スレッド バタフライ バルブがデータセンターの冷却インフラをどのように再構築するか

データセンターは、2000 年代初頭のような、エアコン完備の静かなサーバー ルームではなくなりました。{0}現在、単一のハイパースケール施設は 50 ～ 200 メガワットの電力を消費し、重工業プロセス プラントに匹敵する熱負荷を押し出すことができます。 AI コンピューティングの爆発的な普及が主な原動力となっています。大規模な言語モデルのトレーニングと大規模な推論の実行では、ラック レベルで異常な熱が発生します。GPU クラスタはラックあたり 100 kW を定期的に超えており、一部の水冷 AI デプロイでは 150 kW を超えています。{8}}この熱は正確に管理する必要があり、その管理の負担全体が冷却インフラストラクチャにかかっています。

バルブはデータセンターで最も魅力的なコンポーネントではありませんが、最も重要なコンポーネントの 1 つです。すべての冷水ループ、すべての冷却塔接続、すべてのポンプ ステーションは、冷却剤がシステム内をどのように移動するかを制御するバルブに依存しています。最新の冷却インフラに導入されているすべてのバルブ タイプの中で、ネジバタフライバルブは、大量の冷却剤を効率的かつ確実に制御する必要がある主要な配水パイプラインにおいて中心的な役割を果たしています。

 

LEADTEK ネジバタフライバルブ

 

冷却システム設計の要求がますます厳しくなっている理由

可変一次流冷却システムへの移行により、エンジニアが回路内のすべてのコンポーネントに期待するものが変化しました。従来の定流量システムでは、ポンプは固定速度で動作し、バルブはコマンドに応じて開閉するだけでした。可変流量システムでは、ポンプはリアルタイムの冷却需要に合わせて速度を調整し、制御バルブは差圧設定値を維持するために継続的かつ正確にスロットルする必要があります。-これにより、バルブの性能に対して、これまでの単純な隔離義務よりもはるかに大きな要求が課せられます。

同時に、データセンター運営者は、サーバーが実際に使用するエネルギーに対する施設の総エネルギー消費量を測定する電力使用効率を削減するという大きなプレッシャーにさらされています。多くの施設では、冷却システムがサイトの総エネルギーの 40% も占めています。不適切なバルブの選択、過小なアクチュエーター、または不適切に校正された制御バルブは、ポンプコストの上昇、エネルギーの無駄、すでに限界に達している運用予算のマージンの圧縮に直接つながります。

この文脈では、適切な位置に適切なバルブを選択することは、実際の財務上および運用上の結果を伴う真のエンジニアリング上の決定となります。

 

ネジバタフライバルブが冷却回路に適合する場所

一般的なハイパースケール データセンター冷却システムは、中央チラー プラントから始まり、冷却塔、プレート熱交換器、冷却分配ユニット、そして最終的にはサーバー ラック自体に至るまで、パイプラインの階層を通って冷水を移動させます。この階層の最大のパイプである冷水本管と一次分配ヘッダーは、スレッド バタフライ バルブがその価値を一貫して証明する場所です。

同等サイズのゲート バルブやグローブ バルブと比較して、バタフライ バルブは大幅に軽量、コンパクトで、動作が高速です。公称直径が DN200 以上のパイプラインでは、同等の代替品と比較したバタフライ バルブのコストとスペースの利点がますます重要になります。制約のある工場室のレイアウトを扱う施設エンジニアは、バルブ本体やオペレータに不釣り合いなスペースを割かずに大口径の隔離バルブや制御バルブを設置できる機能を高く評価しています。{3}

バタフライ バルブの高速 4 分の 1 回転動作は、ポンプのトリップ、圧力変動、または計画されたメンテナンス イベントに応じて流れを迅速に方向転換または分離する必要がある冷却システムでも重要です。ハンドホイール ゲート バルブを最大移動量まで巻き上げるのに数分かかるのではなく、大口径バルブを数秒で開閉できることは、システム障害時の応答時間の短縮に表れる実用的な利点です。-

 

ねじ込み式バタフライバルブの種類とその役割

すべてのバタフライ バルブが同等であるわけではなく、各適用位置に適切なサブタイプを選択するには、慎重なエンジニアリング上の判断が必要です。

ディスクとシャフトがパイプ穴の中心にある同心バタフライ バルブは、低圧冷水サービス用の最も一般的で費用対効果の高いオプションです。{0}{1}{0}これらは、継続的な厳密な遮断が必要ない一次冷却ループおよび冷却塔バイパス ラインで広く使用されています。シートの素材は通常 EPDM ゴムで、最大約 50% の濃度の処理済み冷却水およびグリコール抑制剤パッケージとの信頼性の高い適合性を提供します。{4} PN10 または PN16 の圧力定格は、ほとんどのデータセンターの HVAC 圧力レジームに十分です。

