Unità di distribuzione del fluido refrigerante (CDU) per data center AI e HPC

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Flusso di refrigerante controllato per infrastrutture informatiche ad alta densità

Flusso di refrigerante controllato per infrastrutture informatiche ad alta densità

La distribuzione efficiente del fluido refrigerante è essenziale per mantenere condizioni termiche stabili nei data center raffreddati a liquido, nei server per intelligenza artificiale e negli ambienti di calcolo ad alte prestazioni. Un’architettura ben progettata per la distribuzione del refrigerante gestisce il flusso del fluido di raffreddamento tra la sorgente di raffreddamento, le apparecchiature di distribuzione e i componenti IT generanti calore. A seconda dei requisiti del sistema, la soluzione può includere unità di distribuzione del refrigerante, pompe, collettori, valvole, tubi flessibili, connessioni rapide, filtri, sensori e controlli di monitoraggio. La configurazione del sistema può essere adattata al carico termico, alla portata, alla pressione, alle temperature di mandata e di ritorno, al tipo di refrigerante e alla densità per rack. Organizzando i percorsi di erogazione e di ritorno del refrigerante, il sistema contribuisce a garantire un raffreddamento costante per CPU, GPU e altri dispositivi ad alto assorbimento di potenza. Questo approccio supporta infrastrutture scalabili per l’addestramento di modelli di intelligenza artificiale, per carichi di lavoro HPC, per il cloud computing, per le apparecchiature telecom e per i moderni deployment di server ad alta densità.
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Studio di caso

Distribuzione del refrigerante per rack GPU

Un data center basato sull'intelligenza artificiale richiedeva una distribuzione controllata del refrigerante per rack contenenti più server GPU ad alta potenza. L'architettura di raffreddamento è stata progettata intorno a un'unità di distribuzione del refrigerante collegata a collettori a livello di rack, tubi flessibili e giunti di disconnessione rapida. Ogni server riceveva il refrigerante tramite percorsi dedicati di alimentazione e ritorno, connessi alle piastrine di raffreddamento delle GPU. Gli ingegneri hanno preso in considerazione il carico termico del rack, la portata richiesta, la caduta di pressione, la temperatura di alimentazione, la temperatura di ritorno e il numero di circuiti di raffreddamento collegati durante la pianificazione della configurazione di distribuzione. Il monitoraggio della portata e della temperatura poteva essere aggiunto in punti chiave per aiutare a identificare condizioni anomale. Questa configurazione forniva un percorso organizzato del refrigerante dalla sorgente di raffreddamento ai singoli server GPU, supportando al contempo l'espansione futura della capacità di calcolo AI ad alta densità.

Raffreddamento cluster HPC

Un cluster ad alte prestazioni richiedeva un'infrastruttura di raffreddamento a liquido in grado di distribuire il fluido refrigerante su più rack di server. Il sistema utilizzava una sorgente di raffreddamento centralizzata collegata a collettori di distribuzione che alimentavano circuiti secondari dedicati alle piastrine di raffreddamento per CPU e GPU. Ogni ramo poteva essere configurato in base ai requisiti termici dell’equipaggiamento e alla portata disponibile. Tra i fattori presi in considerazione nella progettazione figuravano il carico termico totale del cluster, il bilanciamento della portata nei rami, la pressione di esercizio, la compatibilità del fluido refrigerante, le temperature di mandata e di ritorno, e l’accessibilità per la manutenzione. Sensori e valvole potevano essere integrati per il monitoraggio e la regolazione. L’architettura organizzata di distribuzione ha permesso di garantire una fornitura prevedibile del fluido refrigerante nell’ambiente HPC, offrendo al contempo una base pratica per l’aggiunta di ulteriori rack al crescere delle esigenze computazionali.

