隨著計(jì)算機(jī)和服務(wù)器制造商們開始采用液體冷卻系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以更高效的方式消除多余熱量,快速插拔接頭對此系統(tǒng)的性能發(fā)揮著重要的作用,并且不會對設(shè)備穩(wěn)定性或運(yùn)行能力造成負(fù)面影響。如何以高效、有效且安全的冷卻系統(tǒng)消除服務(wù)器散發(fā)的廢熱,在數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施計(jì)過程中越來越引起人們的關(guān)注。多數(shù)數(shù)據(jù)中心設(shè)施都采用大型空調(diào)系統(tǒng)和大量的循環(huán)空氣消除廢熱。但是以制冷空氣冷卻服務(wù)器的方法成本高、效率低。很多時(shí)候,電費(fèi)是數(shù)據(jù)中心的最大運(yùn)行開支。此外,計(jì)算機(jī)服務(wù)器運(yùn)行更快,數(shù)據(jù)中心機(jī)架密度更高,想通過氣流實(shí)現(xiàn)有效冷卻變得不太現(xiàn)實(shí)。
因此,服務(wù)器制造商們轉(zhuǎn)而采用液體冷卻系統(tǒng),試圖以更高效的方式消除熱量。這一理念其實(shí)并不新奇。早在20世紀(jì)60年代中期,第一臺超級計(jì)算機(jī)就已經(jīng)采用液體冷卻防止設(shè)備發(fā)生自毀。隨著計(jì)算機(jī)向著更高效的方向發(fā)展,并且所產(chǎn)生的廢熱越來越少,空氣冷卻開始變得實(shí)用起來。然而,當(dāng)今的微型處理芯片體積越來越小、功能達(dá)到了前所未有的強(qiáng)大,但與此同時(shí)所產(chǎn)生的熱量也越來越多。隨著CPU時(shí)鐘頻率和機(jī)架功率密度的提高,制造商們又再次選擇以液體冷卻方式消除余熱。另外,水性循環(huán)液體的去熱效率比氣流高30倍,因此采用液體冷卻能夠大大降低運(yùn)行成本。盡管液體冷卻的技術(shù)仍然在發(fā)展,如今的液體冷卻應(yīng)用正經(jīng)歷逐步調(diào)整,以適應(yīng)數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的需要,并且逐步模塊化以便于進(jìn)行維護(hù),實(shí)現(xiàn)和空氣冷卻系統(tǒng)一樣簡便,并防止在服務(wù)器更換時(shí)產(chǎn)生滴漏、泄漏或溢出。
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服務(wù)器用典型液體冷卻系統(tǒng)包括一塊板式熱交換器,直接安裝在服務(wù)器微型處理器、CPU或者其他熱量集中區(qū)域。熱交換器可以將CPU散發(fā)的熱量傳輸?shù)揭话阌伤鸵叶蓟旌弦航M成的循環(huán)液體上。溫度較低或者處于室溫的液體向板式熱交換器供應(yīng),吸收熱量后的液體則通過撓性管運(yùn)出。吸收熱量后的液體最終將流向中央液體-空氣或液體-液體熱交換器,該熱交換器可配有冷卻器系統(tǒng),有些型號也可能沒有冷卻器系統(tǒng)。關(guān)鍵部件液體冷卻系統(tǒng)有一樣關(guān)鍵部件——快速插拔接頭。這種快速插拔接頭將撓性管連接起來,撓性管的作用是將冷卻液輸送至各個(gè)服務(wù)器,并回收到服務(wù)器機(jī)架上的中央歧管,服務(wù)器機(jī)架最終和中央液體-空氣或液體-液體熱交換器相連。當(dāng)需要維護(hù)或更換服務(wù)器時(shí),接頭應(yīng)易于斷開,并且不會有冷卻液滴落或溢到敏感電子器件上。