ダブル{0}}オフセットまたは高性能-バタフライ バルブは、シャフトに 2 つの幾何学的なオフセットを導入し、開くときにディスクをシートから引き離し、調整中のサービスでのシートの摩耗を大幅に軽減します。これらは、バルブが動作時間ごとに差圧コントローラに応答する必要がある、可変流量冷水システムの連続サイクル制御アプリケーションに適切な選択肢です。より厳密な遮断特性により、漏れ制御が重要となるポンプの絶縁およびバイパス用途に適しています。

トリプル-オフセット バタフライ バルブは、カム アクション ディスク クロージャーを備えたこの形状をさらに進化させ、真の気泡{2}密封金属-と金属間シールを実現します。{1}{4}データセンターの冷却用途では、これらは通常、高圧チラーのバイパス位置、重要な冷却ヘッダーの緊急遮断位置、および防火性能が仕様要件となるあらゆる位置に予約されています。-予測可能なアクチュエータ トルク特性により、電動アクチュエータのサイジングに特に適しています。

 

技術仕様に関する考慮事項

デューティを調整するバタフライバルブを指定する場合は、Cv 定格とレンジアビリティに細心の注意を払う必要があります。バタフライ バルブのディスク角度と流量係数の関係は非常に非線形です。-有用な制御権限は通常、ディスクの移動角度の約 20 ～ 70 度の間に存在します。 5 ～ 15 度の範囲でのバルブハンチングは、単に流量制御が不十分になるだけではありません。また、シートが破壊され、パイプライン内に不要な騒音と振動が発生します。

バルブの権限は、可変流量システムでも同様に重要です。オーソリティは、制御バルブを含む回路内の全圧力降下に対する全開時の制御バルブ全体の圧力降下の比率として定義されます。オーソリティ値が 0.3 未満の場合は、バルブが回路内の流量に対して十分な影響力を持たず、それに応じて制御品質が低下することを示します。大規模なデータセンター冷却プロジェクトに取り組んでいる多くのエンジニアは、特にこれらのデバイスがシステム圧力の変動に関係なく安定した流量を維持するため、エア ハンドラーと冷却分配ユニットの接続用に圧力独立型制御バルブに移行しています。{4}}

材料の適合性も、形式的なものとして扱ってはいけないもう 1 つの仕様要素です。ほとんどのデータセンターの冷水システムでは、グリコール-ベースの抑制剤パッケージ、通常は 20 ～ 35% の濃度のエチレン グリコールまたはプロピレン グリコールが使用されています。 EPDM シートはこのサービスで優れたパフォーマンスを発揮します。 PTFE- で裏打ちされたシートは、より攻撃的な抑制剤配合に対する耐性を強化します。本体材質は少なくともダクタイル鉄でなければならず、脱亜鉛により長期的な腐食リスクが生じるシステムには、低亜鉛黄銅またはステンレス鋼のトリムが指定されている必要があります。-

 

高度な冷却におけるトライクランプバタフライバルブの役割

高密度データセンターの導入では直接液冷システムや浸漬冷却システムが一般的になるにつれて、異なるカテゴリのバタフライ バルブが仕様図に加わりました。{0}のトライクランプバタフライバルブ衛生的または超クリーンなサービス向けに設計されており、洗浄や検査のために工具を使わずに迅速に分解できる衛生的な端部接続を備えています。{{1}脱イオン水を使用する単相液体冷却回路では、液体の純度を維持することがサーバー コンポーネントの保護に重要であり、トライ クランプ バタフライ バルブは保守性と汚染管理において、従来のフランジ付きバルブやネジ付きバルブでは実現できない実用的な利点を提供します。

-二相浸漬冷却システムは、誘電性流体がサーバー コンポーネントから直接沸騰し、熱交換器内で凝縮するシステムで、現在ラック レベルで利用できる最も熱効率の高い冷却アプローチです。これらのシステムには、キャビテーションや流れの不安定性なしに蒸気{2}}液体混合物を処理できるバルブ設計が必要です。適切に指定されたバタフライ バルブのコンパクトで障害物の少ない形状は、正しいサイジング手法が適用される場合、この任務に適しています。-

