ASHRAE TC 9.9, il comitato tecnico che detiene la maggior parte delle linee guida termiche del settore dei data center, ha pubblicato un bollettino tecnico scaricabile gratuitamente intitolato "TCS Coolant Integrity and System Readiness Best Practices", che si apre con un avvertimento più esplicito di quanto non accada di solito nei documenti degli enti di normazione: "È fin troppo facile violare i requisiti operativi e di garanzia dei sistemi di raffreddamento a contatto diretto con il chip".
Pubblicato a maggio e ora disponibile sulla pagina dei documenti pubblici del comitato, il bollettino elenca quattro aree in cui un sistema di raffreddamento tecnologico (TCS) può discostarsi dal progetto iniziale in modi che rimangono invisibili al momento della messa in servizio e si manifestano come danni mesi dopo. La tempistica coincide con l'ondata di implementazioni di raffreddamento a liquido diretto sul chip , che la densità dei processori di classe AI sta spingendo verso i data center tradizionali.
Il funzionamento dei sistemi di distribuzione del liquido refrigerante, come il PowerCool CDU di Dell, dipende in gran parte dalle normative sui fluidi specificate nel nuovo bollettino.
Se l'argomento vi sembra familiare, è perché lo è. Tim Shedd di Dell ha trattato proprio questo tema la scorsa settimana nel podcast n. 152 , dalla chimica e filtrazione del liquido di raffreddamento al perché le scorciatoie in fase di messa in servizio si traducano in guasti molto tempo dopo che il team di installazione se n'è andato, e ha accennato all'imminente pubblicazione di questo bollettino. Shedd è tra i collaboratori, insieme a Meraj Mohebi di Dell, Dustin Demetriou di IBM, Ashwin Siddarth di AMD, Chris Campbell di Vertiv, Vali Sorell di Oracle e ingegneri di Fluid2Chip e DLB Associates: un elenco di esperti di diversi fornitori che riflette quanto questa problematica sia ormai diffusa.
Tim Shedd ha anticipato i temi del bollettino nel podcast n. 152.
I quattro percorsi di fallimento
La composizione del refrigerante è fondamentale perché tutte le componenti a valle vengono dimensionate in base ad essa. La maggior parte degli impianti monofase è progettata con una miscela nominale di glicole propilenico al 25% (PG25) e il bollettino descrive in dettaglio come la deviazione dalla formulazione di progetto modifichi viscosità, densità, calore specifico e conducibilità termica, con conseguenti ripercussioni sulla caduta di pressione, sul punto di funzionamento della pompa, sull'efficacia dello scambiatore di calore e persino sulla stabilità del controllo dell'unità di distribuzione del refrigerante (CDU). Il glicole deve soddisfare i requisiti minimi di qualità del TC 9.9 o le specifiche del produttore dell'apparecchiatura IT e la miscelazione di refrigeranti senza averne verificato l'impatto è uno dei motivi espliciti per cui il bollettino definisce una revisione tecnica strutturata.
La gestione dell'aria è l'aspetto più insidioso. L'aria intrappolata riduce l'efficacia dello scambio termico, provoca cavitazione nelle pompe, accelera la corrosione e allunga i tempi di messa in servizio. Il bollettino tecnico specifica il meccanismo che coglie di sorpresa i team: il degassamento è più efficace a temperature elevate, che un circuito può raggiungere solo sotto carico elevato. Pertanto, i problemi legati all'aria possono manifestarsi settimane dopo l'avvio, una volta che il sistema si è stabilizzato a temperature costanti. Le linee guida riguardano il posizionamento del separatore sul ritorno caldo a bassa pressione vicino all'ingresso dell'unità di distribuzione del calore (CDU), lo sfiato in ogni punto elevato e l'evitare geometrie a trappola, tratti verticali morti, curve a U invertite e tratti di tubo flessibile non ventilati che possono trattenere l'aria indefinitamente.
La passivazione dell'acciaio inossidabile è l'aspetto più critico del bollettino. Saldatura, molatura e lavorazione in loco danneggiano il film di ossido di cromo che rende l'acciaio inossidabile resistente alla corrosione e, senza un'adeguata pulizia e ripassivazione secondo le norme ASTM A380/A967, il ferro libero finisce nel liquido di raffreddamento e contamina le superfici dei microcanali da cui dipendono le piastre di raffreddamento, le stesse strutture di turbolatore che abbiamo esaminato da vicino nella nostra analisi approfondita delle piastre di raffreddamento Chilldyne , dove la qualità del fluido determina se queste delicate strutture continuano a trasferire il calore o si ostruiscono. La regola su cui si basa il bollettino è categorica: "Un singolo componente installato che NON è passivato può compromettere il funzionamento del sistema".
I valori nominali della pressione di sistema completano i quattro elementi. Il comitato raccomanda un modello idraulico completo della cascata di pressione, che comprenda non solo il funzionamento a regime, ma anche le pressioni di lavaggio e riempimento, l'altezza statica, le impostazioni delle valvole di sicurezza, la precarica del vaso di espansione e i transitori associati al collegamento e allo scollegamento delle apparecchiature. Sottolinea inoltre il requisito della norma IEC 62368-1 per un test di sicurezza idrostatica a 1.5 volte la pressione massima nominale di esercizio, con le valvole di sicurezza impostate al di sotto della pressione massima nominale pubblicata dal produttore delle apparecchiature IT nel suo modello termico. La modalità di guasto da prevenire è quella più costosa: la sovrapressione delle apparecchiature IT stesse.
Dalle linee guida alla lista di controllo sul campo.
La seconda parte del bollettino diventa operativa ed è chiaramente stata scritta da persone che hanno subito danni. La concentrazione e la qualità del refrigerante devono essere verificate in laboratorio al momento del riempimento iniziale, dopo qualsiasi aggiunta significativa di fluido di reintegro e periodicamente, con le specifiche del fluido di progetto documentate nei documenti di consegna. Il riempimento sottovuoto, una tecnica sempre più diffusa per rimuovere l'aria intrappolata, presenta un'avvertenza che non abbiamo riscontrato altrove: le miscele di glicole possono separarsi parzialmente sotto vuoto, quindi il comitato raccomanda di prelevare campioni e di effettuare analisi di laboratorio dopo un riempimento sottovuoto per confermare che la miscela rimanga uniforme. Viene fornita una soluzione pratica al dibattito tra sfiati automatici e manuali (tappare gli sfiati automatici o isolarli con una valvola una volta confermata l'assenza di aria nel circuito, anziché sostituire i componenti), e l'intero documento si conclude con una checklist di verifica sul campo che mappa ogni area di rischio indicando cosa verificare, le prove accettabili e perché è importante, una pagina che gli enti di collaudo possono integrare direttamente nei loro piani di controllo qualità.
Il bollettino è complementare al documento TC 9.9 del 2024 "Raffreddamento a liquido: Guida alla resilienza per le implementazioni di piastre fredde" e reca la consueta avvertenza: si tratta di una guida informativa e non sostituisce i requisiti del produttore delle apparecchiature IT o le normative locali. Per un approfondimento sull'importanza di questa disciplina idraulica, l'episodio di un'ora del podcast di Shedd è un ottimo complemento.
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