在選擇服務(wù)器或其他高端計(jì)算機(jī)液體冷卻用快速插拔接頭時(shí),應(yīng)采用如下設(shè)計(jì)和性能,以確保可靠性、便利性和實(shí)惠性。
1. 可靠性 系統(tǒng)穩(wěn)定性是服務(wù)器設(shè)計(jì)者和數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商主要關(guān)注的問題。確保高可靠性的基本方法之一是當(dāng)主要部件發(fā)生故障時(shí),由備用部件代替。液體冷卻系統(tǒng)通常配有備用泵,用于防止發(fā)生循環(huán)液漏失。然而,冷卻系統(tǒng)中的各個(gè)快速插拔接頭卻成為一個(gè)故障點(diǎn)—— 也就是說,如果一個(gè)接頭失效,則冷卻液無法自動替補(bǔ)供應(yīng)。此外,泄漏還可能引起整個(gè)服務(wù)器機(jī)架發(fā)生故障。由此引發(fā)了人們對快速插拔接頭設(shè)計(jì)、構(gòu)造和質(zhì)量的高度關(guān)注。盡管液體冷卻系統(tǒng)中的溫度和壓力相當(dāng)?shù)停瑹o論是塑料還是金屬接頭都需要具備充分的可靠性,以確保連接穩(wěn)固,一次連接之后在數(shù)月或數(shù)年的時(shí)間里保持穩(wěn)固,并且容易斷開,不會有液體滴落或溢出。有些液體冷卻系統(tǒng)采用的是液壓行業(yè)的接頭,因?yàn)檫@種接頭給人更耐用的感覺。而事實(shí)上,這種接頭的密封件和內(nèi)置閥門并不適用于低壓場合,或者說并不適合要求一次連接后保持?jǐn)?shù)月或數(shù)年的應(yīng)用場合。因此在為液體冷卻系統(tǒng)選擇快速插拔接頭時(shí),應(yīng)確保所選接頭符合如下要求:
采用液體冷卻的計(jì)算機(jī)
■低壓應(yīng)用場合專用
■構(gòu)造優(yōu)良
■鎖緊機(jī)構(gòu)簡單、可靠(一鍵連接或扭鎖式,參見示例照片)
■采用耐用材料制成,所配的O型圈、內(nèi)置閥與冷卻介質(zhì)兼容。
2. 耐用性
對機(jī)械沖擊的抵抗能力以及整體耐久性是液體冷卻系統(tǒng)快速插拔接頭的重要特征。盡管并不需要經(jīng)常插拔這些接頭,但是系統(tǒng)設(shè)計(jì)者們常常不大愿意使用塑料接頭,因?yàn)樗麄兏杏X金屬接頭要更耐用些。然而在實(shí)際應(yīng)用中,如今采用工程聚合物制成的快速插拔接頭在低壓、中溫應(yīng)用場合中,例如電子設(shè)備液體冷卻,所具備的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止足夠的強(qiáng)度和耐用性。盡管金屬或塑料接頭都可以成功使用,但是這兩種材料的成本卻相差很大。
3.易用性
數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商希望能以簡單的方式將冷卻環(huán)路從服務(wù)器上斷開,并且不會有液體溢出。無論是一鍵連接或扭鎖式接頭,接頭上的閥門應(yīng)該在斷開時(shí)緊緊閉合,即使是在接連數(shù)月或數(shù)年之后,也應(yīng)該保持完好閉合。此外,塑料接頭的模制抓握表面更加柔軟、且更符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。因此與金屬接頭相比,塑料接頭更易于抓握。在冷卻系統(tǒng)中采用適當(dāng)?shù)目焖俨灏谓宇^能夠簡化維護(hù)和維修操作。對于慣于連接和斷開以太網(wǎng)連接和電源電纜的技術(shù)人員 而言,使用這種直觀設(shè)計(jì)的快速插拔接頭幾乎沒有什么問題。
