Reduzca la energía de refrigeración del centro de datos en un 80 % con válvulas solenoides Kick &Drop

Greg Wainhouse, director regional de desarrollo empresarial:agua industrial, norte de Europa

En los centros de datos de alta densidad actuales, la refrigeración líquida directa al chip es esencial para gestionar el calor de los procesadores de alto rendimiento, las cargas de trabajo de IA y la infraestructura de la nube. En el centro de estos sistemas se encuentran válvulas solenoides de acción rápida que brindan un control de flujo preciso, evitando el sobrecalentamiento del servidor y manteniendo un tiempo de actividad ininterrumpido.

Si bien es vital, la energización continua de las válvulas solenoides agrega una demanda de energía y costos operativos significativos. En miles de servidores que funcionan las 24 horas del día, los 7 días de la semana, incluso pequeñas ganancias en la eficiencia de las válvulas pueden generar ahorros sustanciales y mejorar la sostenibilidad.

La tecnología de bobina Kick &Drop aborda este desafío. Al utilizar una “patada” de alta potencia para accionar la válvula y una fase de “caída” de baja energía para mantenerla en posición, el sistema puede reducir el consumo de energía de la válvula hasta en un 80 %, lo que ayuda a los operadores a cumplir objetivos de eficiencia y reducir la huella de carbono.

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Greg Wainhouse explica:

La creciente importancia de una refrigeración eficiente del centro de datos

La gestión térmica eficaz es la columna vertebral de las operaciones fiables del centro de datos. Sin una refrigeración precisa, los servidores pueden sobrecalentarse, degradar el rendimiento, acortar la vida útil del equipo y aumentar el riesgo de tiempo de inactividad.

La refrigeración directa al chip se ha convertido en el método preferido para muchas instalaciones modernas. En este enfoque, el calor generado por los microchips del servidor se transfiere directamente a placas frías montadas en cada procesador. Una mezcla de agua y glicol circula a través de estas placas, eliminando el calor mediante convección forzada.

Luego, el refrigerante calentado fluye a través de un colector hasta un enfriador o intercambiador de calor donde se enfría antes de regresar a las placas frías para el siguiente ciclo.

Mantener un flujo de refrigerante adecuado es fundamental. Se prefieren las válvulas solenoides porque brindan la respuesta rápida necesaria para satisfacer las demandas en constante cambio de las CPU, que pueden pasar de inactivas a carga completa en milisegundos. Su control eléctrico permite respuestas automáticas a las señales del sensor de temperatura y su diseño compacto cabe en el espacio reducido de los colectores de placa fría.

Reduzca la energía de refrigeración del centro de datos en un 80 % con válvulas solenoides Kick &Drop

Comprender el desafío energético

En un servidor empresarial típico, puede haber una o dos CPU por placa base y hasta ocho GPU, cada una de las cuales requiere refrigeración dedicada. Los sistemas más avanzados pueden contener docenas de procesadores, cada uno con su propia placa fría y disposición de válvulas.

Cuando se multiplica en cientos de servidores en un rack y miles en una instalación, la cantidad de válvulas se vuelve sustancial, lo que hace que su consumo de energía sea un factor clave en el gasto operativo y el desempeño de sostenibilidad.

Las válvulas de solenoide tradicionales utilizan una sola bobina que genera un campo magnético continuo, moviendo la válvula a su posición y manteniéndola allí. Para mantener la posición, la válvula debe contrarrestar continuamente el resorte de retorno y la presión del fluido, manteniéndola energizada las 24 horas del día.

Cómo funciona la tecnología Kick &Drop

La tecnología Kick &Drop de Bürkert elimina esta ineficiencia con un diseño de bobina más inteligente que puede reducir la demanda de energía hasta en un 80 % por válvula.

El sistema utiliza dos devanados de bobina encapsulados dentro de una sola bobina de epoxi, alimentados en serie. En lugar de potencia constante, proporciona una “patada” de alto voltaje para mover rápidamente la válvula a su posición:la fase de actuación. Esto ocurre en aproximadamente 500 ms, lo suficientemente rápido como para seguir el ritmo de los rápidos cambios de temperatura.

