冷却液分配ユニット (CDU) 用のパイプ継手: バイヤーズ ガイド

CDU 冷却プロジェクトにおける調達ミスのほとんどは、ポンプや熱交換器のレベルでは発生しません。それらは、誰も疑問視しなかったエルボ、CDU ポートと一致しない減速機の仕様、安価な代替品に交換され、3 か月後のポンプ切り替え中に逆流を引き起こした逆止弁などの継手で発生します。

このガイドは、CDU ベースの液体冷却にすでに精通していて、自信を持って具体的なコンポーネントの決定を下す必要があるエンジニアやバイヤーを対象に書かれています-。CDU とは何かを学ぶ人を対象としたものではありません。-

 

 

クーラント分配ユニット CDU ステンレス鋼配管バルブ継手

 

フィッティングが人々の予想以上に CDU の信頼性を定義する理由

 

CDU (冷却液分配ユニット) は、施設の冷水インフラとサーバーを直接冷却する二次ループの間の水力ブリッジです。単一の CDU スキッド内には、ポンプ、プレート熱交換器、センサー、制御バルブ、隔離バルブ、ユニオン、アダプター - があり、すべてコンパクトな配管アセンブリを介して接続されており、圧力下で 24 時間連続稼働します。

現在、ラック密度は AI ワークロードでラックあたり 40 kW を日常的に超えています -、GPU では 100 kW を超えています-NVIDIA GB200 クラスタのような高密度構成 - では、内部が腐食したり、シールが一貫していなかったり、システム設計で考慮されていない圧力降下が発生したりする継手は許容されません。継手はインフラをサポートしていません。それらはインフラです。

 

CDU 内の 4 つの接続ゾーン (およびそれぞれに必要なもの)

CDU フィッティングを理解するには、1 つの CDU に少なくとも 4 つの油圧的に異なるゾーンが含まれており、それぞれが異なる圧力、保守性、および材料要件を備えていることを理解することから始まります。

 

ゾーン1 -一次側インターフェース（放熱水出入口）

ここは、CDU が建物の冷水供給装置に接続する場所です。ここのヘッダーは通常、外径 2- インチから 4- インチです。永久接合には突合せ溶接継手を使用します。保守可能なアクセス ポイントはトライ クランプ接続を使用しているため、メンテナンス チームはパイプを切断せずに接続を解除できます。

このインターフェースでは、フランジ付きボールバルブが標準的な絶縁選択肢です。フランジ接続は大径パイプの動きによる機械的ストレスに対処し、フルボア設計により一次ループ全体での圧力損失を最小限に抑えます。-ここで 316L ステンレス鋼を指定してください - 施設の水の化学的性質は二次ループよりも管理されていないことが多く、316L のモリブデン含有量が高いため、10 年の耐用年数にわたって塩化物による孔食に対する耐性が大幅に向上します-。

 

ゾーン 2 - 内部 CDU 配管 (ポンプ、熱交換器、フィルター アセンブリ)

これは最もコンポーネントが密なゾーンです。-ポンプは、油圧効率と保守性の両方が必要なレイアウトで、一連のショートラン継手-エルボ、ティー、減速機、ユニオン、アダプター-を介して熱交換器、フィルター、センサー、マニホールドに接続されます。

A ステンレス製逆止弁このゾーンのポンプ吐出ポイントでは交渉の余地はありません。{0} CDU が冗長性を確保するためにデュアル ポンプを実行している場合（稼働時間が重要な展開では標準的な方法です）、スタンバイ ポンプのチェック バルブが故障または欠落しているため、アクティブ ポンプが立ち上がった瞬間に非アクティブなユニットを介して逆流が発生します。-実際には、これにより二次ループ全体にわたって圧力が不安定になり、誤った漏れ警報や流量センサーの故障が引き起こされる可能性があります。ポンプ曲線に一致するクラッキング圧力を備えたバネ式ステンレス鋼逆止弁を指定します。-、低抵抗冷却ループの場合は、通常 0.5 ～ 1.0 PSI です。-

