AIデータセンター向け液冷システム：コンパクトプレート式熱交換器技術による熱管理の最適化

人工知能システムは大量の電力を必要とするため、急速に熱を発生します。稼働中のデータセンターの管理者にとって、個々のサーバーラック間の温度を低く保つことも重要な課題となっています。従来のファンやエアコンでは、熱を十分に除去できない段階に達してしまいます。これが液冷が重要になる理由であり、特に、舞台裏で稼働する機器が重要な役割を果たす理由です。Grano Heat Energyは、2015年からこの分野の主要企業として、高性能な熱機器の研究開発および製造に注力してきました。同社は、大規模施設システムで使用されるプレート式熱交換器ユニットから、定期メンテナンスに必要な細かなガスケットやプレートまで、幅広い製品を提供しています。ヨーロッパ、中東、東南アジアへの出荷実績を持ち、有名ブランドに比べてはるかに低価格で信頼性の高い高品質な製品を提供することで、確固たる評価を得ています。同社の沿革については「会社概要」ページをご覧ください。また、世界中の顧客に対するメンテナンスサービスについてもご確認いただけます。

高密度AIインフラストラクチャにおける熱管理の進化

穴あき床タイルやCRACユニットといっ​​た基本的な空調設備の時代は終わりを迎えつつあります。なぜなら、AIチップが狭いスペースに膨大な電力を詰め込むようになったからです。高性能GPUを多数ラックに搭載すると、キャビネット1台あたりの発熱量は50kW、場合によっては100kWを超えることもあります。空気は熱を効率的に伝導しないため、狭いサーバーケースに十分な量の空気を送り込もうとすると、物理法則に逆らうような、勝ち目のない戦いになってしまうのです。

プロセッサの電力密度の上昇

現在のAIタスクには、狭い空間で大量の熱エネルギーを生み出すハードウェアが必要となる。

空冷限界

標準的な空調システムは、配管やファンに広い面積を必要とするが、最終的には処理能力に追いつかなくなる。

熱スロットリングのリスク

過度の熱はプロセッサの自動的な速度低下を引き起こし、高価なAIシステムの出力を損なう。

現代のデータセンターにおける液冷の主な利点

液冷システムへの移行は、単に新しい技術を導入するだけでなく、機器を保護する手段にもなります。液体は、同量の空気よりも数千倍もの熱を吸収できます。これにより、予期せぬ停止を心配することなく、プロセッサをフルスピードで動作させることができます。また、空気の流れを確保するための空きスペースが多すぎるデータセンターを建設する必要がなくなり、ラックをより密に配置することが可能になります。

優れた熱容量

水や特殊な誘電性液体などの流体は、空気をベースとしたシステムよりもはるかに効率的に熱を吸収する。

施設のフットプリント削減

大型の空調設備を撤去することで、同じ床面積内で設置できるサーバーラックの数を大幅に増やすことができます。

電力使用効率の向上

ファンや大型チラーの消費電力をすぐに削減することで、施設のPUE値を向上させることができます。

グラノ社製ろう付けプレート式熱交換器の技術的卓越性

ラックレベルでの冷却を扱う場合、限られたスペースが主な課題となります。1Uまたは2Uケース内、あるいは列の端に設置しても場所を取らない熱交換器が必要です。まさにここで、ろう付け式プレート熱交換器が真価を発揮します。この装置は、独自のろう付け技術を用いてステンレス鋼板を一体化させ、強固な構造を実現しています。最大40MPaの圧力と300℃までの温度に耐える非常に堅牢な構造です。ガスケットを使用しないため、サイズが小さく、繊細な環境下でも漏れる可能性が非常に低くなっています。

コンパクトな構造設計

ろう付け工法を用いることで、小型軽量のデバイスが製造され、狭いサーバーラックのスペースにもスムーズに収まる。

高圧耐性

これらのデバイスは過酷な圧力状況に耐えられるように設計されているため、強力な冷却システムに最適です。

迅速な温度応答

高い熱伝導率により、これらの熱交換器はAIタスクでよく見られる急激な温度上昇にほぼ即座に対応できます。

グラノガスケット式プレート式熱交換器の拡張性と効率

建物と外部環境をつなぐバックアップ冷却システムには、より大型で柔軟性の高いものが求められることがよくあります。このような用途には、ガスケットを使用するプレート式熱交換器が最適です。プレート式熱交換器は、フレームに固定された波状のプレートで構成されています。最大の利点は、プレートを開けて洗浄したり、データセンターの拡張に合わせてプレートを追加したりできることです。例えば、当初500kWの需要だったものが2倍になった場合でも、新しい装置を購入するのではなく、既存のフレームにプレートを追加するだけで済む場合がほとんどです。