Potenziamento di un data center esistente

Un data center convenzionale stava integrando server raffreddati a liquido per supportare una maggiore densità di calcolo senza dover riprogettare interamente l’infrastruttura di raffreddamento esistente. È stato introdotto un sistema di distribuzione del fluido termico per collegare la sorgente di raffreddamento preesistente con circuiti dedicati sul lato tecnologia. I collettori di distribuzione indirizzavano il fluido termico verso determinati rack di server, mentre tubi flessibili e connessioni rapide semplificavano il collegamento e la manutenzione degli apparecchi. Il sistema poteva essere configurato in base alla portata richiesta, alla pressione, alla temperatura di mandata, alla temperatura di ritorno e al carico termico del rack. Ulteriori pompe, valvole, filtri e sensori di monitoraggio potevano essere integrati ove necessario. Questo approccio consentiva di introdurre il raffreddamento a liquido in fasi successive, offrendo alla struttura la flessibilità di espandersi progressivamente, partendo da rack selezionati ad alta densità fino a includere ulteriore attrezzatura per intelligenza artificiale (AI) o calcolo ad alte prestazioni (HPC).

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Un sistema di distribuzione del refrigerante gestisce la fornitura e il ritorno del refrigerante liquido in tutta l'infrastruttura informatica ad alta densità. Può collegare una sorgente di raffreddamento o un'unità di distribuzione del refrigerante con collettori per rack, circuiti di raffreddamento per server, piastrine di raffreddamento (cold plate) e altri componenti di gestione termica. A seconda dell'applicazione, l'architettura può includere pompe, valvole, filtri, tubi flessibili, giunti rapidi di disconnessione, sensori e apparecchiature di controllo. Il refrigerante può essere distribuito a CPU, GPU, acceleratori o altri componenti ad alto consumo energetico attraverso percorsi dedicati di alimentazione e ritorno. I parametri progettuali fondamentali comprendono il carico termico totale, la portata del refrigerante, la caduta di pressione, le temperature di ingresso e uscita, la compatibilità del fluido, il tipo di connessione e la densità per rack. La distribuzione del refrigerante è adatta per data center per applicazioni AI, cluster HPC, strutture per cloud computing, infrastrutture telecom e ambienti server aziendali. Un'architettura modulare di distribuzione consente inoltre un deployment graduale, permettendo l'integrazione di ulteriori rack o circuiti di raffreddamento man mano che aumenta la capacità computazionale.

Domande frequenti

Che cos’è la distribuzione del fluido termico in un sistema di raffreddamento a liquido?

La distribuzione del fluido refrigerante è il processo di erogazione del liquido di raffreddamento da una fonte di raffreddamento o da un CDU (Coolant Distribution Unit) verso le apparecchiature IT che generano calore, e di ritorno del fluido riscaldato per lo smaltimento del calore. Per gestire il flusso tra il circuito principale di raffreddamento e i singoli circuiti dei server o dei rack si possono utilizzare collettori, pompe, valvole, tubi flessibili e componenti di monitoraggio.
I server AI possono generare una quantità notevole di calore a causa delle GPU e degli acceleratori ad alta potenza. Un sistema di distribuzione del fluido refrigerante progettato correttamente consente di fornire un flusso adeguato a ciascun circuito di raffreddamento, gestendo contemporaneamente le condizioni di pressione e temperatura. Una distribuzione bilanciata può garantire un funzionamento termico stabile su più server e rack ad alta densità.
I componenti tipici includono unità di distribuzione del refrigerante, pompe, collettori di alimentazione e di ritorno, valvole, tubi flessibili, raccordi rapidi di disconnessione, filtri, sensori e apparecchiature di controllo. La configurazione esatta dipende dalla densità del rack, dal carico termico, dal tipo di refrigerante, dai requisiti di portata, dalla disposizione dell’installazione e dal fatto che il sistema utilizzi un’architettura di raffreddamento a liquido diretto sul chip oppure un’altra.
Sì. La distribuzione del refrigerante è comunemente utilizzata con il raffreddamento diretto sul chip, in cui il liquido viene fornito direttamente alle piastrine di raffreddamento della CPU o della GPU. Un collettore di distribuzione può suddividere il refrigerante tra più circuiti server, mentre le tubazioni di ritorno raccolgono il fluido riscaldato e lo indirizzano nuovamente verso l’unità di distribuzione del refrigerante (CDU) o verso il sistema di dissipazione del calore.
Il dimensionamento deve tenere conto del carico termico totale, della portata richiesta del fluido refrigerante, della caduta di pressione, delle temperature di alimentazione e di ritorno, delle proprietà del fluido, del numero di rami di raffreddamento, della densità dei rack e dell’espansione futura. L’equipaggiamento di distribuzione deve fornire una capacità adeguata per i carichi attuali, consentendo al tempo stesso un’integrazione pratica di ulteriori server o rack.

