Жидкие охлаждающие шланги для серверов AI GPU: инженерные соображения

Серверы AI GPU меняют тепловые требования современных дата-центров.

По мере увеличения плотности вычислений GPU количество тепла, которое должно быть удалено с каждого сервера, может стать трудно управляемым с помощью обычного воздушного охлаждения. Прямое жидкостное охлаждение обеспечивает способ более эффективного отвода тепла от мощных процессоров, но производительность контура охлаждения зависит от большего, чем у холодильной пластины или блока распределения охлаждающей жидкости.

Жидкий охлаждающий шланг также является частью системы термического управления.

Он соединяет компоненты, переносит охлаждающую жидкость, обеспечивает движение оборудования и обеспечивает гибкость, необходимую внутри плотной серверной среды.Если шланг неправильно указан или плохо маршрутизирован, возникающая проблема может выглядеть как проблема гидравлического, механического или технического обслуживания, а не как очевидная проблема шланга.

1.Почему серверы GPU требуют тщательного выбора хостинга

Современные серверы ИИ могут содержать несколько мощных графических процессоров, работающих в относительно небольшом физическом объеме.

Это создает несколько инженерных требований к системе охлаждения:

• Достаточный поток охлаждающей жидкости
• Контролируемая потеря давления
• Надежный теплообмен
• Стабильные соединения
• Компактная маршрутизация
• Доступность услуг

Шланг должен функционировать в рамках всех этих ограничений.

Аналогичным образом, шланг с подходящей химической стойкостью все еще может быть трудно установить, если его радиус изгиба слишком велик для компоновки сервера.

2 Начните с архитектуры охлаждения

Прежде чем выбрать шланг, инженеры должны понять, как GPU-сервер интегрирован в систему жидкостного охлаждения.

Типичная архитектура может включать CDU, коллектор, линии снабжения и возврата, холодные пластины и быстроразъемные соединения.

Шланг может появиться в нескольких точках этой системы.

Понимание точного местоположения помогает определить необходимый диаметр шланга, рейтинг давления, материал, длину, гибкость и конфигурацию соединения.

Для более широкого объяснения работы системы см.:

Как работает жидкое охлаждение в центрах обработки данных ИИ? .

3.Охлаждающий поток является основным требованием дизайна

Первый вопрос: «Какой шланг следует использовать?»

Это:

Сколько охлаждающей жидкости должно пройти через шланг, чтобы удалить необходимое тепло?

Требуемый поток зависит от тепловой нагрузки, свойств охлаждающей жидкости, допустимого повышения температуры и конструкции системы охлаждения.

После того, как требуемый поток установлен, инженеры могут оценить внутренний диаметр шланга и гидравлическое сопротивление.

Слишком маленький шланг может привести к ненужной потере давления, в то время как гораздо больший шланг может увеличить пространство установки и требования к изгибу.

4. Hose Внутренний диаметр и поток охлаждения GPU

Внутренний диаметр непосредственно влияет на доступную площадь потока.

Для заданной скорости потока уменьшение внутреннего диаметра шланга обычно увеличивает скорость потока и может увеличить потерю давления.

Вот почему размер шланга должен выбираться из требуемых гидравлических условий, а не просто соответствовать существующему размеру соединения.

Смотри:

Жидкий охлаждающий шланг внутренний диаметр против скорости потока: что инженеры должны знать .

5. Материалы падения давления в GPU Cooling Loops

Каждый компонент в цикле охлаждения вносит некоторое сопротивление потоку охлаждающей жидкости.

Шланг является одним из этих компонентов.

На потерю давления могут влиять:

• Внутренний диаметр
• Длина шланга
• Скорость потока
• Охлаждающие свойства
• температура
• Характеристики внутренней поверхности
• Сгибы и фитинги

Подробный расчетный подход см.:

Падение давления в жидкой охлаждающей шланге: как рассчитать и контролировать его в центрах обработки данных ИИ .

6.Не рассматривайте шланг как пассивный компонент

В петле охлаждения AI GPU шланг не просто гибкий участок трубы.

Его материал и конструкция могут влиять на способность давления, гибкость, химическую совместимость и поведение установки.

Шланг также должен соответствовать физическим отношениям между компонентами.

Это становится особенно важным в плотных серверах GPU, где соединения могут быть расположены близко к модулям памяти, холодным пластинам, коллекторам и другому оборудованию.

7. Совместимость материалов с охлаждающим средством

Совместимость с охлаждением должна быть оценена до окончательной доработки материала шланга.

