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EATON DANFOSS 5400系列制冷接頭，混入空氣少
浸沒式液冷、相變浸沒式液冷和單相浸沒式液冷用接頭連接器快速接頭 | 5400制冷劑接頭 浸沒式液冷解決方案
5400 Series Low Air Inclusion Refrigerant
Eaton 的 5400 系列混入空氣少，設(shè)計(jì)用于空調(diào)、制冷劑、氣體和其他流體傳輸用途。anfoss 5400 系列快換是連接在制冷管線上，流損小、混入空氣少。焊接頭或者螺紋連接端口適合各種軟管或者硬管連接，也可以適配隔板安裝。市場(chǎng)：工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)、其設(shè)備空調(diào)制冷領(lǐng)域。應(yīng)用：空調(diào)、制冷、氣體和流體傳輸應(yīng)用。尺寸：1/4” 至1” ，全尺寸覆蓋。表面耐腐蝕達(dá)720小時(shí)無紅銹，允許帶壓連接和斷開，壓降小流量大。Eaton’s 5400 Series low air inclusion product line is
designed for air conditioning, refrigerant, gaseous
and fluid transfer applications.Applications & Markets - Mobile Air Conditioning and Refrigerant.
Eaton 5400 Series Low Air Inclusion Refrigerant Quick Disconnect Couplings
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產(chǎn)品特征
- 焊接或螺紋端連接適合各種硬管或軟管安裝
- 管式閥結(jié)構(gòu)，流體損失小，混入空氣少
- 螺紋連接設(shè)計(jì)，允許在壓力下連接和斷開
- 鎖緊墊圈和螺母，針對(duì)可選的過板安裝
- 標(biāo)準(zhǔn)密封材料：氯丁橡膠
- Guardian Seal. 鍍鋅，耐腐蝕性好
圖 5圖 6
尺寸 – 無過渡接頭
件號(hào)接頭本體尺寸氯丁橡膠類型規(guī)格類型圖 A B 六角
六角
六角
(mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in)
5400-S2-4 公頭 1/4 無過渡接頭 1 27.4 (1.08) 21.1 (.83) 19.1 (.75) - - - -
5400-S5-4 母頭 1/4 無過渡接頭 2 28.7 (1.13) 21.1 (.83) 16.0 (.63) 19.1 (.75) - -
5400-S2-8 公頭 1/2 無過渡接頭 1 34.8 (1.37) 32.0 (1.26) 29.0 (1.14) - - - -
5400-S5-8 母頭 1/2 無過渡接頭 2 40.6 (1.60) 33.0 (1.30) 26.0 (1.02) 30.0 (1.18) - -
5400-S2-12 公頭 3/4 無過渡接頭 1 44.2 (1.74) 46.4 (1.83) 41.0 (1.64) - - - -
5400-S5-12 母頭 3/4 無過渡接頭 2 55.1 (2.17) 45.0 (1.77) 35.0 (1.38) 41.0 (1.61) - -
5400-S2-16 公頭 1 無過渡接頭 1 46.5 (1.83) 53.0 (2.10) 48.0 (1.89) - - - -
5400-S5-16 母頭 1 無過渡接頭 2 61.1 (2.41) 56.0 (2.20) 45.0 (1.77) 50.0 (1.97) - -
尺寸 – SAE 37° (JIC)
件號(hào)接頭 本體 端口 尺寸
氯丁橡膠類型 規(guī)格 規(guī)格螺紋 類型 圖 A B 六角 六角
六角
* 接頭必須用 179頁中所示的元件來訂貨。 (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in)
5410-S17-4-4* 公頭 1/4 7/16 7/16-20 SAE 37° (JIC) 3 47.8 (1.88) 21.1 (.83) 19.1 (.75) - - 16.0 (.63)
5410-S14-4-4* 母頭 1/4 7/16 7/16-20 SAE 37° (JIC) 4 49.0 (1.93) 21.1 (.83) 16.0 (.63) 19.1 (.75) 15.7 (.62)
5410-4-4* 一套 1/4 7/16 7/16-20 SAE 37° (JIC) 5 89.9 (3.54) - - - - - - - -
