Verminder de koelenergie van datacenters met 80% met Kick &Drop-magneetkleppen

Greg Wainhouse, Regional Business Development Manager – Industrieel Water, Noord-Europa

In de huidige datacenters met hoge dichtheid is direct-to-chip vloeistofkoeling essentieel voor het beheer van de warmte van krachtige processors, AI-workloads en cloudinfrastructuur. De kern van deze systemen wordt gevormd door snelwerkende elektromagnetische kleppen die nauwkeurige stroomregeling bieden, waardoor oververhitting van de server wordt voorkomen en een ononderbroken uptime wordt gehandhaafd.

Hoewel van vitaal belang, zorgt de continue bekrachtiging van magneetkleppen voor een aanzienlijke vraag naar energie en hogere bedrijfskosten. Op duizenden servers die 24/7 draaien, kan zelfs een kleine winst in klepefficiëntie aanzienlijke besparingen opleveren en de duurzaamheid verbeteren.

Kick &Drop-spoeltechnologie gaat deze uitdaging aan. Door gebruik te maken van een krachtige “kick” om de klep te bedienen en een energiezuinige “drop”-fase om deze op zijn plaats te houden, kan het systeem het stroomverbruik van de klep met wel 80% verminderen, waardoor operators kunnen voldoen aan de efficiëntiedoelstellingen en de CO2-voetafdruk kunnen verkleinen.

Abonneer u op PII en ontvang:

Ons al lang bestaande tweemaandelijkse digitale tijdschrift Process Industry Informer , met exclusieve artikelen, nieuws en updates uit de hele procesindustrie, plus commentaar van onze drie experts uit de sector:

Verminder de koelenergie van datacenters met 80% met Kick &Drop-magneetkleppen
Sean Moran

Verminder de koelenergie van datacenters met 80% met Kick &Drop-magneetkleppen
Gavin Smith

Verminder de koelenergie van datacenters met 80% met Kick &Drop-magneetkleppen
Dave Green

PLUS:

Procesindustrie-update – onze wekelijkse e-nieuwsbrief
PII-podcast
Speciale berichten van onze advertentiepartners

Greg Wainhouse legt uit:

Het groeiende belang van efficiënte koeling van datacenters

Effectief thermisch beheer is de ruggengraat van betrouwbare datacenteractiviteiten. Zonder nauwkeurige koeling kunnen servers oververhitten, waardoor de prestaties afnemen, de levensduur van apparatuur wordt verkort en het risico op downtime toeneemt.

Direct-to-chip koeling is voor veel moderne faciliteiten de voorkeursmethode geworden. Bij deze aanpak wordt de door servermicrochips gegenereerde warmte rechtstreeks overgebracht naar koude platen die op elke processor zijn gemonteerd. Een water-glycolmengsel circuleert door deze platen en verwijdert de warmte via geforceerde convectie.

Het verwarmde koelmiddel stroomt vervolgens door een verdeelstuk naar een koelmachine of warmtewisselaar waar het wordt gekoeld voordat het terugkeert naar de koude platen voor de volgende cyclus.

Het handhaven van een adequate koelvloeistofstroom is van cruciaal belang. Magneetkleppen hebben de voorkeur omdat ze de snelle respons bieden die nodig is om te voldoen aan de voortdurend veranderende eisen van CPU's, die binnen milliseconden van stationair naar vollast kunnen stijgen. Hun elektrische bediening maakt automatische reacties op signalen van temperatuursensoren mogelijk, en hun compacte ontwerp past in de beperkte ruimte van cold-plate-spruitstukken.

De energie-uitdaging begrijpen

In een typische bedrijfsserver kunnen er één of twee CPU's per moederbord zijn en maximaal acht GPU's, die elk een eigen koeling vereisen. Meer geavanceerde systemen kunnen tientallen processors bevatten, elk met zijn eigen koude plaat- en klepopstelling.

Wanneer het wordt vermenigvuldigd met honderden servers in een rack en duizenden in een faciliteit, wordt het aantal kleppen aanzienlijk, waardoor hun energieverbruik een sleutelfactor wordt in de operationele uitgaven en duurzaamheidsprestaties.

Traditionele magneetventielen gebruiken een enkele spoel die een continu magnetisch veld genereert, waardoor de klep in positie wordt gebracht en daar wordt vastgehouden. Om de positie te behouden, moet de klep voortdurend de terugstelveer en de vloeistofdruk tegenwerken, waardoor deze 24 uur per dag bekrachtigd blijft.

Hoe Kick &Drop-technologie werkt

De Kick &Drop-technologie van Bürkert elimineert deze inefficiëntie met een slimmer spoelontwerp dat de energievraag met maar liefst 80% per klep kan verminderen.

Het systeem maakt gebruik van twee spoelwikkelingen ingekapseld in een enkele epoxyspoel, die in serie wordt aangedreven. In plaats van constant vermogen levert het een ‘kick’ met een hoge spanning om de klep snel in positie te brengen – de activeringsfase. Dit gebeurt in ongeveer 500 ms, snel genoeg om gelijke tred te houden met snelle temperatuurveranderingen.