В зависимости от системы инженеры могут рассматривать такие материалы, как конструкции на основе EPDM, силикона, PTFE или PFA.

Правильный выбор зависит от фактической химии охлаждающей жидкости и условий эксплуатации.

Выбор материала должен учитывать больше, чем химическое название охлаждающей жидкости.Температура, концентрация, время воздействия и требования к чистоте системы также могут иметь значение.

Смотри:

Как совместимость с охлаждением влияет на выбор шлангов жидкого охлаждения для центров обработки данных ИИ .

8. EPDM Hoses для приложений охлаждения GPU

EPDM обычно рассматривается для приложений, где важна гибкость, термостойкость и совместимость с охлаждающей жидкостью.

Его пригодность зависит от фактической охлаждающей жидкости и операционной среды.

Для применений, где резиновая конструкция подходит, EPDM может обеспечить практический баланс между гибкостью и механическими характеристиками.

Более подробный выбор материала всегда должен основываться на фактических системных требованиях, а не только на названии материала.

9. Силиконовые шланги для серверов AI GPU

Силиконовые шланги могут предложить полезную гибкость для компактных сред маршрутизации.

Это может быть полезно в тех случаях, когда пути шлангов должны вмещать ограниченное пространство для установки или частый доступ к оборудованию.

Однако силикон не следует выбирать только потому, что он гибкий.

Инженеры также должны оценить давление, температуру, совместимость охлаждающей жидкости, проницаемость и конкретную конструкцию шланга.

10. PTFE и PFA для более востребованных приложений

Фторполимерные шланги, такие как ПТФЭ и ПФА, могут рассматриваться, когда химическая стойкость и чистота являются важными факторами выбора.

Их механические характеристики отличаются от обычных резиновых шлангов, поэтому конструкция маршрутизации и сборки должна учитывать конкретную конструкцию.

Для прямого сравнения см.:

PTFE vs. PFA Жидкий охлаждающий шланг: в чем разница? .

11.Температура - не единственное тепловое соображение

При выборе охлаждающего шланга GPU инженеры должны учитывать полный температурный диапазон, а не только нормальную рабочую температуру.

Соответствующий диапазон может включать:

• Нормальная рабочая температура
• Условия запуска
• Условия остановки
• Переходные изменения температуры
• Потенциальные аномальные условия эксплуатации

Свойства материала могут меняться с температурой, поэтому применимая спецификация шланга должна охватывать фактический рабочий диапазон.

12.Рейтинг давления должен соответствовать реальной системе

Номинальное давление не обязательно является единственным значением давления.

Инженеры должны учитывать рабочее давление, колебания давления и соответствующий запас прочности.

Сборка шланга, включая шланг, фитинги и способ соединения, должна оцениваться как полная сборка.

Для получения дополнительной информации:

Рейтинг давления в шланге с жидким охлаждением: сколько давления необходимо для хостинга центра обработки данных ИИ? .

13. Усиление хостинга может повлиять на производительность охлаждения GPU

Укрепление является важной частью конструкции шланга.

В зависимости от конструкции, армирование может влиять на способность давления, стабильность размеров и механическое поведение.

Однако более сильное усиление автоматически не означает лучший шланг для каждого применения.

Усиление должно соответствовать требованиям давления, гибкости и маршрутизации контура охлаждения GPU.

Смотри:

Как усиление шланга влияет на производительность системы жидкого охлаждения .

14. Bend Radius имеет решающее значение для Dense GPU-серверов

Интерьеры серверов GPU могут оставлять ограниченное пространство для маршрутизации шлангов.

Может потребоваться, чтобы шланг вращался вокруг холодной пластины, коллектора или другого компонента без превышения минимального радиуса изгиба.

Принуждение шланга к более плотному изгибу может создать локализованную деформацию и может повлиять как на механическую целостность, так и на поток охлаждающей жидкости.

Смотри:

Жидкостный охлаждающий шланг Bend Radius: почему гибкость важна для серверов ИИ .

15. Избегайте изгибов и чрезмерных изгибов

Кинк — это больше, чем косметическая проблема.

Это может уменьшить эффективную внутреннюю площадь потока и привести к концентрированной механической деформации.

Поэтому в маршрутизации следует использовать гладкие кривые и избегать форсирования шланга в резкие повороты.

Дополнительные рекомендации доступны в:

Маршрутизация шлангов для жидкого охлаждения: как избежать изгибов и чрезмерного изгиба .

16. Вопросы конфигурации соединения

Сам шланг является лишь одной частью соединения.