5410-S17-6-4* 公頭 1/4 9/16 9/16-18 SAE 37° (JIC) 3 48.0 (1.89) 21.1 (.83) 19.1 (.75) - - 16.0 (.63)
5410-S14-6-4* 母頭 1/4 9/16 9/16-18 SAE 37° (JIC) 4 49.3 (1.94) 21.1 (.83) 16.0 (.63) 19.1 (.75) 15.7 (.62)
5410-6-4* 一套 1/4 9/16 9/16-18 SAE 37° (JIC) 5 90.4 (3.56) - - - - - - - -
5410-S17-6-8* 公頭 1/2 9/16 9/16-18 SAE 37° (JIC) 3 55.4 (2.18) 31.8 (1.25) 28.7 (1.13) - - 25.4 (1.00)
5410-S14-6-8* 母頭 1/2 9/16 9/16-18 SAE 37° (JIC) 4 61.7 (2.43) 33.3 (1.31) 25.4 (1.00) 30.2 (1.19) 25.4 (1.00)
5410-6-8* 一套 1/2 9/16 9/16-18 SAE 37° (JIC) 5 107.4 (4.23) - - - - - - - -
5410-S17-8-8* 公頭 1/2 3/4 3/4-16 SAE 37° (JIC) 3 57.9 (2.28) 31.8 (1.25) 28.7 (1.13) - - 25.4 (1.00)
5410-S14-8-8* 母頭 1/2 3/4 3/4-16 SAE 37° (JIC) 4 64.3 (2.53) 33.3 (1.31) 25.4 (1.00) 30.2 (1.19) 25.4 (1.00)
5410-8-8* 一套 1/2 3/4 3/4-16 SAE 37° (JIC) 5 112.8 (4.44) - - - - - - - -
5410-S17-10-12* 公頭 3/4 7/8 7/8-14 SAE 37° (JIC) 3 69.9 (2.75) 46.5 (1.83) 41.4 (1.63) - - 35.1 (1.38)
5410-S14-10-12* 母頭 3/4 7/8 7/8-14 SAE 37° (JIC) 4 80.3 (3.16) 45.7 (1.80) 35.1 (1.38) 41.1 (1.62) 35.1 (1.38)
5410-10-12* 一套 3/4 7/8 7/8-14 SAE 37° (JIC) 5 135.4 (5.33) - - - - - - - -
5410-S17-12-12* 公頭 3/4 1 1/16 1 1/16-12 SAE 37° (JIC) 3 72.6 (2.86) 46.5 (1.83) 41.4 (1.63) - - 35.1 (1.38)
5410-S14-12-12* 母頭 3/4 1 1/16 1 1/16-12 SAE 37° (JIC) 4 83.1 (3.27) 45.7 (1.80) 35.1 (1.38) 41.1 (1.62) 35.1 (1.38)
5410-12-12* 一套 3/4 1 1/16 1 1/16-12 SAE 37° (JIC) 5 140.7 (5.54) - - - - - - - -
5410-S17-16-16* 公頭 1 1 5/16 1 5/16-12 SAE 37° (JIC) 3 75.9 (2.99) 53.3 (2.10) 47.8 (1.88) - - 44.5 (1.75)
5410-S14-16-16* 母頭 1 1 5/16 1 5/16-12 SAE 37° (JIC) 4 89.7 (3.53) 56.9 (2.24) 44.5 (1.75) 50.8 (2.00) 44.5 (1.75)
5410-16-16* 一套 1 1 5/16 1 5/16-12 SAE 37° (JIC) 5 149.6 (5.89) - - - - - - - -
5400系列
制冷，混入空氣少
尺寸 – 銅悍接管接頭
件號(hào)接頭本體管子外徑尺寸氯丁橡膠類型規(guī)格規(guī)格類型圖 A B 六角
1六角
2六角
* 接頭必須用 179 頁中所示的元件來訂貨。 (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in) (mm) (in)
5401-S17-4-4* 公頭 1/4 1/4 銅悍接管接頭 6 38.6 (1.52) 21.1 (.83) 19.1 (.75) - - 16.0 (.63)
5401-S14-4-4* 母頭 1/4 1/4 銅悍接管接頭 7 39.9 (1.57) 21.1 (.83) 16.0 (.63) 19.1 (.75) 16.0 (.63)