BSPP (British Standard Pipe Parallel) ねじアダプタは、ヨーロッパおよびアジアの CDU メーカーにとって、このゾーンの主要な接続標準です。 NPT (National Pipe Taper) は北米の機器に一般的です。 ORB (O-リング ボス) フィッティングは、ネジ山シーラントを使用せず、再現性のあるシールが必要な精密-加工されたマニホールド ポートに表示されます。-注文する前に、CDU メーカーがどの規格を使用しているかを確認してください。- 混合スレッド ファミリには、リーク ポイントとアセンブリの複雑さが増すアダプター スタックが必要です。

 

ゾーン 3 - 計装ポート (圧力、温度、流量)

すべての CDU には、ポンプの前後にセンサー ポート - 個の圧力計、供給ラインと戻りラインに温度センサー、二次ループに流量計があります。これらの接続はほぼ汎用のネジ (市場に応じて NPT または BSPP) であり、試運転中に時間のプレッシャーの下で取り付けられ、リトルクされることはほとんどないため、驚くほど一般的な現場漏れの原因となります。-

センサーポートをメインラインに適合させるために使用されるパイプニップル - の短いネジ付き延長部分 - が、ここでの主力フィッティングです。完全な材料トレーサビリティ文書 (EN 10204 3.1 証明書) を備えた 316L で指定してください。脱イオン水システムでは、不適切な合金による微量の汚染でも、18 か月以内にセンサーポートで孔食が発生する可能性があります。

 

ゾーン 4 - 二次側分配 (CDU アウトレットからラックマニホールドへ)

CDU から、冷却剤は供給ヘッダーと戻りヘッダーを通ってサーバー ラック マニホールドに送られます。冷却剤は、CPU と GPU - に直接設置されているコールド プレート - に到達する前に、濾過ポイントを通過する必要があります。ここは、SS Yストレーナー(ステンレス鋼製 Y- 型ストレーナー) がその役割を果たします。

CDU の二次出口に取り付けられた AY ストレーナは、粒子がコールド プレートやクイック ディスコネクト フィッティングの狭い通路に到達する前に捕捉します。{0}}高性能-ダイレクト-チップ-システムのコールド プレート チャネル幅は、わずか 0.5 mm まで小さくできます。不適切なサイズの単一の破片粒子により、GPU コールド プレート全体への流れが制限され、ジャンクション温度がすでに急上昇するまで熱センサーが検出できない局所的なホット スポットが作成される可能性があります。メッシュ サイズの選択は重要です。冷却ループには 40 ～ 60 メッシュが一般的で、破片の捕捉と圧力損失のバランスをとります。

ラック接続ポイントの低乱流クイックディスコネクトフィッティングにより、局所的な圧力スパイクが軽減されます。- ホットスワップ操作中の冷却剤の放出を防ぐために、ブラインド-またはドライ-設計を指定します。-

 

Leadtek SS Yストレーナー

 

材料の選択: CDU アプリケーションにおける 304 対 316L

 

業界は、次の 3 つの具体的な理由から、CDU 隣接継手用の 316L ステンレス鋼にほぼ集中しています。-

1. 脱イオン水との適合性。チップへの直接冷却に使用される純水は、金属に対して攻撃的です。{0}{1}表面からイオンを積極的に浸出させます。また、316L は炭素含有量が低く、モリブデン含有量が高いため、DI 水によって数年にわたるサービス サイクルで促進される孔食や隙間腐食に対する耐性が大幅に向上します。-

2. グリコール混合物の適合性。25% エチレングリコール/水 (EGW) を使用する CPU/GPU 混合環境の場合、316L は熱サイクルが最も厳しい熱交換器界面で優れた耐食性を提供します。

3. 材料のトレーサビリティ。偽造ステンレス継手 - 製品に 316L とマークされているが、実際には 304 以下のグレードの合金 - - であることは、産業サプライ チェーンで文書化された問題です。 CDU ループでは、外部に症状が現れる前に、間違った合金が 12 ～ 24 か月かけて内部から腐食します。サプライヤーからの EN 10204 3.1 工場証明書と PMI (Positive Materials Identification) テスト文書が必要です。これは、ミッションクリティカルな冷却インフラストラクチャではオプションではありません。-