Полная сборка охлаждающего шланга GPU может включать в себя:

• Хозяин
• Конечная фурнитура
• Быстроразъемная связь
• Уплотнительные элементы
• Ограничительная или механическая система крепления

Совместимость этих компонентов следует рассматривать вместе.

Правильно подобранный шланг все еще может иметь ненадежное соединение, если метод установки или сборки не подходит.

17. UQD соединения в охлаждении AI GPU

UQD соединения могут быть полезны там, где требуется частое обслуживание оборудования или модульное соединение.

Они могут упростить процесс отключения контуров охлаждения при обслуживании сервера.

Однако маршрутизация шланга не должна налагать ненужных боковых нагрузок или резкого изгиба непосредственно на муфту.

Смотри:

Жидкая охлаждающая розетка: как выбрать UQD-связи для серверов ИИ .

18. Длина шланга должна быть преднамеренной

Слишком короткий шланг может быть помещен под напряжение во время установки.

Слишком длинный шланг может создать ненужные петли, потерю давления и трудности с обслуживанием.

Предпочтительная длина должна обеспечивать достаточную надбавку к фактической геометрии маршрутизации и требованиям к обслуживанию оборудования.

19. Маршрут вокруг холодных пластин

Соединения холодных пластин часто находятся в очень ограниченной области.

шланг должен приближаться к соединению, не создавая чрезмерного изгиба или скручивания.

Там, где несколько холодных пластин соединены в одной области, маршрутизация должна также учитывать контакт шланга с шлангом и доступ для будущего обслуживания.

20. Связи между множеством и сервером

Многообразные соединения могут концентрировать несколько шлангов на небольшой площади.

Это создает необходимость в организованной маршрутизации.

Дизайн должен учитывать:

• Расстояние между соединениями
• Диаметр шланга
• радиус изгиба
• Ориентация UQD
• Доступ к услугам
• Потенциальное движение шланга

21. Маршрутизация шланга не должна мешать компонентам воздушного потока

Даже на сервере с жидкостным охлаждением для других компонентов может потребоваться перемещение воздуха.

Поэтому маршрутизация шланга должна избегать ненужных препятствий для вентиляторов, вентиляционных отверстий и других путей воздушного потока, где они остаются частью архитектуры сервера.

22.Сохранить охлаждающий путь работоспособным

Серверы GPU требуют обслуживания и замены компонентов.

Поэтому маршрут шланга должен обеспечивать достаточный доступ к отключению, проверке и переустановке охлаждающего соединения.

Компактный маршрут, который нельзя безопасно обслуживать, не обязательно является эффективным.

23. Рассмотрим движение, связанное с техническим обслуживанием

Когда GPU-сервер открыт или компонент удален, подключенные шланги могут временно перемещаться.

Сборка должна выдерживать ожидаемую процедуру обслуживания, не загоняя шланг в резкий изгиб или чрезмерное напряжение.

Там, где движение является значительным, длина шланга и маршрутизация должны быть спроектированы соответствующим образом.

24. Требования к чистоте

Жидкие системы охлаждения могут иметь конкретные требования к чистоте в зависимости от применения и контура охлаждающей жидкости.

Хранилище, производственный процесс, сборка и упаковка могут быть актуальными.

Для приложений, где контроль загрязнения важен, инженеры должны получить соответствующую информацию о продукте и производстве от поставщика шлангов.

25. Конструкция шланга должна соответствовать заявке

Нет единой конструкции шланга, которая идеально подходит для каждой системы охлаждения GPU.

Выбор может включать баланс между:

Требование	Инженерное соображение
Поток	Внутренний диаметр и гидравлическое сопротивление
Давление	Конструкция шлангов и укрепление
температура	Рабочий диапазон материалов
охладитель	Химическая совместимость
маршрутизация	Гибкость и минимальный радиус изгиба
Соединения	Совместимость с UQD
техническое обслуживание	Доступ к услугам и дизайн подключения

26.Не выбирайте шланг из диаметра в одиночку

Соответствие идентификатора шланга размеру соединения является только отправной точкой.

Выбранный шланг также должен удовлетворять требованиям к расходу, давлению, совместимости охлаждающей жидкости и геометрии установки.

Это особенно важно, когда система охлаждения GPU имеет высокий спрос на поток или жесткие ограничения маршрутизации.

27. Рассмотрим полную сборку шланга

Для многих серверных приложений ИИ практический продукт — это не просто длина шланга.

Это полная сборка шланга.

Сборка может включать в себя конкретные конечные фитинги, муфты UQD, изгибы, ориентацию и определенные длины.