5401-S17-6-4* 公頭 1/4 3/8 銅悍接管接頭 6 38.6 (1.52) 21.1 (.83) 19.1 (.75) - - 16.0 (.63)
5401-S14-6-4* 母頭 1/4 3/8 銅悍接管接頭 7 39.9 (1.57) 21.1 (.83) 16.0 (.63) 19.1 (.75) 16.0 (.63)
5410-S17-6-8* 公頭 1/2 3/8 銅悍接管接頭 6 44.5 (1.75) 33.3 (1.31) 28.7 (1.13) - - 25.4 (1.00)
5401-S14-6-8* 母頭 1/2 3/8 銅悍接管接頭 7 50.8 (2.00) 33.3 (1.31) 25.4 (1.00) 30.2 (1.19) 25.4 (1.00)
5401-S17-8-8* 公頭 1/2 1/2 銅悍接管接頭 6 44.5 (1.75) 33.3 (1.31) 28.7 (1.13) - - 25.4 (1.00)
5401-S14-8-8* 母頭 1/2 1/2 銅悍接管接頭 7 50.8 (2.00) 33.3 (1.31) 25.4 (1.00) 30.2 (1.19) 25.4 (1.00)
5401-S17-10-12* 公頭 3/4 5/8 銅悍接管接頭 6 62.7 (2.47) 45.7 (1.80) 41.4 (1.63) - - 35.1 (1.38)
5401-S14-10-12* 母頭 3/4 5/8 銅悍接管接頭 7 73.2 (2.88) 45.7 (1.80) 35.1 (1.38) 41.4 (1.63) 35.1 (1.38)
5401-S17-12-12* 公頭 3/4 3/4 銅悍接管接頭 6 62.7 (2.47) 45.7 (1.80) 41.4 (1.63) - - 35.1 (1.38)
5401-S14-12-12* 母頭 3/4 3/4 銅悍接管接頭 7 73.2 (2.88) 45.7 (1.80) 35.1 (1.38) 41.4 (1.63) 35.1 (1.38)
5401-S17-16-16* 公頭 1 1 銅悍接管接頭 6 71.1 (2.80) 56.9 (2.24) 47.8 (1.88) - - 44.5 (1.75)
5401-S14-16-16* 母頭 1 1 銅悍接管接頭 7 84.8 (3.34) 56.9 (2.24) 44.5 (1.75) 50.8 (2.00) 44.5 (1.75)
防塵帽和防塵塞防塵帽，帶墊 防塵塞，帶墊 本體規(guī)格 防塵帽 防塵塞
過渡接頭 SAE 37° (JIC)
O-
形圈黃銅鋼本體規(guī)格螺紋管子外徑規(guī)格 過渡接頭 SAE 37° (JIC)
22546-12 202220-4-4B 202220-4-4S 1/4 7/16-20 1/4 22546-12 202220-6-4B 202220-6-4S 1/4 9/16-18 3/8 22546-17 -202220-6-8S 1/2 9/16-18 3/8 22546-17 202220-8-8B 202220-8-8S 1/2 3/4-16 1/2 22546-23 -202220-10-12S 3/4 7/8-14 5/8
22546-23 -202220-12-12S 3/4 1 1/16-12 3/4
22546-28 -202220-16-16S 3/4 1 3/16-12 1
銅悍接管接頭
O-形圈黃銅鋼本體規(guī)格螺紋管子外徑規(guī)格 銅悍接管接頭22546-12 202208-4-4B -1/4 1/2-20 1/4
（O-形圈需單獨(dú)訂購）
22546-17 202208-4-8B -1/2 7/8-20 1/4 22546-12 202208-6-4B -1/4 1/2-20 3/8 22546-17 202208-6-8B -1/2 7/8-20 3/8 22546-17 202208-8-8B -1/2 7/8-20 1/2
2254617 202208-10-8B 202208-10-8S 1/2 7/8-20 5/8
22546-23 202208-10-12B 202208-10-12S 3/4 1 1/4-18 5/8
22546-23 202208-12-12B - 3/4 1 1/4-18 3/4
22546-23 202208-14-12B - 3/4 1 1/4-18 7/8
22546-28 202208-14-16B - 1 1 19/32-20 7/8
22546-28 202208-16-16B - 1 1 19/32-20 1
22546-28 202208-18-16B - 1 1 19/32-20 1 1/8
22546-28 202208-20-16B - 1 1 19/32-20 1 3/16
