随着人工智能(AI)应用在全球迅速发展,信息设备制造商不断推出新一代的中央处理器(CPU)和图形处理器(GPU),以满足日益增长的多样计算需求和支持AI计算能力的需求。虽然这些发展提高了数据可及性和实时数据处理能力,但它们也为数据中心带来了新的挑战—冷却能力和能源效率。
数据中心使用的传统风冷散热方式,例如风扇系统或机房空调 (CRAC)系统,散热能力在300W至800W,使得电能使用效率 (PUE) *数值维持在接近2的范围。随着先进平台的发展,热设计功率 (TDP)*上升到700W至2700W,导致CPU和GPU工作温度的增加。增加的热能输出可能导致过热、性能下降、以及产生故障的风险,仅靠风冷散热难以满足未来数据中心的散热需求。
液体冷却在近年成为应对数据中心功率密度增加的有效散热解决方案,能够提高能源效率,达成接近1的PUE值。液体冷却主要有两种架构:直接液体冷却和浸没式冷却。在液体冷却系统中,冷却液分配单元 (Coolant Distribution Unit,CDU) 或储液器和泵送单元 (Reservoir and Pumping Unit,RPU),由水泵、换热器、冷却液储罐、阀门、控制器以及多种传感器等组件组成,在散热和换热上扮演关键的角色。冷却液分配单元在服务器机架或机箱内的闭环系统中,监测冷却液关键参数,例如温度和压力,以循环、调节冷却液或水,为服务器等IT设备有效散热。
* 电能使用效率 (Power Usage Efficiency,PUE):PUE=数据中心总能耗 / IT设备能耗,是数据中心设施总能耗与 IT 设备能耗之比值。例如,PUE1.5表示IT设备每使用一个单位能耗,整个数据中心就会消耗1.5个单位能耗。这意味着有50%的能耗来自非IT设备的基础设施,例如冷却、照明和其他耗电的开销。
* 热设计功耗 (Thermal Design Power,TDP):TDP 是计算机或 CPU、GPU等设备产生的最大热量(以瓦特为单位)。冷却系统应该设计成能够在此工作负载下进行散热。
为了确保散热效率和系统运作安全,液体冷却回路需要安装关键传感器,包括压力传感器和温度传感器。这些传感器被安装在水泵前后,以及管路入水口和出水口处等关键位置,使CDU能够根据传感器提供的实时数据,精准调节冷却液流量。压力传感器协助冷却回路内的冷却液流动均匀一致,防止导致过热和降低冷却效率的堵塞状况发生;温度传感器则负责监测冷却液温度,帮助CDU有效调节流体温度和流量。
兴勤提供一系列压力和温度量测方案,以满足数据中心液冷系统的特定要求。两种量测功能共有以下三种结构方案,能满足设计上的灵活性:独立的压力传感器、温度与压力集成一体的传感器,以及独立的温度传感器。这些传感器外壳材质选用不锈钢,与数据中心液体冷却系统常用的冷却液介质兼容性佳。
压力传感器 | 压力与温度一体传感器 |
压力传感器 /压力与温度一体传感器
兴勤的压力传感器能够提供准确、可靠的压力量测。它采用陶瓷电容式传感技术和专用集成电路 (ASIC) 信号调节,可校准和补偿测量数据,以确保传输正确的输出信号。在相同的压力传感技术基础之上,压力与温度一体传感器将负温度系数热敏电阻与压力传感器集成,提供紧凑而坚固的双参数侦测方案。二合一传感器可在帮助CDU达成精准调节流量的同时,减少液体冷却系统所需的零件数量,节省系统空间。
传感器的特点
● 坚固的结构设计
● 多种压力端口尺寸(公头):M12 x 1.25、M10 x 1.0、3/8”-24 UNF-2A、G1/4”(螺纹尺寸可定制)
● 可选择表压力或绝对压力
● 压力量测范围:0 bar至20 bar(最高 40 bar)
● 工作温度范围:-40°C至+125°C
● 输出信号:模拟信号0.5V-4.5V
● 静态精度(@5Vdc):±0.5% FS
● 压力与温度一体传感器:在紧凑封装中实现同时量测压力和温度;NTC热敏电阻的阻值、阻值公差和 R/T 特性均可客制
NTC温度传感器 (a) | NTC温度传感器 (b) | NTC温度传感器 (c) |
NTC温度传感器 (d) | NTC温度传感器 (e) |
兴勤开发一系列适合直接与水流接触的浸没式NTC温度传感器,此系列可满足各种安装要求,具有测温精度高、热响应时间快速(<3秒)、耐腐蚀和稳定性佳的优点,且传感器的外壳材料、连接器、线材和 O型密封圈都可以根据需求进行客制。
(a) 此款温度传感器响应快速,螺纹规格为G 1/8'',具有内置的连接器。
(b) 此款温度传感器头部较小,反应快速,螺纹规格为G 1/4'',外壳材质为316不锈钢。
(c) 此款温度传感器的推入式安装设计,提供客户另一种安装方式的选择。
(d) 阶梯型的头部设计,使此温度传感器能够快速响应( <2秒)。传感器可以根据安装需求,客制螺帽或卡扣等配件。
(e) 此款温度传感器提供安装上的弹性,客户可根据自己的设计需求选择安装方式。
带螺纹的白金温度传感器 | 白金温度传感器 |
白金温度传感器以其精度、准确性和卓越的稳定性而闻名。兴勤能够根据您的具体应用需求进行设计,将Pt100或Pt1000芯片封装在不锈钢外壳中,并且可选择是否需要螺纹。
兴勤的压力侦测和温度侦测方案结构坚固且客制化程度高,能够满足数据中心液体冷却系统的严苛要求。
在产品概念阶段及早纳入压力传感器和温度传感器设计,充分利用兴勤传感器设计工程团队的专业知识,使传感器更好的融入您的设计项目。如果您需要样品或询问相关事宜,欢迎与兴勤业务人员及合格经销商联系。