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Testimonianze dei clienti

Michael Carter

L’impianto di distribuzione del fluido refrigerante ci ha permesso di collegare più rack raffreddati a liquido mediante una rete strutturata di alimentazione e ritorno. La disposizione modulare ha inoltre semplificato la gestione dei collegamenti degli equipaggiamenti.

James Wilson

Abbiamo utilizzato collettori dedicati e connessioni rapide per diversi circuiti di raffreddamento GPU. I percorsi organizzati di distribuzione hanno reso più semplice l’espansione dell’architettura di raffreddamento dei rack durante il deployment.

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Distribuzione bilanciata del refrigerante

Distribuzione bilanciata del refrigerante

Un’architettura di distribuzione del refrigerante correttamente configurata consente di erogare in modo costante il fluido di raffreddamento su più circuiti di server e rack. I collettori di mandata possono suddividere il refrigerante proveniente da un’unità di distribuzione del refrigerante (CDU) o da una sorgente di raffreddamento centrale in rami individuali, mentre i collettori di ritorno raccolgono il fluido riscaldato e lo indirizzano nuovamente verso le apparecchiature di smaltimento del calore. Il bilanciamento della portata dipende dai requisiti dei rami, dalla caduta di pressione, dalle dimensioni dei tubi, dalle impostazioni delle valvole e dal carico termico. Sensori di monitoraggio possono essere posizionati in punti chiave di mandata e ritorno per fornire visibilità sulle condizioni di temperatura e portata. Questo approccio strutturato risulta particolarmente utile negli ambienti AI e HPC, dove diversi server ad alta potenza operano nello stesso rack o cluster. Le configurazioni di distribuzione possono essere adattate a diverse disposizioni di rack e capacità di raffreddamento.
Architettura modulare di raffreddamento a livello di rack

Architettura modulare di raffreddamento a livello di rack

La distribuzione del liquido refrigerante può essere organizzata come un’architettura modulare a livello di rack che collega i singoli circuiti di raffreddamento dei server a una rete comune di alimentazione e ritorno. Collettori, tubi flessibili, valvole e giunti di disconnessione rapida forniscono punti di collegamento flessibili per i sistemi di raffreddamento di CPU e GPU. Ciascun ramo può essere progettato in base ai requisiti termici delle apparecchiature collegate, mentre il percorso principale di distribuzione gestisce il carico complessivo del rack. Questo approccio modulare semplifica installazione e manutenzione, poiché i singoli circuiti di raffreddamento dei server possono essere isolati quando necessario. Offre inoltre una base pratica per un’implementazione graduale. Con l’aumento dei carichi di lavoro AI, ulteriori server o rack raffreddati a liquido possono essere collegati all’infrastruttura di distribuzione dopo aver verificato portata disponibile, pressione, capacità di raffreddamento e compatibilità del sistema.
Infrastruttura di raffreddamento AI scalabile

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Le moderne strutture per l'intelligenza artificiale (AI) e l'elaborazione ad alte prestazioni (HPC) richiedono spesso architetture di raffreddamento in grado di gestire densità di potenza crescenti nei rack. Un sistema scalabile di distribuzione del fluido refrigerante fornisce percorsi organizzati di alimentazione e ritorno tra le apparecchiature di raffreddamento e i componenti IT ad alta potenza. Il sistema può integrare unità di distribuzione del fluido refrigerante (CDU), pompe, collettori, valvole, tubi flessibili, connessioni rapide, filtri e sistemi di monitoraggio, in base ai requisiti specifici del progetto. I parametri di progettazione possono includere il carico termico del rack, la portata, la pressione, la temperatura del fluido refrigerante, la compatibilità del fluido e il numero di rami di raffreddamento. L'architettura di distribuzione può servire server GPU, piattaforme CPU, acceleratori e altre apparecchiature raffreddate a liquido. Grazie a punti di connessione modulari e componenti di distribuzione opportunamente dimensionati, gli operatori possono pianificare l'infrastruttura di raffreddamento in base alle esigenze attuali, mantenendo tuttavia capacità e opzioni di connessione per futuri deployment di calcolo ad alta densità.

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