22546-28 202208-22-16B - 1 1 19/32-20 1 1/4
軟管接頭 SAE 100R5.尺寸 軟管接頭 SAE 100R5 O-形圈接頭總成本體規(guī)格軟管規(guī)格螺紋 D （O-形圈需單獨(dú)訂購）
(mm) (in) 22546-12 487-4-4S 1/4 -4 1/2-20 23.4 (.92) 22546-12 487-4-6S 1/4 -6 1/2-20 24.4 (.96) 22546-17 487-8-6S 1/2 -6 7/8-20 24.4 (.96) 22546-17 487-8-8S 1/2 -8 7/8-20 26.9 (1.06) 22546-23 487-12-10S 3/4 -10 1 1/4-18 27.2 (1.07)
22546-23 487-12-12S 3/4 -12 1 1/4-18 27.2 (1.07)
22546-28 487-16-16S 1 -16 1 19/32-20 25.7 (1.01)
.可提供其他形式。
5400系列制冷，混入空氣少
對(duì)于總成，用所示的元件基本號(hào)和下面的波折號(hào) (-) 規(guī)格來訂貨。例如：如果要求訂購 1 個(gè) 5401-S14-10-12，作為元件來訂貨，(1) 件 5400-S5-12，(1) 件 202208-10-12B 過渡接頭和 (1) 件 22546-23 O-形圈。
總成 件號(hào) 5400-S2 公頭 數(shù)量 5400-S5 母頭 數(shù)量 202208-黃銅 焊接過渡接頭 數(shù)量 202220-鋼 37. SAE 過渡接頭 數(shù)量 22546 O-形圈 數(shù)量
5401-S14-10-12 -12 1 -10 -12B 1 -23 1
5401-S14-10-8 -8 1 -10 -8B -17 1
5401-S14-12-12 -12 1 -12 -12B 1 -23 1
5401-S14-16-16 -16 1 -16 -16B 1 -28 1
5401-S14-4-4 -4 1 -4 -4B 1 -12 1
5401-S14-6-4 -4 1 -6 -4B 1 -12 1
5401-S14-6-8 -8 1 -6 -8B 1 -17 1
5401-S14-8-8 -8 1 -8 -8B 1 -17 1
5401-S17-10-12 -12 1 -10 -12B 1 -23 1
5401-S17-10-8 -8 1 -10 -8B 1 -17 1
5401-S17-12-12 -12 1 -12 -12 1 -23 1
5401-S17-14-16 -16 1 -16 -16 1 -28 1
5401-S17-4-4 -4 1 -4 -4B 1 -17 1
5401-S17-6-4 -4 1 -6 -4B 1 -12 1
5401-S17-6-8 -8 1 -6 -8B 1 -17 1
5401-S17-8-8 -8 1 -8 -8B 1 -17 1
5410-12-12 -12 1 -12 1 -12 -12S 2 -23 2
5410-16-16 -16 1 -16 1 -16 -16S 2 -28 2
5410-4-4 -4 1 -4 1 -4 -4S 2 -12 2
5410-6-8 -8 1 -8 1 -6 -8S 2 -17 2
5410-8-8 -8 1 -8 1 -8 -8S 2 -17 2
5410-S14-10-12 -12 1 -10 -12S 1 -23 1
5410-S14-12-12 -12 1 -12 -12S 1 -23 1
5410-S14-16-16 -16 1 -16 -16S 1 -28 1
5410-S14-4-4 -4 1 -4 -4S 1 -12 1
5410-S14-6-4 -4 1 -6 -4S 1 -12 1
5410-S14-6-8 -8 1 -6 -8S 1 -17 1
5410-S14-8-8 -8 1 -8 -8S 1 -17 1
5410-S17-10-12 -12 1 -10 -12S 1 -23 1
5410-S17-12-12 -12 1 -12 -12S 1 -23 1
5410-S17-16-16 -16 1 -16 -16S 1 -28 1
5410-S17-4-4 -4 1 -4 -4S 1 -12 1
5410-S17-6-4 -4 1 -6 -4S 1 -12 1
5410-S17-6-8 -8 1 -6 -8S 1 -17 1
5410-S17-8-8 -8 1 -8 -8S 1 -17 1
5400系列
制冷，混入空氣少
裝配指南/元件件號(hào)
典型的公頭 (S2) 典型的母頭 (S5)
裝配指南 過板安裝—S2
步驟： 把鎖緊墊圈
安裝在 S2 上，插入 S2 通過過板，擰緊扁螺
之后，把 O-形圈
2和母
7，使得鎖緊墊圈的齒完全壓縮。
1.