304 ステンレスは、水の化学的性質が管理され、塩素濃度が監視される施設側の冷水配管に依然として適しています。- 信頼性を大幅に犠牲にすることなく、これらのゾーンで大幅なコスト削減が実現します。-

 

実用的な購入チェックリスト

 

CDU フィッティングを注文する前に、次のことを確認してください。

• 一次側接続口径と接続規格- フランジ定格、外径、および表面仕上げ規格 (ASME/EN/JIS)
• めねじ規格- ポンプおよびセンサーポート用の BSPP、NPT、または ORB
• 冷却剤の化学的性質- DI 水、EGW パーセンテージ、またはその他の液体。材料グレードとガスケットの選択を決定します
• 使用圧力範囲- 二次ループは通常 3 ～ 10 bar で実行されます。安全マージンを備えた継手の圧力定格を確認する
• メンテナンスアクセスポイント- どのジョイントに-工具不要のトライクランプ-が必要かを特定します
• 重要な文書-にはEN 10204 3.1証明書と316LコンポーネントのPMIテストレポートが必要です
• ストレーナーメッシュ仕様- は、特定のサーバー プラットフォームのコールド プレート チャネルの寸法に一致します

 

よくある質問

 

Q: コストを削減するために、CDU 設置の一次ループに炭素鋼継手を使用できますか?

炭素鋼は CDU プライマリ ループには推奨されません。化学処理された密閉冷水システムであっても、炭素鋼は時間の経過とともに酸化鉄粒子を生成します。この微粒子は熱交換器を通って移動し、二次ループを汚染し、コールドプレートを詰まらせ、センサーを汚す可能性があります。システムのフラッシュ、コールド プレートのクリーニング、潜在的なサーバー ダウンタイムを含む汚染イベント - のライフサイクル コスト - は、フィッティングにかかる​​初期費用の節約をはるかに上回ります。

Q: ステンレス製逆止弁をポンプ曲線に合わせる必要があるのはなぜですか?

逆止弁のクラッキング圧力が高すぎると、低流量では完全に開かず、不必要な制限と熱が加わります。{0} -クラッキング圧力が低すぎると、通常の動作条件下で-開閉がチャタリングする可能性があります-。これにより、圧力振動が発生し、シートの摩耗が促進されます。 CDU ポンプのサプライヤーは、流量対圧力曲線を提供する必要があります。-逆止弁のクラッキング圧力をポンプの動作範囲の下限に合わせてください。

Q: CDU 二次ループの Y ストレーナはどのくらいの頻度で検査する必要がありますか?

新しいシステムの試運転の場合は、最初の 72 時間の動作後にストレーナを検査して清掃してください。- 初期システムのフラッシュにより、ストレーナに捕らえられた製造上の破片が取り除かれます。その後、二次ループが高流量で継続的に実行される AI ワークロード環境では、四半期ごとの検査が標準となります。各検査時にストレーナ全体の差圧を文書化します。 ΔP の上昇傾向は、要素が完全にブロックされる前に蓄積されていることを示します。

Q: 脱イオン水 CDU ループのトリ-クランプ継手ではどのようなガスケット素材を使用すればよいですか?

EPDM と PTFE はどちらも適切です。 EPDM は熱サイクルにうまく対応し、ほとんどのグリコール混合物と互換性があります。 PTFE は化学的に不活性であり、冷却剤添加剤が不確実な場合、またはシステムの耐用期間中に変化する場合には、より安全な選択肢です。長時間の純水サービスではブナ-N (NBR) を避けてください-。時間の経過とともに膨張してクランプシールを損傷する可能性があります。

Q: アダプターを使用して、同じ CDU 配管アセンブリ内で BSPP 継手と NPT 継手を混合することは許容されますか?

実行可能ですが、推奨されません。すべてのアダプター スタックにより潜在的な漏れポイントが追加され、設置時とメンテナンス時の組み立て時間が増加します。可能であれば、内部 CDU アセンブリに対して 1 つのスレッド システムを標準化し、異なる規格を使用する機器とのインターフェイス ポイントで単一のアダプタを使用します。 CDU メーカーとセンサー サプライヤーが異なるスレッド ファミリを使用している場合は、既製のアダプターのチェーンではなく、機械加工されたアダプター ブロックを使用してポート レベルで解決します。--