Поэтому инженерная экспертиза должна рассматривать полную сборку, а не оценивать трубку шланга самостоятельно.

28.Давление и поток должны проверяться после сборки

Когда производится сборка на заказ, окончательная конфигурация должна оцениваться с учетом применимых инженерных требований.

В зависимости от приложения это может включать тестирование на давление, тестирование на утечку и проверку размеров.

Требования к испытаниям должны определяться в соответствии со спецификацией системы охлаждения и применимыми процедурами качества.

Смотри:

Тестирование сборки жидких охлаждающих шлангов: давление, утечка и проверка производительности .

29. Практический контрольный список выбора для серверов графических процессоров AI

Параметр	Вопросы для подтверждения
охладитель	Какую жидкость будет нести шланг?
Скорость потока	Какой поток охлаждающей жидкости требуется?
Внутренний диаметр	Может ли шланг обеспечить необходимый поток без чрезмерной потери давления?
Давление	Соответствует ли сборка шланга требуемым условиям давления?
температура	Покрывает ли материал фактический рабочий диапазон?
Материал	Совместим ли шланг с хладагентом и системными требованиями?
радиус изгиба	Может ли шланг перемещаться в пределах доступного пространства?
Соединения	Совместимы ли фитинги и соединения UQD?
Длина	Достаточно ли длинный шланг без чрезмерного слакса?
техническое обслуживание	Могут ли технические специалисты получить доступ и обслуживать соединения?

30. Ошибки выбора обычного шланга

Несколько ошибок можно избежать, оценив систему охлаждения перед покупкой шланга.

• Выбор шланга основан только на диаметре соединения
• Игнорирование потери давления
• Игнорирование совместимости охлаждающей жидкости
• Использование неподходящего радиуса изгиба
• Выбор чрезмерной длины шланга
• Игнорирование совместимости
• Неспособность рассмотреть доступ к техническому обслуживанию
• Оценка шланга, но не полная сборка

Другие примеры обсуждаются в:

Распространенные ошибки при выборе шлангов жидкого охлаждения для центров обработки данных ИИ .

31 Как CJAN Liquid Cooling Hoses подходит для приложений графического процессора AI

CJAN разрабатывает и поставляет гибкие шланговые решения для жидкостного охлаждения, где необходимо учитывать совместимость материалов, требования к расходу, производительность давления, гибкость маршрутизации и конфигурацию соединения.

Соответствующие продукты жидкостного охлаждающего шланга CJAN включают:

• Жидкие охлаждающие шланги LCH
• Жидкий охлаждающий шланг LCH-SD
• Жидкая охлаждающая шланг LCH-SDS

Соответствующий продукт и конструкция должны определяться из фактических требований к охлаждающей жидкости, давлению, температуре, потоку, маршрутизации и соединению.

Смотрите обзор приложения:

Решения для жидкостного охлаждения CJAN .

32. Охлаждение графического процессора AI требует системного подхода

Охлаждающий шланг следует рассматривать вместе с холодной пластиной, коллектором, ХДС, фитингами и охлаждающей жидкостью.

Изменение одного компонента может повлиять на требования других.

Например, увеличение требуемого потока охлаждающей жидкости может влиять на диаметр шланга. Более крупный диаметр может влиять на пространство маршрутизации. Другая охлаждающая жидкость может влиять на выбор материала. Другая компоновка соединения может влиять на длину шланга и радиус изгиба.

Вот почему выбор шлангов лучше всего обрабатывать как инженерное упражнение, а не как простой поиск продукта.

33. Заключение

Жидкие охлаждающие шланги играют важную роль в тепловом управлении сервером AI GPU.

Правильный шланг должен нести требуемый поток охлаждающей жидкости при работе в указанных условиях давления и температуры. Он также должен быть совместим с охлаждающей жидкостью и подходит для физической среды установки.

Для серверов графического процессора ИИ инженеры должны оценить:

• Охлаждающая совместимость
• Требуемый расход
• Внутренний диаметр
• Падение давления
• Рейтинг давления
• Рабочая температура
• Хранилище
• подкрепление
• Минимальный радиус изгиба
• Длина шланга
• Совместимость с UQD
• Доступ к обслуживанию
• Требования к испытаниям сборки

В высокоплотной инфраструктуре искусственного интеллекта надежный охлаждающий шланг представляет собой не просто гибкую трубку между двумя компонентами. Он является частью гидравлической, механической и сервисной архитектуры системы охлаждения.

Узнайте больше о Решения для жидкостного охлаждения CJAN .