硬管或軟管連接至過渡接頭
111 .裝在過渡接頭上，確保 O-形圈沒有扭曲。 注：鎖緊墊圈 6必須在 S2 的六角和過板之間。
2. 用系統(tǒng)流體充分潤滑 O-形圈
和
11，防止當(dāng)接頭螺紋擰最大過板厚度
緊時(shí)劃傷和撕裂 O-形圈。 本體安裝的未使用的
插入接頭本體 規(guī)格鎖緊墊圈鎖緊墊圈
4，把接頭本體
3. S2—用系統(tǒng)流體潤滑錐面，把座閥總成
與接頭 擰緊連接，在接頭本體
與
過渡接頭實(shí)現(xiàn)金屬接觸后，再將接頭本體
4擰 1/8 圈（相
1/4 .206 .256
1/2 .136 .203
對(duì)接 1）或者按照表中的扭矩值來擰緊。3/4 .232 .292
S5—用系統(tǒng)流體充分潤滑
O-形圈
9 .，把閥和套筒組件
101 .101 .161
插入接頭的體 8，把接頭本體
與接頭 12上擰緊連接，
在接頭本體和過渡接頭實(shí)現(xiàn)金屬對(duì)金屬接觸之后，再將扭矩值
接頭本體
擰 1/8 圈（相對(duì)于接頭
12）,或者按照表中的下面列出推薦的扭矩值，單位：ft.lbs。
扭矩值來擰緊。 過渡接頭至本體
4. 接頭連接—用系統(tǒng)流體潤滑 5400-S2 上的密封墊
5，中公稱焊接式非焊接式鋼間螺母
在 5400-S2 上通過，擰緊中間螺母至表中所示規(guī)格或鋁或黃銅 S2 至 S5 的扭矩值，確保 S2 和 S5 的體在連接時(shí)不會(huì)旋轉(zhuǎn)。–4 6–8 12–15 10–12
–8 15–20 35–45 35–37 –12 35–40 45–55 45–47 –16 50–60 55–65 65–67
.重要：所有的墊和 O-形圈都要求充分潤滑。僅當(dāng)用于制冷系統(tǒng)時(shí)只能使用冷凍油。
元件件號(hào)
公稱規(guī)格 . –4 –8 –12 –16 標(biāo)記號(hào)外徑管規(guī)格 g 1/4”–3/8” 1/4”–5/8” 5/8”–7/8” 7/8”–13/8”行編號(hào)
典型公頭 1
1 管接頭 202208–*–4 202208–*–8 202208–*–12 202208–*–16 2
2 O-形圈 22546–12 22546–17 22546–23 22546–28 3
3 座閥組件 5400–S20–4 5400–S20–8 5400–S20–12 5400–S20–16 4
4 接頭本體 5400–17–4 5400–17–8 5400–17–12 5400–17–16 5
5 密封墊 22008–4 22008–8 22008–12 22008–16 6
6 鎖緊墊圈 5400–54–4S 5400–54–8S 5400–54–12S 5400–54–16S 7
7 扁螺母 5400–53–4S 5400–53–8S 5400–53–12S 5400–53–16S 8
典型母頭 9
8 中間螺母和本體組件 5400–S16–4 5400–S16–8 5400–S16–12 5400–S16–16 10
9 O-形圈 FF91178–10 FF91178–112 FF91178–116 22546–214 11
10閥和套筒組件 5400–S19–4 5400–S19–8 5400–S19–12 5400–S19–16 12
11 O-形圈 22546–12 22546–17 22546–23 22546–28 13
12管接頭 202208–*–4 202208–*–8 202208–*–12 202208–*–16 14
* 規(guī)定過渡接頭的外徑管規(guī)格要求為 1/16 英寸。例如：–4 接頭帶有 3/8” 外徑管子是 6/16 或 -6。件號(hào)則是 202208–6–4。
數(shù)據(jù)中心浸沒式液冷技術(shù)淺析
數(shù)字化進(jìn)程的加速和“雙碳”承諾都使得綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為大勢(shì)所趨,浸沒式液冷憑借節(jié)能環(huán)保、安全低耗等核心優(yōu)勢(shì)已然具備成為未來重要冷卻技術(shù)的潛質(zhì),但全面推廣仍存較多阻力。
作者：王慧、鄢然來源：《數(shù)據(jù)中心建設(shè)+》雜志2022-05-17 10:28