Eenmaal gepositioneerd, initieert de tweede wikkeling de “drop”-fase, waardoor de plunjer een aanzienlijk lagere spanning en veel minder energie behoudt. De overbekrachtigde inschakelwikkeling genereert een zeer hoog startvermogen, waarbij ongeveer 85% van de energie wordt gebruikt om de plunjer snel te bewegen, en slechts ongeveer 15% om de klep open te houden.

Deze overexcitatie levert ook tot 200% meer activeringsvermogen op dan conventionele ontwerpen, waardoor hogere bedrijfsdrukken mogelijk zijn.

Voor datacenters die continu draaien zijn de cumulatieve besparingen aanzienlijk. Bij grote installaties met honderden of duizenden kleppen kan het verminderen van het energieverbruik tot 80% de bedrijfskosten en de CO2-uitstoot merkbaar verlagen.

Bürkert biedt een Kick &Drop Energie- en CO₂-calculator om zowel de energiebesparing als het CO₂-reductiepotentieel in te schatten.

Verbeterde duurzaamheid en thermische prestaties

Naast energiebesparing verbetert de Kick &Drop-technologie de duurzaamheid – een cruciale factor bij bedrijfskritische koeling.

Een lagere energievraag vermindert de warmteontwikkeling, waardoor het thermisch beheer door de hele klepconstructie verbetert. De mediaverwarming is beperkt en de maximaal haalbare temperatuur is beperkt tot 55°C, waardoor het risico op verkalking wordt beperkt in systemen die gezuiverd water gebruiken.

Lagere bedrijfstemperaturen verminderen ook de thermische belasting van belangrijke componenten, waardoor de levensduur wordt verlengd, onderhoud wordt verminderd en storingen als gevolg van oververhitting worden geminimaliseerd.

Kick &Drop vergelijken met proportionele controle

Pulsbreedtemodulatie (PWM) is een alternatieve methode die magneetkleppen in- en uitschakelt om de gemiddelde stroom te regelen. Hoewel PWM het energieverbruik kan verlagen in vergelijking met continu bekrachtigde kleppen, introduceert het extra hardware, complexiteit, trillingen en hoorbaar geluid – factoren die de betrouwbaarheid op de lange termijn en het comfort op de werkplek in gevaar kunnen brengen.

Kick &Drop behoudt daarentegen de eenvoud en robuustheid en levert een snelle respons zonder de nadelen van snel schakelen.

Geïntegreerde spruitstukoplossingen voor directe koeling op chip

Kleppen zijn slechts een deel van het koelbeeld. Veelvuldige integratie heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties.

Het technische team van Bürkert ontwerpt op maat gemaakte spruitstukken die rechtstreeks kunnen worden geïntegreerd met koude platen en koelinfrastructuur, waardoor ze een compacte voetafdruk en nauwkeurige pasvorm bieden. Geïntegreerde oplossingen stroomlijnen de productontwikkeling, verminderen de complexiteit van projecten en versnellen de implementatie wanneer u met één enkele leverancier voor kleppen en spruitstukken werkt.

Ondersteuning van de toekomst van hoogwaardige datacenters

De mondiale datacentermarkt breidt zich snel uit, aangedreven door AI, cloud computing, HPC en de groeiende digitale vraag. Naarmate de processordichtheid toeneemt en de werklast veeleisender wordt, wordt efficiënt thermisch beheer steeds belangrijker.

Direct-to-chip koeling zal een centrale rol spelen bij het voldoen aan deze behoeften, door te zorgen voor de precieze warmteafvoer die nodig is voor de infrastructuur van de volgende generatie. De technologie van magneetventielen blijft essentieel en levert een snelle, geautomatiseerde stroomregeling die hoogwaardige processors beschermt tegen snelle belastingsschommelingen.

Exploitanten worden geconfronteerd met toenemende druk om het energieverbruik te verminderen en de duurzaamheidsdoelstellingen te halen. Het verbeteren van de efficiëntie van elk onderdeel in de koellus is daarom van het grootste belang. Kick &Drop-technologie biedt de snelheid, het lage energieverbruik en de duurzaamheid die nodig zijn voor betrouwbare, milieuverantwoorde datacenteractiviteiten.

Lees hier meer .

Contactgegevens

Over ons

Laatste nieuws

Nieuwste video's

Bürkert vloeistofregelsystemen

Bürkert is actief in vijfendertig landen over de hele wereld en werkt samen met een groot netwerk van distributeurs en partners, waardoor de nabijheid van klanten wordt gegarandeerd. Onze wereldwijde aanwezigheid garandeert volledige service en ondersteuning in elke markt. Onderzoek drijft ons bedrijf.

We zijn nooit tevreden met de status quo en zoeken voortdurend naar nieuwe technologieën en oplossingen voor onze klanten. Elk jaar ontwikkelen onze mensen geavanceerde producten, variërend van geïntegreerde procesmeet- en regeleenheden tot geavanceerde systemen die worden gebruikt in farmaceutisch onderzoek. Om voorop te blijven investeren we zwaar in R&D.

In onze onderzoekscentra in Duitsland en Frankrijk werken 150 mensen aan een betere toekomst voor ons bedrijf en onze klanten. Onze toewijding aan expertise strekt zich wereldwijd uit, waardoor onze vloeistofcontrole-innovaties de wereldmarkt ten goede komen.