チップの直接冷却

ホワイト スペースのテクノロジー冷却システム (TCS) にミッション クリティカルな信頼性とパフォーマンスを提供します。

アプリケーション

データセンターにおける直接液冷

 

チップの直接冷却やコールドプレート冷却などの直接液冷(Direct Liquid Cooling, DLC)は、従来の空冷ではAI駆動型CPUやGPUの電力密度の上昇に対応できない高密度データセンターにおいて不可欠になりつつあります。DLCは、プロセッサからプロピレングリコール25%(PG25)などの循環冷却剤やその他の特殊流体に直接熱を伝達することで、優れた熱性能を実現し、100kW以上のラック負荷に対応し、エネルギー効率を大幅に向上させます。

一般的な構成では、冷却剤はテクノロジー冷却システム(TCS)を通過し、発熱部品に取り付けられたコールドプレートに流れます。熱は吸収され、冷却剤分配ユニット(CDU)を経由して施設給水システム(FWS)に送られ、そこで排出されます。特にコールドプレート内の微細なマイクロチャネルと、流体が繊細な電子機器に近接していることを考えると、流体の純度、圧力安定性、および漏れのない完全性を維持することが非常に重要です。

ポリマー配管システムは、金属配管システムに対して明確な優位性を発揮します。ポリプロピレン(PP)ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などの高性能材料は、耐腐食性と耐薬品性に優れ、冷却水の品質維持に役立ちます。-20℃~+140℃(PVDF)、0℃~80℃(PP-H)の広い温度範囲で確実に動作し、最大10barの耐圧性を備えています。d16~d500mmのサイズで提供され、これらの材料は高度な赤外線溶着(IRフュージョン)によって接合されるため、完全なトレーサビリティと圧力試験済みの性能が確保されています。

金属配管システムよりも軽量で設置が容易なポリマーソリューションは、プレファブリケーションやモジュール式の導入も可能であり、設置時間、コスト、現場の複雑さを軽減します。そのため、新築と改修の両方に最適であり、将来を見据えた持続可能な冷却インフラをサポートします。

Quick Connect Valve 700によるミッションクリティカルなシステムに対応できる接続技術

世界初のフルポリマー製Quick Connect Valveで、チップへの直接液体冷却接続に革命を起こします

 Quick Connect Valve 700 は、データセンターのダイレクト液体冷却(DLC)向けに特別に設計された特許取得済みのデュアルボールバルブです。耐腐食性PVDFポリマー製のこのバルブは、金属製の代替品と比較して50%以上軽量で、25%優れた流量性能を実現します。冷却分配ユニット(CDU)とサーバーラックの間での使用を想定して設計されており、独自の両手操作式安全インターロックにより、迅速かつ液漏れのないメンテナンスを実現します。25年の長寿命、UL 94 V-0難燃性、そして環境製品宣言(EPD)の認証取得済み。ミッションクリティカルな冷却インフラにとって、スマートで持続可能な選択肢となります。

Success Stories

熱帯地域でのデータセンター冷却

NUS, Singapore

NUSの持続可能な熱帯地域向けデータセンター・テストベッドは、高温多湿な気候におけるエネルギー効率の高い冷却技術の先駆者です。腐食に強い高性能熱可塑性樹脂製配管を使用することで、最大40%のエネルギー節約を実現し、熱帯地域向けデータセンターの新たな基準を確立します。

PVDFマニホールドを用いたD2C(Direct-to-Chip)

LG U+, South Korea

LG U+は、平川第2AIデータセンターテストベッドにおいて、GFと提携し、プロピレングリコール混合物(PG25)を用いた100kWラックのチップ直下冷却用ポリマーマニホールドシステムの検証を行いました。軽量で耐腐食性のある設計により、長期的な信頼性、容易な設置、そしてポンプエネルギーの削減が保証され、クリーンで効率的なソリューションによってLG U+のグリーンIT戦略を支えています。

Offsite Prefab

Rhodium ENT, USA

ビットコインマイニングデータセンター企業であるRhodium Enterprisesは、サーバーを完全に水没させることで効率を最大化するために、液浸冷却を採用しています。テキサス州テンプルに新たに建設したデータセンターでは、Rhodiumはこの高度な冷却方式をサポートするために、広範囲にわたる配管網を設計しました。

FAQs

チップへの直接液体冷却における流体の品質要件は何ですか? また、それはどのように監視されますか?

DLCシステムでは、繊細な機器を保護し、信頼性の高い熱性能を確保するために、流体の品質が不可欠です。テクノロジー冷却システム(TCS)では通常、高純度水またはプロピレングリコールベースの流体(例:PG25)を使用しますが、ファシリティウォーターシステム(FWS)では、異なる化学的耐性を持つ場合があります。

以前のASHRAEガイドラインは現在も使用されていますが、多くの事業者は、OEMと共同で策定された、より厳格なプロジェクト固有の流体仕様を適用しています。冷却液の品質は、以下の方法で維持されます。

  • 初期流体分析:システムの試運転時に実施します。

  • オンラインモニタリング:CDUには、温度、圧力、導電率、pHを測定するためのリアルタイムセンサーが搭載されていることがよくあります。

  • 定期ラボテスト:水/グリコール系冷却液の場合は2~6ヶ月ごと、安定した誘電性流体の場合は最大12ヶ月ごとに実施します。

  • イベントベース分析:アラーム、目視による汚染、またはシステム変更によってトリガーされます

  • フィルターメンテナンス:CDU内のフィルターを定期的に交換し、汚れやバイオフィルムの増殖を防ぎます。

     

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配管材質は冷却液の品質とシステム性能にどのような影響を与えますか?

