Con la explosión de la demanda de potencia de cómputo para el entrenamiento e inferencia de grandes modelos, el consumo de energía de un solo servidor AI sigue aumentando. Después de que la densidad de potencia de un solo gabinete supera los 25kW, la refrigeración por aire tradicional ha alcanzado el límite físico. Los cálculos de la industria muestran que el valor teórico de PUE de la solución de refrigeración por aire es difícil de ser inferior a 1,4, mientras que la refrigeración líquida de placa fría puede controlar estabilizar el PUE de refrigeración por debajo de 1,1, y el escenario de refrigeración líquida total puede alcanzar alrededor de 1,04, convirtiéndose en la ruta técnica principal para los nuevos centros de computación inteligente de alta densidad. Un nuevo gran centro de computación inteligente en el este de China planea desplegar gabinetes de entrenamiento AI de alta densidad de 30-50kW, utilizando una solución acuosa de etilenglicol al 25% como refrigerante. El requisito central es completar la conexión flexible de miles de ramales de refrigeración en el espacio limitado dentro del gabinete, lograr cero fugas y fácil mantenimiento durante todo el ciclo de vida, y cumplir con los requisitos de retardo de llama y protección ambiental del centro de datos.

Cinco puntos débiles centrales en el escenario de refrigeración líquida de computación inteligente

En la etapa de selección del proyecto, el cliente clasificó los puntos débiles de uso clave del sistema de tuberías de refrigeración líquida:

1. ‌Control de riesgo de fugas‌: Los datos de la industria muestran que el fallo de sellado de las soldaduras de la placa fría y los conectores rápidos es el fallo más común de los sistemas de refrigeración líquida. La fuga de refrigerante dañará directamente la placa base del servidor con corriente, lo que requiere que el enlace de conexión logre la "desconexión seca" sin derrames de líquido y admita un diseño redundante con funciones detectables y de corte rápido
2. ‌Espacio de cableado del gabinete estrecho‌: Los cables de suministro eléctrico, los cables de red, las fibras ópticas y las tuberías de refrigeración líquida se disponen simultáneamente en el gabinete de alta densidad, y el ancho del canal disponible solo se mide en centímetros. Las tuberías rígidas de metal tradicionales no pueden completar el enrutamiento compacto en forma de U o en forma de retorno
3. ‌Requisitos estrictos de compatibilidad de materiales‌: La circulación a largo plazo de la solución acuosa de etilenglicol erosionará la pared interna de la tubería y los sellos. Las partículas o iones precipitados de los materiales contaminarán el refrigerante y acelerarán la incrustación en los microcanales de la placa fría, y los materiales de la tubería deben pasar la verificación de compatibilidad de inmersión a largo plazo
4. ‌Altos requisitos de seguridad de retardo de llama para salas de computadoras‌: Los centros de datos tienen requisitos obligatorios de retardo de llama para las tuberías no metálicas. La cubierta externa de las mangueras no debe convertirse en una ruta de propagación de llamas, ni producir gotas de combustión
5. ‌Ventana de parada de mantenimiento estrictamente limitada‌: El hardware de los clústeres AI se itera con frecuencia. El reemplazo de un solo servidor implica la inserción y extracción de múltiples tuberías de conexión cruzada de la placa fría. Si cada operación requiere drenar la tubería y usar herramientas especiales, el costo de mantenimiento y el tiempo de inactividad superarán el rango aceptable.

Selección e implementación de la ‌manguera de refrigeración líquida‌ de EPDM de la serie LT800

Para resolver los puntos débiles anteriores, se selecciona el sistema de ‌manguera de refrigeración líquida‌ de EPDM de la serie LT800, que se divide en dos niveles según la posición de despliegue: la manguera de conexión cruzada de la placa fría - colector de la LT800A se adapta a la conexión capilar en el extremo del servidor, y las mangueras conectadas a la red LT800B/LT800C se adaptan a la conexión de gran flujo entre la CDU y la tubería principal del gabinete.
En la etapa de comparación de esquemas, el equipo comparó tres materiales candidatos: las mangueras de plástico fluorado PTFE tienen buena inercia química pero alto costo y gran radio de curvatura; las tuberías corrugadas de acero inoxidable tienen una resistencia a la presión y una vida útil destacadas, pero son propensas a la conducción de vibraciones y son pesadas. Finalmente, se selecciona la solución LT800 con tubo interno de EPDM de alta pureza vulcanizado por peróxido y refuerzo trenzado de fibra sintética. Tiene excelente resistencia química y características de baja precipitación en el sistema agua-etilenglicol, el radio de curvatura mínimo es tan bajo como 2 veces el diámetro de la tubería, el costo es mucho menor que las tuberías de PTFE y metal, y el peso es solo 1/5 de la tubería de metal de la misma especificación.
Los parámetros centrales del producto cumplen totalmente los requisitos del proyecto: el tubo interno está hecho de caucho sintético EPDM de alta pureza negro con pared interna lisa y baja resistencia al flujo; la capa de refuerzo adopta una estructura trenzada de fibra sintética de 1-2 capas; la cubierta externa está hecha de caucho especial resistente a la intemperie y al ozono, cumpliendo con el grado retardante de llama UL94 V0; la temperatura de trabajo cubre de -40°C a +120°C, la presión de trabajo máxima es de 1,0~1,38MPa, es compatible con refrigerantes principales como el agua desionizada y la solución agua-etilenglicol, y toda la serie ha pasado la certificación UL y la detección de fugas de helio.
Ambos extremos de la manguera están preinstalados con conectores rápidos secos UQD que cumplen con el estándar abierto OCP, con sellos de EPDM, colores rojo y azul que marcan las direcciones de suministro y retorno de líquido. El sellado se mantiene durante todo el proceso de inserción y desconexión, realizando la inserción y extracción sin goteo y la conexión rápida con una sola mano. Toda la serie de especificaciones de -4 a -20 cubre todos los requisitos de escenario desde la conexión cruzada de la placa fría del servidor hasta la tubería principal de la CDU.

Efecto de aplicación después de la operación del proyecto

El proyecto se implementa en cuatro etapas: verificación de condiciones de trabajo, diseño de enrutamiento de tuberías 3D, despliegue de preinstalación y depuración conjunta del sistema. Después de la operación, ha funcionado de forma estable durante más de medio año. Miles de ramales de refrigeración no tienen fugas bajo la operación a plena carga, el entorno de baja temperatura y el impacto de arranque y parada de la bomba. El tiempo de despliegue de las tuberías de refrigeración líquida en un solo gabinete se reduce en dos tercios en comparación con la solución tradicional de tubería rígida de metal. Junto con la placa fría y la CDU, el PUE de refrigeración es estable por debajo de 1,1, cumpliendo totalmente el objetivo de diseño de los centros de computación inteligente ecológicos. Los conectores de doble color rojo y azul reducen considerablemente la probabilidad de conexión errónea entre el suministro y el retorno de líquido. No es necesario drenar todo el bucle del gabinete durante el reemplazo del hardware del servidor. El rendimiento retardante de llama UL94 V0 y la calificación de certificación UL cumplen con los requisitos de protección contra incendios de las salas de computadoras y los requisitos de acceso de los nodos de potencia de cómputo en el extranjero.