Una vez colocado, el segundo devanado inicia la fase de "caída", manteniendo el émbolo con un voltaje significativamente más bajo y mucha menos energía. El devanado de irrupción sobreexcitado genera una potencia de arranque muy alta, utilizando aproximadamente el 85 % de la energía para mover el émbolo rápidamente y solo alrededor del 15 % para mantener la válvula abierta.

Esta sobreexcitación también ofrece hasta un 200 % más de potencia de activación que los diseños convencionales, lo que permite presiones operativas más altas.

Para los centros de datos que funcionan continuamente, los ahorros acumulativos son sustanciales. En instalaciones grandes con cientos o miles de válvulas, reducir el consumo de energía hasta en un 80% puede reducir notablemente los costos operativos y las emisiones de carbono.

Bürkert ofrece una calculadora Kick &Drop de energía y CO₂ para estimar tanto el ahorro de energía como el potencial de reducción de carbono.

Durabilidad y rendimiento térmico mejorados

Más allá del ahorro de energía, la tecnología Kick &Drop mejora la durabilidad, un factor crítico en la refrigeración de misión crítica.

La menor demanda de energía reduce la generación de calor, lo que mejora la gestión térmica en todo el conjunto de la válvula. El calentamiento del medio es limitado y la temperatura máxima alcanzable está limitada a 55 °C, lo que mitiga los riesgos de calcificación en sistemas que utilizan agua purificada.

Las temperaturas de funcionamiento reducidas también reducen el estrés térmico en los componentes clave, lo que extiende la vida útil, reduce el mantenimiento y minimiza las fallas relacionadas con el sobrecalentamiento.

Comparación de patadas y caídas con control proporcional

La modulación de ancho de pulso (PWM) es un método alternativo que enciende y apaga válvulas solenoides para controlar la corriente promedio. Si bien PWM puede reducir el consumo de energía en relación con las válvulas continuamente energizadas, introduce hardware adicional, complejidad, vibración y ruido audible, factores que pueden comprometer la confiabilidad a largo plazo y la comodidad en el lugar de trabajo.

Por el contrario, Kick &Drop mantiene la simplicidad y la solidez y ofrece una respuesta rápida sin las desventajas de un cambio rápido.

Soluciones de colectores integrados para refrigeración directa al chip

Las válvulas son sólo una parte del panorama de refrigeración. La integración múltiple afecta significativamente el rendimiento.

El equipo de ingeniería de Bürkert diseña colectores a medida que se integran directamente con placas frías e infraestructura de refrigeración, ofreciendo un tamaño compacto y un ajuste preciso. Las soluciones integradas agilizan el desarrollo de productos, reducen la complejidad del proyecto y aceleran la implementación cuando se trabaja con un único proveedor de válvulas y colectores.

Apoyando el futuro de los centros de datos de alto rendimiento

El mercado mundial de centros de datos se está expandiendo rápidamente, impulsado por la inteligencia artificial, la computación en la nube, la HPC y la creciente demanda digital. A medida que aumentan las densidades de procesador y las cargas de trabajo se vuelven más exigentes, la gestión térmica eficiente se vuelve cada vez más crítica.

La refrigeración directa al chip desempeñará un papel fundamental para satisfacer estas necesidades, proporcionando la eliminación precisa del calor necesaria para la infraestructura de próxima generación. La tecnología de válvulas solenoides sigue siendo esencial, ya que ofrece un control de flujo rápido y automatizado que protege a los procesadores de alto valor de las rápidas fluctuaciones de carga.

Los operadores enfrentan una presión cada vez mayor para reducir el uso de energía y cumplir objetivos de sostenibilidad. Por lo tanto, es primordial mejorar la eficiencia de cada componente del circuito de refrigeración. La tecnología Kick &Drop ofrece la velocidad, el bajo consumo de energía y la durabilidad necesarios para operaciones de centros de datos confiables y ambientalmente responsables.

Más información aquí .

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