浸沒式液冷技術(shù)作為一種新型制冷方案,相較于空氣冷卻和冷板式間接液冷存在著顯著優(yōu)勢(shì)。本文從部署原理、相變機(jī)制、冷卻液類型等維度對(duì)當(dāng)下主流的浸沒式液冷技術(shù)展開了詳細(xì)論述,并對(duì)其未來發(fā)展提出了推廣建議。
一、 引言
近年來,人工智能、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈等技術(shù)的不斷進(jìn)步,對(duì)電子信息設(shè)備的性能和集成度提出了越來越高的要求,隨之而來的高熱密度和巨額能耗等問題對(duì)數(shù)據(jù)中心制冷技術(shù)也提出了更高的挑戰(zhàn),具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.底層基礎(chǔ)設(shè)施性能的不斷提升帶來數(shù)據(jù)中心能耗的顯著增加。目前,高性能計(jì)算處理器單機(jī)熱負(fù)荷已達(dá)到一般處理器的2倍以上,單機(jī)柜整體功耗已經(jīng)翻倍,且數(shù)據(jù)中心的體量亦在與日俱增,高能耗已經(jīng)成為一個(gè)亟待解決的問題。
2.電子器件功率和封裝密度引發(fā)熱流密度的急劇提升。據(jù)統(tǒng)計(jì),失效的電子器件中有55%是由于溫度過高或不均造成的,面對(duì)高功率和高封裝帶來的前所未有的冷卻需求。
3.高效制冷成為數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)型的重要環(huán)節(jié)。冷卻能耗占總能耗的40%左右,且運(yùn)行過程中溫度的不斷升高會(huì)造成巨大隱患,因此提高制冷效率是高能效、高密度配置轉(zhuǎn)型的有效手段。
4.國家已經(jīng)頒布了一系列政策,旨在引導(dǎo)數(shù)據(jù)中心向綠色、高效的方向發(fā)展。如2020年國家發(fā)改委頒布的《關(guān)于加快構(gòu)建全國一體化大數(shù)據(jù)中心協(xié)同創(chuàng)新體系的指導(dǎo)意見》中提到,2025年前大型數(shù)據(jù)中心PUE<1.3。這一舉措極大推動(dòng)了冷卻技術(shù)的升級(jí)。
目前,數(shù)據(jù)中心主要制冷技術(shù)包括風(fēng)冷、液冷、蒸發(fā)冷卻和自然冷卻,其中風(fēng)冷技術(shù)雖然憑借其低成本、易維護(hù)等特性成為當(dāng)前主要冷卻方式,但也存在其局限性:
1.采用集中制冷模式冷卻機(jī)架內(nèi)所有的電子器件,加之空氣的換熱系數(shù)較低,導(dǎo)致制冷效率低下、冷卻能耗過高。此外,冷熱空氣換熱不均勻會(huì)形成局部熱點(diǎn),而為消除這些熱點(diǎn)又會(huì)造成過度冷卻、額外耗能。
2.需要大量的空間來放置空調(diào)、機(jī)架和送風(fēng)通道,導(dǎo)致占用空間大、部署密度低。
3.常年不間斷的運(yùn)行模式,造成天然冷源的浪費(fèi),不利于節(jié)能環(huán)保。
傳統(tǒng)風(fēng)冷模式逐漸遇到瓶頸,數(shù)據(jù)中心制冷技術(shù)向精細(xì)化轉(zhuǎn)變已成必然趨勢(shì),在此背景下,液冷技術(shù)以其高效綠色的特點(diǎn)引起行業(yè)的普遍關(guān)注。
二、液冷技術(shù)簡介及對(duì)比
液冷是指使用液體取代空氣作為冷媒,直接導(dǎo)向熱源帶走熱量的制冷技術(shù)。相較于傳統(tǒng)風(fēng)冷,液冷具有顯著的優(yōu)勢(shì):
1.液體的比熱容遠(yuǎn)高于空氣,可以吸收大量熱而保持溫度在較小范圍內(nèi)波動(dòng),有效抑制溫度驟升,在一定程度上允許超頻工作,提升了集成度。
2.風(fēng)冷制冷方式被取代,能耗迅速降低、電費(fèi)支出減少,且?guī)缀趺獬凉穸取⒒覊m和振動(dòng)影響,設(shè)備可靠性提升,硬件維護(hù)支出減少,同時(shí)減少了風(fēng)扇的振動(dòng)和噪音,基本可達(dá)到“靜音機(jī)房”效果。