4. “無滴漏插拔”能力快速插拔無滴漏接頭可以采用兩種類型的內(nèi)置閥,用于在斷開接頭時(shí)自動切斷液體流。其中一種為雙截止閥接頭,配有提升閥,用于收集接頭內(nèi)的少量液體。當(dāng)快速接頭斷開時(shí),液體有可能滴落,盡管泄漏量不大—可能僅僅是一兩滴
—但是這足以引起人們對電子設(shè)備周圍安全性或穩(wěn)定性的擔(dān)憂。與此相反,真正的無滴漏插拔接頭配有齊平端口閥門,僅僅會在閥體表面上形成一層冷卻液膜,因此能夠從根本上防止有冷卻液滴到重要部件上。因此,應(yīng)采用配有高精度內(nèi)置齊平端口閥門的接頭。要確保內(nèi)置閥在拔出接頭時(shí)能自動緊密閉合,即便是在保持打開狀態(tài)持續(xù)運(yùn)行數(shù)月或數(shù)年之后亦能自動緊密閉合,其材料的選擇和制造的質(zhì)量起到了很大的作用。金屬無滴漏插拔接頭、塑料無滴漏插拔接頭
5. 彈性密封
如上文所述,液體冷卻所用的接頭必須能夠長期保持連接狀態(tài),在插拔接頭時(shí)仍然性能優(yōu)越,保證冷卻液不會滴落或泄漏。制造或設(shè)計(jì)不當(dāng)?shù)拿芊饧赡軙l(fā)生故障,在拔出接頭時(shí)造成泄漏。密封件也應(yīng)當(dāng)和冷卻液兼容,這樣才能避免發(fā)生膨脹、收縮或者變形。在某些情況下,在可靠性要求較高的應(yīng)用場合,可能需要為接頭配置雙密封件,以提高密封能力。但是,雙密封件會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)摩擦力增大,如果設(shè)計(jì)不當(dāng),事實(shí)上反而會降低可靠性。
6. 材料兼容性
多數(shù)塑料和金屬與包括水和乙二醇混合液在內(nèi)的冷卻液是兼容的。但是,如果冷卻系統(tǒng)采用的是專用冷卻液,請務(wù)必確認(rèn)這種冷卻液是否與接頭本體、密封件、閥門和管道等兼容。選擇金屬接頭用于可能會和服務(wù)器機(jī)箱接觸的冷卻系統(tǒng)時(shí),必須特別小心,因?yàn)椴煌惖慕饘僖坏┙佑|可能會發(fā)生電解和腐蝕。
7. 實(shí)惠性
工程聚合物和金屬快速插拔接頭在實(shí)際性能上并無多大差別,但是在成本上卻相距甚遠(yuǎn)。當(dāng)您在成千上萬種接頭面前做出選擇,用于數(shù)據(jù)中心液體冷卻系統(tǒng)時(shí),即使是小小的差價(jià)累計(jì)起來也是一筆不小的數(shù)字。由金屬球頭-襯套液壓接頭演變而來的接頭并非是針對冷卻用途而專門設(shè)計(jì),因此可能會產(chǎn)生不必要的開支。但是在優(yōu)先選擇金屬快速插拔接頭的情況下,請尋找能夠提供各種冷卻專用金屬接頭的供應(yīng)商。
金屬接頭配有塑料閥門
結(jié)語
伴隨計(jì)算機(jī)芯片運(yùn)行速度的加快、數(shù)據(jù)中心機(jī)架密度的提高以及空氣冷卻成本的持續(xù)增加,如今,為計(jì)算機(jī)和服務(wù)器采用液體冷卻的式正變得越來越引人注目。隨著冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)的繼續(xù)發(fā)展,快速插拔接頭在冷卻系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用,而且在計(jì)算機(jī)可用性、操作人員便利性和整體性能等方面都做出了貢獻(xiàn)。應(yīng)根據(jù)7大特征對接頭進(jìn)行評估,即可靠性、耐用性、易用性、防溢能力、密封性、介質(zhì)兼容性以及實(shí)惠性,這樣才能確保所選接頭的長期性能。應(yīng)該選擇能夠提供各種塑料和金屬接頭,并且具有定制設(shè)計(jì)能力的接頭供應(yīng)商,這可以確保所選的接頭是最適合您的應(yīng)用需求的