴드에 연결됩니다.

A 스테인레스 스틸 체크 밸브이 구역의 펌프 배출 지점에서는{0}}협상이 불가능합니다. CDU가 중복성을 위해 이중 펌프를 실행하는 경우(가동 시간-중요한 배포의 표준 관행), 대기 펌프의 실패 또는 누락된 체크 밸브는 활성 펌프가 증가하는 순간 비활성 장치를 통한 역류를 허용합니다. 실제로 이로 인해 전체 2차 루프에 압력 불안정이 발생하고 잘못된 누출 경고 또는 유량 센서 오류가 발생할 수 있습니다. 낮은 저항 냉각 루프의 경우 펌프 곡선(- 일반적으로 0.5 ~ 1.0 PSI)과 일치하는 크래킹 압력을 갖는 스프링-장착식 스테인리스강 체크 밸브를 지정하세요.-

BSPP(British Standard Pipe Parallel) 스레드 어댑터는 유럽 및 아시아 CDU 제조업체를 위한 이 영역의 주요 연결 표준입니다. NPT(National Pipe Taper)는 북미 장비에 일반적입니다. ORB(O-Ring Boss) 피팅은 나사 실런트가 없는-반복 가능한 씰이 필요한 정밀-가공 매니폴드 포트에 나타납니다. - 혼합 스레드 제품군을 주문하기 전에 CDU 제조업체가 어떤 표준을 사용하는지 확인하십시오. 누출 지점과 조립 복잡성을 추가하는 어댑터 스택이 필요합니다.

 

구역 3 - 계측 포트(압력, 온도, 흐름)

모든 CDU에는 펌프 전후의 센서 포트 - 압력 게이지, 공급 및 회수 라인의 온도 센서, 보조 루프의 유량계가 있습니다. 이러한 연결은 거의 보편적으로 스레드되어 있으며(시장에 따라 NPT 또는 BSPP) 시운전 중 시간 압박을 받고 설치되고 토크가 거의 다시 발생하지 않기 때문에 놀라울 정도로 일반적인 필드 누출 원인입니다.-

센서 포트를 메인 라인에 맞게 조정하는 데 사용되는 파이프 니플 - 짧은 나사식 확장 -이 여기서 가장 적합한 장치입니다. 전체 재료 추적성 문서(EN 10204 3.1 인증서)와 함께 316L에 지정하십시오. 탈이온수 시스템에서는 잘못된 합금으로 인한 미량 오염이라도 18개월 이내에 센서 포트에서 공식 부식을 일으킬 수 있습니다.

 

영역 4 - 2차측 분배(랙 매니폴드에 대한 CDU 배출구)

CDU에서 냉각수는 공급 및 회수 헤더를 통해 서버 랙 매니폴드로 이동합니다. 냉각수는 CPU 및 GPU -에 직접적으로 위치하는 냉각판 -에 도달하기 전에 여과 지점을 통과해야 합니다. 이곳은SS Y 스트레이너(스테인리스강 소재의 Y-형 스트레이너)가 그 자리를 차지합니다.

CDU 보조 배출구에 설치된 AY 스트레이너는 미립자가 냉각판 및 빠른 분리 피팅의 좁은 통로에 도달하기 전에 포집합니다.- 고성능-칩 시스템에 직접 연결되는--성능의 냉각판 채널 폭은 0.5mm만큼 작을 수 있습니다. 잘못된 크기의 단일 파편 입자는 전체 GPU 냉각판으로의 흐름을 제한하여 접합 온도가 이미 급등할 때까지 열 센서가 포착하지 못할 수 있는 국부적인 핫스팟을 생성할 수 있습니다. 메쉬 크기 선택이 중요합니다. 냉각 루프의 경우 일반적으로 40-60메시가 사용되어 잔해 포집과 압력 강하의 균형을 맞춥니다.

랙 연결 지점의 저-난류 빠른 분리 피팅은 국지적인 압력 스파이크를 줄입니다. - 핫스왑 작업 중 냉각수 방출을 방지하기 위해 블라인드-결합 또는 건식 브레이크 설계를 지정합니다-.

 

Leadtek SS Y 스트레이너

 

재료 선택: CDU 응용 분야의 304 대 316L

 

업계에서는 세 가지 구체적인 이유 때문에 CDU-인접 피팅용으로 316L 스테인리스강을 주로 선택했습니다.

1. 탈이온수 호환성.직접-칩 냉각에 사용되는 DI 수는 금속에 공격적입니다. 표면에서 이온을 적극적으로 침출하며, 316L의 낮은 탄소 함량과 높은 몰리브덴 함량으로 인해 DI 수로 인해 다년간의 서비스 주기에 걸쳐 촉진되는 공식 및 틈새 부식에 대한 저항성이 훨씬 더 높아졌습니다.

2. 글리콜 혼합물 호환성.25% 에틸렌 글리콜/물(EGW)을 사용하는 혼합 CPU/GPU 환경의 경우 316L은 열 순환이 가장 심각한 열 교환기 인터페이스에서 더 나은 내식성을 제공합니다.