根據(jù)冷卻液是否與IT設(shè)備直接接觸,可將液冷技術(shù)分為間接液冷和直接液冷。間接液冷是指發(fā)熱器件與液體冷媒之間沒有直接接觸的制冷方式,冷板式液冷是間接液冷的典型部署方式。而直接液冷采用冷卻液,通過冷卻液與發(fā)熱元件直接接觸將熱量循環(huán)帶走,其中最具代表性的就是浸沒式液冷。本文從支持性能和綜合性能兩個(gè)方面進(jìn)行了空氣冷卻、冷板式間接液冷和浸沒式直接液冷的對(duì)比,詳見表1、表2。
冷板間接冷與浸沒式直接液冷的液冷支持對(duì)比
冷板間接也冷與浸沒式直接液冷的性能綜合對(duì)比
可以看出,冷板式液冷只有大功耗發(fā)熱元件CPU)采用液冷散熱,仍需保留部分風(fēng)冷裝置,且冷卻液沒有與電子元件直接接觸,散熱性能、空間利用率和節(jié)能降噪效果都不及浸沒式液冷,故本文接下來針對(duì)浸沒式液冷技術(shù)進(jìn)行闡述。
三、浸沒式液冷解決方案
浸沒式液冷以液體作為傳熱介質(zhì),將發(fā)熱電子元件直接浸沒于冷卻液中,通過冷卻液與電子元件直接接觸進(jìn)行熱交換帶走熱量,是一種新型高效、綠色節(jié)能的數(shù)據(jù)中心制冷解決方案。
根據(jù)冷卻液是否發(fā)生相變,浸沒式液冷分為相變浸沒式液冷和單相浸沒式液冷。相變浸沒式液冷利用冷卻液沸點(diǎn)低可發(fā)生沸騰相變的特性,在沸騰過程中利用潛熱吸收熱量來達(dá)到散熱的效果。而單相浸沒式液冷技術(shù)是指將電子設(shè)備完全浸沒在冷卻液中進(jìn)行直接冷卻,形成封閉的導(dǎo)熱回路。相變浸沒式液冷主要由冷卻液、密封腔體、芯片散熱膜模塊、冷卻模塊和室外冷源組成,包括服務(wù)器冷卻回路和冷凝冷卻回路兩個(gè)循環(huán)回路。
如圖1所示,液冷機(jī)箱內(nèi)裝有低沸點(diǎn)的冷卻介質(zhì),電子設(shè)備浸泡在密封的柜體中,電子元件工作時(shí)產(chǎn)生的熱量會(huì)使得冷卻液溫度升高,當(dāng)溫度超過飽和溫度時(shí),冷卻液受熱沸騰形成蒸汽泡逃逸至機(jī)柜頂部的蒸汽區(qū),即在罐內(nèi)形成氣相區(qū)域,形成的蒸汽被外循環(huán)回路的冷凝管換熱器再次冷凝成液體滴落到機(jī)柜中,冷凝管中的水等其他冷卻介質(zhì)與冷卻液換熱后,由泵輸入干燥塔,與空氣進(jìn)行冷卻換熱,通過循環(huán)流動(dòng)將熱量傳遞出去。中科曙光硅立方液冷相變冷卻計(jì)算機(jī)采用的就是浸沒相變液冷技術(shù),以氟化液作為冷媒,實(shí)現(xiàn)能效比PUE突破性降至1.04,節(jié)能效果顯著,此外還將CPU主頻提高15-20%,單機(jī)柜功率密度提升至160kW,部署密度也達(dá)到領(lǐng)先水平。
相變浸沒式液冷示意圖
如圖2所示,在單相浸沒式液冷中,冷卻液與服務(wù)器熱源直接進(jìn)行對(duì)流換熱,利用冷卻液的顯熱吸收服務(wù)器產(chǎn)生的熱量,同時(shí)通過循環(huán)泵使加熱后的冷卻液進(jìn)入換熱器與溫水進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)換熱,將電子元件產(chǎn)生的熱量通過換熱器傳遞給外部冷卻設(shè)備,末端外部冷卻側(cè)設(shè)備一般采用冷卻塔或干冷塔等進(jìn)行自然冷卻,將熱量傳遞到環(huán)境中,整個(gè)過程中冷卻介質(zhì)沒有發(fā)生相變過程。阿里巴巴浙江仁和數(shù)據(jù)中心采用單相浸沒液冷技術(shù),將IT設(shè)備浸沒在絕緣氟化液中,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心年均能源使用效率PUE不高于1.09。另一實(shí)例是網(wǎng)宿科技研發(fā)的DLC直接浸沒式液冷技術(shù),其最大的特點(diǎn)在于采用自研的礦物油作為浸沒液體的冷卻液,雖然無相變換熱效率相對(duì)較低,但是成本低維護(hù)相對(duì)簡易。
單相浸沒式液冷示意圖
可以看出,冷卻液作為浸沒式液冷系統(tǒng)的重要組成部分,應(yīng)具備以下特性:
1.良好的熱物理性質(zhì),包括高熱傳導(dǎo)系數(shù)、高比熱容和低粘度,對(duì)于浸沒式相變液冷還應(yīng)具有高汽化潛熱,即同樣的散熱量消耗更少的冷卻液。
