データセンターの冷却用プレート式熱交換器：液体ループとフリークーリング

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サーバーの高密度化が進むにつれ、空気のみではなく液体を用いて冷却を行うデータセンターが増えており、プレート式熱交換器は冷却設備において静かに重要な役割を果たす部品の一つとなっています。この熱交換器は、サーバーに供給される清浄な液体を建物の大規模な給水システムから分離し、天候が許す限り屋外の冷気を利用して冷却を行い、さらに廃熱を必要とする先へ供給することも可能です。本ガイドでは、熱交換器の設置場所とその役割について解説します。

決して交わってはならない2つの回路

液冷式データセンターには、2種類の水があります。施設回路は建物独自のシステムであり、長い配管、チラー、冷却塔またはドライクーラー、さまざまな材料で構成されており、水質は良好ですが完璧というわけではありません。一方、サーバー側回路はラックまで伸び、プロセッサ上のコールドプレートを通過しますが、その流路は非常に細いため、汚れや腐食生成物があればすぐに詰まってしまいます。多くの場合、冷却液分配ユニット内に設置されたプレート式熱交換器により、液体が混ざることなく熱が一方の回路から他方の回路へ伝達されるため、サーバーには常に、処理済みの清浄な冷却液のみが供給されます。

なぜプレート式熱交換器なのか

データホールのスペースは貴重ですが、プレート式熱交換器は設置面積を抑えつつその役割を果たします。この装置は2つの回路の温度差を小さくできるため、施設内の循環水をより高温に保つことができ、チラーのエネルギー消費を削減できます。 IT負荷が変化した際にも迅速に対応でき、サーバー側回路の保有液量を小さく抑えることで、冷却液のコストや漏洩による被害を最小限に抑えることができます。回路が清浄で密閉されている場合は、コンパクトな密閉型ユニットが一般的ですが、施設側の環境がそれほど清浄でない場合は、開けて点検できるガスケット式ユニットが好まれます。

フリークーリングと熱の再利用

この同じ熱交換器により、フリークーリングが可能になります。外気が十分に冷えている場合、屋上や敷地内に設置された空冷式ドライクーラーがグリコール回路を冷却し、プレート式熱交換器がその冷熱を施設内の水に伝達することで、チラーを休止させることができます。液体冷却ではより高温の水を使用できるため、この方式が機能する時間帯が長くなります。逆に、サーバーから取り出された熱は、プレート式熱交換器を介して暖房ネットワーク、近隣の建物、あるいは製造プロセスに供給することができ、廃熱を有用なエネルギーに変えることができます。

連続運転用に設計されています

データセンターは24時間稼働し続けるため、熱交換器には冗長性が組み込まれています。具体的には、1台がメンテナンス中でも稼働を継続できるようユニットを並列に配置し、各ユニットを隔離するためのバルブ、流路を保護するためのストレーナー、そして施設側の状況にかかわらずサーバー側回路を許容範囲内に維持する制御システムが備えられています。タイプ、材質、配置の選定は、流体、負荷、および現場がどの程度の故障を許容できるかによって決定されます。 TECS Engineeringは、エンジン、発電所、および産業用冷却回路向けのプレート式熱交換器ソリューションを設計・提供するとともに、熱を大気中に放散するドライクーラーやラジエーターを製造しています。負荷、回路、設置場所の条件をお知らせいただければ、当社のエンジニアリングチームがご提案いたします。

要点

清浄なサーバー回路を建物の施設用水から分離する
多くの場合、冷却液分配装置の内部に設置されている
コンパクトで、反応が速く、温度差が小さい
ドライクーラーでは、外気の条件が許せばフリークーリングが可能になります
暖房やプロセス用途向けに、サーバーの熱を伝達する
予備ユニットの確保、遮断、およびろ過を考慮して計画された

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お問い合わせ時にお送りいただきたい情報

IT機器の冷却負荷とその今後の増加見通し
両側の流体とその品質
サーバー側回路に必要な温度
施設側：チラー、冷却塔、またはドライクーラー
求める冗長性と利用可能なスペース
敷地の気候および計画されている熱再利用について

お問い合わせはこちら Send us files

よくあるご質問

液冷式のデータセンターには、なぜプレート式熱交換器が必要なのでしょうか？

サーバーに供給される清浄な冷却液を、建物の大規模な給水システムから分離し、汚れや腐食生成物がコールドプレートの微細な流路に侵入しないようにするためです。

冷却液分配ユニットとは何ですか？

ポンプ、フィルター、制御装置を備え、サーバー側回路へ冷却液を供給するユニット。その内部にあるプレート式熱交換器が、熱を施設用水へと伝達する。

プレート式熱交換器は、フリークーリングにどのように役立つのでしょうか？

屋外ドライクーラー回路の冷却熱を施設用水に伝達するため、外気が十分に冷えているときはチラーを休止させることができます。

データセンターから発生する熱は再利用できるのでしょうか？

はい。プレート式熱交換器は、その熱を熱供給網や近隣の建物、あるいはプロセスに供給することができます。

故障を避けるにはどうすればよいでしょうか？

各ユニットは並列接続されており、遮断弁、ストレーナー、制御装置が備わっているため、1台の熱交換器のメンテナンスを行っても、他の熱交換器がサーバーの冷却を継続することができます。