 

LEADTEK トライクランプバタフライバルブ

 

アクチュエータの選択と統合

冷却システムの調整バタフライ バルブに取り付けられたアクチュエータは、思いつきではありません。制御システムの半分です。アクチュエータのトルクのサイジングでは、静的なシートシール力だけでなく、ディスクに作用する流れによって生成される流体力学的なトルクも考慮する必要があります。このトルクは、約 60 ～ 80 度の開度でピークに達し、要求の厳しい流れの条件下では静的な離脱トルクを超える可能性があります。一般的なサービスには、公表されている最大トルクの少なくとも 1.3 倍の安全率が適切です。クリティカルポジションは1.5倍以上が条件。

デューティ サイクルの仕様も同様に重要です。所定のトルク定格でのオン/オフ切り替え定格のアクチュエータは、調整サービスで継続的に動作すると過熱します。アプリケーションに適合するデューティサイクルを持つアクチュエータを指定し、一体型ポジショナが施設で使用されている BMS プロトコルと互換性があることを確認します。 BACnet と Modbus は、データセンターの建物管理システム アーキテクチャを支配しています。フェールセーフの位置決めロジックは設計段階で確認する必要があります。通常、冷却供給バルブはフェールオープンするように構成され、遮断バルブは制御電源の喪失時にフェールクローズするように構成されます。

 

LEADTEKの製造能力と品質基準

ZHEJIANG LEADTEK FLUID TECHNOLOGY CO., LTD は、2015 年以来流体制御製品の開発に取り組んでおり、温州の精密 CNC 機械加工事業から、浙江省衢州市常山工業団地にある 37,000 平方メートルの生産スペースを占めるフル能力の製造企業に成長しました。{2}この施設では 400 台を超える高度な生産機械が稼動しており、研究開発、製造、試験、輸出の各部門で 300 名を超える従業員が働いています。

同社の製品開発の歴史には、2019 年に設立された社内 R&D チームを通じて開発された 100 を超える認定ボール バルブ バリエーションと 40 を超える特許技術が含まれます。国際認証には ISO 9001、ISO 14001、CE、TS、KC が含まれ、ヨーロッパ、北米、アジア太平洋、中東、南米の 80 以上の国と地域への輸出をサポートする品質管理フレームワークを反映しています。

特にデータセンターの冷却用途の場合、LEADTEK の精密ステンレス鋼鋳造と CNC 加工の背景は、バタフライ バルブ シートとディスク形状が信頼性の高い長期パフォーマンスに必要な寸法の一貫性と表面仕上げの品質に直接反映されます。{0}}ディスクプロファイルの幾何学的形状における厳しい公差が、真の流量制御機能を提供するバタフライバルブと、単に開閉するだけのバタフライバルブとを分けるものです。 LEADTEK の製造プロセス制御は、1994 年の温州での創業者の仕事に遡る 30 年以上の鋳造経験を経て開発され、ミッションクリティカルな施設での冷却システムのサービスに必要な精度をサポートしています。-

 

Leadtek工場のライブショット

 

将来を見据えて

今後数年間にわたるデータセンター建設パイプラインは、適切に指定された冷却バルブに対する重要かつ持続的な需要シグナルを表しています。データセンターの容量に対する世界的な投資は年間数千億ドルに達しており、AI インフラストラクチャに対応するために構築された各施設には、技術的に厳しいバルブ調達要件が求められます。市場アナリストは、データセンター液冷バルブ市場が、2025 年の約 2 億 7,000 万ドルから 2032 年までに 18 億ドルに成長し、年間複合成長率は 30% を超えると予測しています。

この分野に携わるバルブ エンジニア、設備設計者、調達専門家にとって現在進行中の重要な移行は、商品仕様から性能ベースの仕様への移行です。{0}}問題はもはや、単にどのバルブがパイプに適合するかということだけではありません。問題は、どのバルブ タイプ、どのオフセット形状、どのシート素材を使用し、どの義務を負うオペレータによって作動するかによって、ミッション クリティカルな冷却インフラストラクチャに要求される制御権限、エネルギー効率、耐用年数を実現できるかということです。-適切に選択され、適切なサイズに設定されたスレッド バタフライ バルブは、現在建設されているほぼすべてのハイパースケール冷却プラントにおいて、その答えの中心となっています。