2.單相冷卻液應(yīng)具有高沸點(diǎn),而相變冷卻液則應(yīng)具有較低的沸點(diǎn),即當(dāng)電子設(shè)備溫度不是很高時(shí),冷卻液也可以發(fā)生穩(wěn)定相變帶走熱量,以確保設(shè)備溫度保持平穩(wěn)。
3.其液態(tài)、氣態(tài)以及氣液混合時(shí)都滿足絕緣要求,與電子元件兼容,有良好化學(xué)和熱穩(wěn)定性,對(duì)環(huán)境友好,無毒無害無腐蝕易清理,且經(jīng)濟(jì)性高。目前,常見的冷卻液包括芳香族物質(zhì)、硅酸酯類、脂肪族化合物、有機(jī)硅及氟碳化合物等,其中應(yīng)用廣泛的是氟化液(氟碳化合物)和礦物油(脂肪族化合物)。氟化液雖具有較好的絕緣性和流動(dòng)性,穩(wěn)定不易燃,但價(jià)格昂貴。而礦物油具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好的特性,且已經(jīng)在電器元件直接接觸式冷卻方面得到廣泛應(yīng)用,如作為變壓器油等。
四、浸沒式液冷的未來發(fā)展
數(shù)字化進(jìn)程的加速和“雙碳”承諾都使得綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)成為大勢(shì)所趨,浸沒式液冷憑借節(jié)能環(huán)保、安全低耗等核心優(yōu)勢(shì)已然具備成為未來重要冷卻技術(shù)的潛質(zhì),但全面推廣仍存較多阻力:
1.初始部署投資大,價(jià)格昂貴的冷卻液以及各種不菲的顯性和隱性成本,造成前期成本增加。
2.許多企業(yè)尚無運(yùn)營高功率密度數(shù)據(jù)中心的需求,風(fēng)冷尚可解決散熱問題,液冷并非首選。
3.數(shù)據(jù)中心管理人員對(duì)浸沒式液冷技術(shù)所帶來的基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)與運(yùn)維體系的變革,需要一個(gè)相對(duì)漫長的適應(yīng)過程。
4.液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)建設(shè)和測(cè)試驗(yàn)收無標(biāo)可依,產(chǎn)品質(zhì)量和規(guī)格參差不齊,且尚未得到長期充分的驗(yàn)證,行業(yè)共識(shí)度不高。
為推進(jìn)浸沒式液冷逐漸發(fā)展成熟、數(shù)據(jù)中心行業(yè)脫碳轉(zhuǎn)型,本文提出四點(diǎn)應(yīng)用建議:
1.加速液冷行業(yè)設(shè)計(jì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定,完善設(shè)備安裝調(diào)試等相關(guān)規(guī)范的普及,提高原材料和配件的通用性,支持液冷技術(shù)應(yīng)用示范點(diǎn)的推進(jìn),實(shí)現(xiàn)由點(diǎn)及面的推廣應(yīng)用。
2.針對(duì)不同需求定制不同的制冷方案,“風(fēng)冷+液冷”協(xié)同發(fā)展會(huì)更好地賦能各行各業(yè)的發(fā)展。
3.設(shè)置冷卻液回流機(jī)制,將吸收的熱量接入樓宇采暖系統(tǒng)和供水系統(tǒng),在提升數(shù)據(jù)中心的制冷效率的同時(shí),還實(shí)現(xiàn)了余熱利用、創(chuàng)造了附加價(jià)值。
4.推動(dòng)氟化液或礦物油的自主研發(fā),打破國外壟斷局面(現(xiàn)行的冷卻液大多是價(jià)格高昂的進(jìn)口氟化液,比如3M的氫氟醚),降低部署成本。
綠色數(shù)據(jù)中心時(shí)代已經(jīng)到來,浸沒式液冷的發(fā)展是機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存的過程,是曇花一現(xiàn),還是成為新基建時(shí)代數(shù)據(jù)中心的主流?讓我們拭目以待。
參考文獻(xiàn)
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