柔軟なモジュール構成

フレームにプレートを追加したり取り外したりすることで、熱伝達能力を簡単に増減できます。

大規模な熱伝達領域

これらのシステムは、大規模な操業向けに、最大5000m²の熱交換面積を提供できるようカスタマイズ可能です。

メンテナンスアクセスの簡素化

分解可能な設計になっているため、ユニットを開けてプレートを清掃し、すぐに使用を再開できます。

データセンター冷却最適化における重要な考慮事項

AIビルにどんな熱交換器でも設置すれば良いというわけではありません。使用する材料によって、システムの寿命が10年になるか2年で終わってしまうかが決まります。例えば、処理済みの水を使用する場合はステンレス鋼で十分ですが、海に近い場所にある場合や、より耐久性の高い液体を使用する場合は、チタン製のプレートが必要になるかもしれません。また、メンテナンスも決して怠ってはいけません。どんなに高性能な液体システムでも、時間が経つにつれてミネラル分が蓄積し、それが熱遮断材のように作用して全体の性能を低下させてしまいます。

耐久性のある素材の選択

ステンレス鋼、チタン、炭素鋼の中から選ぶことで、冷却液の特定の組成に機器が対応できることを確認できます。

プロの清掃手順

酸やアルカリによる洗浄を含む、丁寧な化学洗浄手順を守ることで、プレートに蓄積した汚れや付着物を付着させずに済みます。

持続可能な熱回収

最新のシステムでは、サーバーから発生する未使用の熱を実際に回収し、温水供給や他の場所の暖房に利用することができる。

データセンター向けプロフェッショナルな熱ソリューションなら、Granoと提携しましょう。

豊富な経験が、業務のスムーズな運営を支えています。メキシコシティのあるプロジェクトでは、顧客が空調・冷房システムの高湿度対策として、複数のろう付け式プレート熱交換器ユニットを導入しました。これらのユニットは出荷前に気密性と熱性能に関する徹底的な試験に合格しました。過酷な都市環境で2年間稼働した後も、全く問題なく稼働しています。このような実績こそが、チャイナモバイルや北京メルセデス・ベンツといった企業が、冷房ニーズを満たすためにこれらのシステムを採用する理由です。

包括的な熱に関する専門知識

同グループは、制作するすべての製品に、長年にわたる製造と研究の知識を注ぎ込んでいる。

実証済みの世界的な信頼性

ムンバイのビジネス街から広東省のエネルギー施設まで、これらの製品は実際の過酷な条件下でテストされます。

ライフサイクル全体にわたるサポート

単なるパッケージを受け取るだけでなく、お手入れ方法の説明書や、ガスケットやプレートなどのスペアパーツも入手できます。

よくある質問

Q1：ろう付け式熱交換器とガスケット式熱交換器の主な違いは何ですか？

A: ろう付けユニットは高圧に対応し、小型化するために一体型の固体として溶接されますが、ガスケット付きユニットは分解して洗浄したり、容量を増やすためにプレートを追加したりできます。

Q2：これらの熱交換器は、一部の冷却システムで使用される腐食性流体に対応できますか？

A: はい、チタンや各種ステンレス鋼などの材料を選択し、バイトンやEPDMなどのガスケットと組み合わせることで、特定の化学物質に対応できます。

Q3：ガスケット付きプレート式熱交換器は、どのくらいの頻度で清掃する必要がありますか？

A: 水質によって異なりますが、熱伝達出力の低下や圧力損失の増加に気づいたら、専門家による化学洗浄の手順を実行する必要があります。

Q4：データセンター環境でガスケットが故障した場合、どうなりますか？

A：ガスケットの劣化は漏れの原因となるため、EPDMやNBRなどの高品質な素材を選び、ボルトを均等に締め付けることが、安定した運転のために非常に重要です。

Q5：これらの製品は主要な国際ブランドと互換性がありますか？

A：はい、アルファ・ラバルやGEA-ケルビオンといったブランドの製品と同等の強度を持つ代替品として、数多くのプレートやガスケットが製造されています。