Doğrudan Sıvı Soğutmanın Enerji ve Su Verimliliğinden Yararlanmanın 10 Yolu

Özet

Belge, tek fazlı doğrudan çipe soğutma kullanan bir tesiste hangi kararın ne kadar tasarruf getirdiğini ölçer. Ana senaryo Paris'te kurulu 10 MW'lık bir tesistir; farklı iklimler de karşılaştırılır. En büyük kaldıraç TCS (teknoloji soğutma sistemi) besleme sıcaklığının yükseltilmesidir. Sıvı soğutma, suyla çalışan adyabatik ısı atımı olmadan bile hava soğutmaya göre enerjiyi yüzde 30 ile 60 arasında azaltır; yani suyu feda etmeden verimlilik kazanılabilir.

TCS sıcaklığının etkisi doğrusal değildir. 25 °C'den 45 °C'ye 20 °C'lik bir artış enerjiyi yüzde 30–40 düşürür; adyabatik atım varsa su tüketimi de yüzde 40–60 azalır. Paris'teki rack başına 40 kW'lık vakada kazancın yaklaşık yarısı ilk 5 °C'lik adımdan (25'ten 30 °C'ye) gelir, son 5 °C'lik adım (40'tan 45 °C'ye) yalnızca yaklaşık yüzde 1,1 getirir. Sunucu şartnameleri 40, 45 ve 50 °C giriş suyunu referans alır; NVIDIA GB300 NVL72 40 °C TCS beslemesi ister, OCP ise en az 30 °C'yi savunur.

Diğer kararlar da sayısal olarak değerlendirilir. Rack yoğunluğu 20 kW'tan 120 kW'a çıktığında ısı yakalama oranı arttığı için enerji kullanımı yüzde 4 ile 16 arasında düşer. En yaygın TCS sıvısı yüzde 25 propilen glikol ve yüzde 75 deiyonize sudan oluşan PG25'tir. Sıvıdan sıvıya CDU'ların, ekonomizer saatlerini en çok artıran özel yüksek sıcaklıklı hava soğutmalı soğutuculara bağlanması önerilir. Belge ayrıca ısı geri kazanımı, bileşen ömrü ve PEP/EPD beyanlarını kapsar. Kapsamın sınırı şudur: sonuçlar tek fazlı doğrudan çipe sistemler ve simülasyon varsayımları için geçerlidir; iki fazlı veya daldırma soğutma değerlendirilmez. Buna karşın tasarımcıya net bir sıralama sunar: önce TCS sıcaklığı, ardından CDU tipi ve ısı atım ekipmanı, sonra rack yoğunluğu.

Öne çıkan noktalar

1. Doğrudan çipe sıvı soğutma, adyabatik (su kullanan) ısı atımı olmadan hava soğutmaya göre enerjiyi yüzde 30–60 azaltır.
2. TCS beslemesini 25 °C'den 45 °C'ye çıkarmak enerjiyi yüzde 30–40, adyabatik atımlı sistemde su kullanımını yüzde 40–60 düşürür.
3. Paris'te 40 kW/rack vakasında kazancın yarısı ilk 5 °C'den gelir; 40–45 °C arası yalnızca yaklaşık yüzde 1,1 ekler.
4. 120 kW/rack tasarımı, daha yüksek ısı yakalama oranı sayesinde 20 kW/rack tasarımından yüzde 4–16 daha az enerji kullanır.
5. En yaygın TCS soğutma sıvısı PG25'tir: yüzde 25 propilen glikol, yüzde 75 deiyonize su.
6. Sunucu şartnameleri 40/45/50 °C giriş suyu belirtir; GB300 NVL72 için 40 °C TCS beslemesi tanımlıdır, OCP en az 30 °C önerir.
7. Buharlaşmalı ısı atımı, 1 MW soğutma kapasitesi başına yaklaşık 43 L/dk su harcar.

Tasarımda kullanımı

• Sıvı soğutmalı tasarımlarda varsayılan TCS besleme sıcaklığını 40 °C alın; 30 °C altında verim kaybı, 45 °C üstünde sunucu şartname sınırı nedeniyle uyarı verin.
• Varsayılan olarak PG25 soğutma sıvısı, sıvıdan sıvıya CDU ve özel yüksek sıcaklıklı kuru soğutucu veya chiller seçin.
• Buharlaşmalı atımın suyunu 43 L/dk/MW ile hesaplayın (buharlaşırken atılan ısının kWh'ı başına yaklaşık 2,6 L).
• Enerji tasarrufunun TCS sıcaklığına göre azalan getirili eğrisini gösterin ve ısı geri kazanımı çıktısı ekleyin (besleme/dönüş sıcaklığı, kullanılabilir kW).

Kimler okumalı

Sıvı soğutmalı AI/HPC tesisi tasarlayan mekanik mühendisler ve su ile enerji arasındaki dengeyi bütçelemek zorunda olan sürdürülebilirlik sorumluları.

İlgili standartlar

• ASHRAE TC9.9 Liquid Cooling Guidelines
• OCP 30C coolant guidance
• ISO 14025 (EPD)
• ISO/IEC 30134-9 (WUE)

Yayın bilgileri

Yazarlar

Maria A. Torres Arango; Wendy Torell; Stefano Lena; David McGlocklin

Yayıncı

Schneider Electric

Yıl

2025

Belge numarası

WP 211

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Üretici

Erişim

Ücretsiz okunur

Lisans

Telif hakkı saklı; yalnızca künye — özgün belge için yayıncının kullanım koşulları geçerlidir

Künye