3. 재료 추적성.실제로 304 이하의{3}}등급 합금-인 316L로 표시된 위조 스테인레스 피팅 - 제품은 산업 공급망에서 문서화된 문제입니다. CDU 루프에서는 외부 증상이 나타나기 전 12~24개월에 걸쳐 잘못된 합금이 내부에서 부식됩니다. 공급업체로부터 EN 10204 3.1 공장 인증서와 PMI(Positive Material Identification) 테스트 문서가 필요합니다. 이는 미션 크리티컬 냉각 인프라의 경우 선택사항이 아닙니다.{11}}

304 스테인리스는 물의 화학적 성질이 제어되고 염화물 수준이 모니터링되는 시설측 냉수 배관에 여전히 적합합니다. - 의미 있는 신뢰성 저하 없이 해당 구역에서 의미 있는 비용 절감을 제공합니다-.

 

실행 가능한 구매 체크리스트

 

CDU 피팅을 주문하기 전에 다음을 확인하십시오.

• 1차측 포트 크기 및 연결 표준- 플랜지 등급, OD 및 페이싱 표준(ASME/EN/JIS)
• 내부 스레드 표준- 펌프 및 센서 포트용 BSPP, NPT 또는 ORB
• 냉각수 화학- DI 물, EGW 비율 또는 기타 유체; 재료 등급 및 개스킷 선택을 결정합니다.
• 사용압력범위- 보조 루프는 일반적으로 3~10bar에서 실행됩니다. 안전 여유가 있는 피팅 압력 등급 확인
• 유지보수 액세스 포인트- 도구가 필요 없는 분해를 위해 트라이-클램프가-필요한 조인트를 식별합니다.
• 재료 문서화-에는 316L 구성요소에 대한 EN 10204 3.1 인증서 및 PMI 테스트 보고서가 필요합니다.
• 스트레이너 메쉬 사양- 특정 서버 플랫폼의 냉각판 채널 치수와 일치

 

FAQ

 

Q: 비용 절감을 위해 CDU 설치의 기본 루프에 탄소강 피팅을 사용할 수 있습니까?

탄소강은 CDU 기본 루프에 권장되지 않습니다. 화학적으로 처리된 폐쇄형 냉수 시스템에서도 탄소강은 시간이 지남에 따라 산화철 입자를 생성합니다. 이 미립자는 열 교환기를 통해 이동하여 2차 루프를 오염시켜 냉각판을 막고 센서를 오염시킬 수 있습니다. 시스템 플러시, 냉각판 청소 및 잠재적인 서버 가동 중지 시간을 포함한 오염 이벤트 -의 수명 주기 비용-은 피팅에 대한 초기 비용 절감액을 훨씬 초과합니다.

Q: 스테인레스 스틸 체크 밸브를 펌프 곡선과 일치시켜야 하는 이유는 무엇입니까?

크래킹 압력이 너무 높은 체크 밸브는-낮은 유량에서 완전히 열리지 않아 불필요한 제한과 열이 추가됩니다. 크래킹 압력이 너무 낮은-경우 정상적인 작동 조건에서 - 빠르게 열리고 닫히는 소리가 떨려 - 압력 진동과 시트 마모 가속화를 일으킬 수 있습니다. CDU 펌프 공급업체는 유량-대-압력 곡선을 제공해야 합니다. 체크 밸브 크래킹 압력을 펌프 작동 범위의 하한에 맞추십시오.

Q: CDU 보조 루프의 Y 스트레이너를 얼마나 자주 검사해야 합니까?

새 시스템 시운전의 경우 처음 72시간 작동 후 스트레이너를 검사하고 청소하십시오. - 초기 시스템 세척으로 스트레이너에 걸린 제조 잔해물이 제거됩니다. 그 후, 보조 루프가 높은 유속으로 지속적으로 실행되는 AI 워크로드 환경에서는 분기별 검사가 표준입니다. 각 검사 시 스트레이너 전체의 차압을 기록하십시오. 상승하는 ΔP 추세는 요소가 완전히 차단되기 전에 축적되었음을 나타냅니다.

Q: 탈이온수 CDU 루프의 Tri-클램프 피팅에는 어떤 개스킷 재료를 사용해야 합니까?

EPDM과 PTFE가 모두 적합합니다. EPDM은 열 순환을 잘 처리하며 대부분의 글리콜 혼합물과 호환됩니다. PTFE는 화학적으로 불활성이며 냉각수 첨가제가 불확실하거나 시스템 수명에 걸쳐 변화할 때 더 안전한 선택입니다. 확장된 DI 수 서비스에는 Buna{3}}N(NBR)을 사용하지 마세요. - 시간이 지남에 따라 부풀어오르고 클램프 씰이 손상될 수 있습니다.

Q: 어댑터를 사용하여 동일한 CDU 배관 어셈블리 내에서 BSPP와 NPT 피팅을 혼합하는 것이 허용됩니까?

실행 가능하지만 선호되지는 않습니다. 모든 어댑터 스택은 잠재적인 누출 지점을 추가하고 설치 및 유지 관리 중에 조립 시간을 늘립니다. 가능하다면 내부 CDU 어셈블리를 단일 스레드 시스템으로 표준화하고 다른 표준을 사용하는 장비와의 인터페이스 지점에서 단일 어댑터를 사용하십시오. CDU 제조업체와 센서 공급업체가 서로 다른 스레드 제품군을 사용하는 경우 기성 어댑터 체인이 아닌 가공된 어댑터 블록을 사용하여 포트 수준에서 문제를 해결하세요.-