配管材料は、冷却水の純度と長期的な流量効率の維持に重要な役割を果たします。金属配管は、腐食や浸出によって冷却水に汚染物質を放出します。その量は、流体の化学的性質と使用されている鋼材によって異なります。金属配管とは異なり、PP-HやPVDFなどのポリマーは腐食しません。むしろ、化学劣化を防ぎ、滑らかな内面を維持するため、以下の問題を軽減します:

  • バイオフィルムとスケールの形成

  • 粒子汚染

  • 経年劣化による水圧抵抗

ステンレス鋼との比較では、腐食生成物は10年間で最大8%の体積流量を減少させ、流量の顕著な低下につながることが示されています。ポリマーはこのような堆積を防ぎ、冷却ループ内の流体力学を一定に保ちます。

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ポリマー配管システムは、DLC で使用される冷却剤と互換性がありますか?

はい、ポリマーは幅広いエンジニアリング流体と互換性があります。以下に挙げるものが含まれます

  • 脱イオン水(DI水)

  • エチレングリコール(EGまたはMEG)やプロピレングリコール(PGまたはMPG)などのグリコール系冷媒

  • 適合性に関する声明に基づく特定の誘電流体

GFの配管システムは、幅広い動作範囲において化学的安定性と圧力完全性を維持します。具体的な用途については、当社の耐薬品性ツールまたは専門家にご相談いただくことをお勧めします。

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PP-R や他のポリプロピレンタイプではなく、PP-H を推奨する理由は何ですか?

PP-H(ホモポリマーポリプロピレン)は、結晶性が高いため、DLC用途に最適です。その結果、以下のメリットが得られます。

  • 優れた機械的強度と耐衝撃性

  • 優れた酸化剤耐性

  • 完全なトレーサビリティと自動化を備えた信頼性の高い赤外線溶接

  • ミッションクリティカルな用途に適した高い設計係数(PP-Rは1.25に対し2.0)

配管用に設計されたPP-Rとは異なり、PP-Hは熱および化学ストレス下での工業用流体ハンドリング向けに開発されています。GFのPROGEFシステムは、高性能冷却ループ向けにカスタマイズされた継手、バルブ、ツールの包括的なポートフォリオも提供しています。

 

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ポリマー配管システムは、直接液体冷却の持続可能性にどのように貢献しますか?

ポリマー配管システムは、直接液体冷却(DLC)インフラの製造から運用に至るまでのライフサイクル全体にわたって、様々な環境上のメリットを提供します:

  • 低炭素PP-HPVDFなどの熱可塑性プラスチックは、鋼や銅などの金属に比べて融点が大幅に低いため、製造に必要なエネルギーが少なく、炭素排出量を削減できます。

  • 軽量素材:金属配管と比較して、ポリマーははるかに軽量であるため、輸送および設置における輸送時の排出量を削減できます。

  • 長寿命:ポリマーシステムは、耐腐食性、耐汚染性、耐スケール性など、耐久性を考慮して設計されているため、システム寿命が長くなり、交換や修理の頻度が低減します。

  • 環境の透明性:GF Industry and Infrastructure Flow Solutionsは、配管ソリューションに関する環境製品宣言(EPD)を提供しており、材料の影響、エネルギー使用量、カーボンフットプリントに関する詳細な第三者検証データを提供しています。

エンジニアリングプラスチック配管を選択すると、DLC 操作において高いパフォーマンス、信頼性、および測定可能な炭素削減がサポートされます。

Carbon Calculator

プラスチック配管システムは環境に優しく、持続可能でしょうか?

プラスチック配管システムは、環境の持続可能性を考慮して設計されています。HDPE、PE100、PVC-U、PVC-Cなど、多くの種類はリサイクル可能な材料で作られており、PVC-Uのように再生可能な材料を使用しているものもあります。これらのシステムは、エネルギー消費量を削減し、二酸化炭素排出量を削減するように設計されています。熱可塑性パイプと継手は、金属製配管システムと比較して、製造および輸送時のエネルギー消費量が大幅に少ないため、全体的な二酸化炭素排出量の削減につながります。GF Industry and Infrastructure Flow Solutionsは、製品の環境影響と持続可能性へのメリットを詳細に記載した環境製品宣言(EPS)を提供しています。

GF Piping Systems は、ポリマーベースの DLC インフラストラクチャの設計とインストールにおいて顧客をどのようにサポートしますか?

従来の金属配管からポリマーシステムへの移行は、直接液体冷却(DLC)システムにとって大きな変化となる可能性があります。特に熱可塑性樹脂に不慣れなエンジニアリングチームにとってはなおさらです。そのため、GFは構想から試運転まで、包括的なサポートを提供しています:

  • 設計サポート:GFのエキスパートがお客様のチームと緊密に連携し、冷却負荷、建物の制約、そしてご希望の流体の種類に基づいてカスタマイズされたレイアウトを共同設計します。2D/3D配管設計、応力解析、詳細な材料仕様を提供します。
  • プレファブリケーションサービス:現場での複雑さを軽減し、設置品質を確保するため、配管スプール、アセンブリ、バルブグループのモジュール式プレファブリケーションを提供しています。これらはすべて、認定された溶接および圧力試験を実施し、管理された環境で製造されます。

  • 設置ガイダンス:GFの認定トレーニングプログラムを通じて、設置担当者は溶接、取り扱い、品質保証に関するベストプラクティスを習得し、初日から安全で漏れのないパフォーマンスを確保します。

  • グローバルロジスティクス:当社のプレファブリケーションアセンブリは世界中に出荷されるため、調整作業が軽減され、プロジェクトのタイムラインが短縮されます

この包括的なサポートにより、設置リスクが軽減され、導入時間が短縮され、ポリマーに不慣れなチームでも自信を持ってDLC対応フローシステムを導入できます。

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