Прикройте, дует!

Франц Грасгоф Немецкий учёный, механик, машиностроитель. Родился в 1826 г. в Дюссельдорфе. Учился в Берлинском Королевском коммерческом институте, служил матросом, потом опять учился, преимущественно математике и механике. Один из основателей и первый директор Общества немецких инженеров, известного нам по аббревиатуре VDI и существующего по сей день. Почетный доктор Ростокского университета. Основные работы Грасгофа посвящены механике, сопротивлению материалов, конструированию машин, но и в термодинамику учёный внёс свой вклад. Его исследования в этой области посвящены процессам конвекции и всем изучавшим теплофизику фамилия Грасгофа знакома по критерию подобия Gr, названному в его честь. В 1894 году VDI учредило памятную медаль Грасгофа, которая вручается за выдающиеся заслуги в области науки и техники. #учебник

Водяное охлаждение в ЦОДах (продолжение) ➡️ "Традиционные" системы охлаждения Переходим к самому интересному. Как реализовать охлаждение стоек жидкостью? На данный момент существуют три основных варианта: ▶️ Охлаждаемые стойки Переходный вариант от воздушного к жидкостному охлаждению. Может быть реализован в виде теплообменника и вентиляторов в задней двери стойки. Вода от системы холодоснабжения подаётся на теплообменник, вентиляторы обеспечивают поток воздуха через дополнительное сопротивление. По сути само оборудование как охлаждалось воздухом, так и охлаждается, поэтому возможности такого решения ограничены (примерно до 30 кВт на стойку). Зато можно несложно модернизировать существующее оборудование в уже действующем ЦОДе. ▶️ Жидкостное охлаждение "direct-to-chip" На тепловыделяющие элементы ставятся пластины-радиаторы, внутри которых циркулирует охлаждающая жидкость. Сама жидкость охлаждается в пластинчатом теплообменнике от системы холодоснабжения ЦОДа. Что, подавать жидкость прямо в радиаторы на серверах? 🥶 С непривычки звучит страшно, но не страшнее третьего варианта. ▶️ Погружное охлаждение Ну а что, собственно, мелочиться: берём ванну с диэлектрической жидкостью, убираем из серверов все вентиляторы за ненадобностью и погружаем серверы в ванну. Да, прямо так, целиком. Идеальное охлаждение всех компонентов. 🤠 Если вы ещё не сталкивались с такими системами и способ звучит фантастически, предлагаем посмотреть крутое видео ➡️ https://www.youtube.com/watch?v=U6LQeFmY-IU 🎓 Развитие систем жидкостного охлаждения приводит к нескольким интересным последствиям: 1. Резкий рост интенсивности охлаждения ➡️ чипы можно будет разгонять ещё сильнее, не опасаясь их перегрева. 2. Температура охлаждающей жидкости может быть достаточно высокой. В большинстве случаев можно будет отказаться от холодильных машин и использовать только градирни для отвода теплоты. 3. Потребляемая мощность систем охлаждения без чиллеров резко падает, PUE* подобных ЦОДов примерно 1,05. 🔥 4. Постепенно встанут вопросы изменения концепции, архитектуры и всех инженерных систем машзалов, когда вместо сухих вертикальных стоек надо будет иметь дело с мокрыми горизонтальными "ваннами". *PUE – power usage effectiveness – отношение полной потребляемой мощности ЦОДа к мощности IT-оборудования. Видео сравнения систем жидкостного охлаждения трёх типов (есть субтитры на русском) ➡️ https://www.youtube.com/watch?v=4Np1HnWiHb4 Подробная статья по теме от технического директора Vertiv ➡️ https://www.datacenterdynamics.com/en/opinions/how-liquid-cooling-can-help-organizations-overcome-high-performance-computing-related-infrastructure-challenges/ #холод #учебник

Водяное охлаждение в ЦОДах Блокчейны, биг дата, искусственный интеллект, нейросети и машинное обучение, 5g и прочие достижения ИТ-мысли быстро и прочно входят в нашу жизнь и становятся привычными. При этом мало кто из обывателей понимает, как это всё работает 🧠 и какие задачи приходится решать на разных уровнях функционирования ИТ-технологий. Нам, в свою очередь, хотелось бы поговорить про охлаждение для ИТ: здесь творится масса интересных вещей. ▶️ "Традиционные" системы охлаждения Серверы, на которых хранятся ролики с любимыми зверятами, расположены в центрах обработки данных (ЦОДах) по всему миру. В машинных залах ЦОДов стоят стойки с серверами, которые охлаждаются большими прецизионными кондиционерами. В большинстве случаев сейчас это реализовано через воздушное охлаждение, которое выглядит так: холодный воздух подаётся кондиционерами под фальшпол и выходит в холодный коридор между стойками через перфорацию в плитках фальшпола. Серверы пропускают воздух через себя, охлаждаются, тёплый воздух выходит позади. Он забирается кондиционерами, охлаждается и так циркулирует по машинному залу. Всё прекрасно работает, пока мощность стоек составляет 2... 5...12... и даже 20 кВт. Такой мощности вполне хватает для самого широкого спектра задач, но неостановимая сила прогресса начала требовать 50, а то и 100 кВт мощности на стойку для своих нужд. Попробуйте обеспечить нормальный отвод такой теплоты воздухом без перегрева оборудования! На деле для стоек мощностью выше 20 кВт воздушное охлаждение начинает упираться в свой физический предел. Что с этим делать, в целом, понятно: где не получается охлаждать воздухом надо охлаждать жидкостью, классическая инженерная задача. Продолжение следует. 😉 #холод #учебник

Абсорбционные чиллеры Часть 2. Детали ➡️ Часть 1. Основы С принципом работы разобрались. Теперь несколько деталей, в которых, как известно, кроется дьявол. 😈 ▶️ Герметичность Чтобы кипящая вода производила эффект охлаждения, необходимо, чтобы давление в контуре было очень низким. Давление внутри АБХМ составляет порядка 5-6 кПа в абсолютных величинах. Конструкция должна быть очень герметичной, чтобы воздух снаружи не проникал внутрь. ▶️ Коррозия Раствор LiBr очень коррозионноактивен, особенно в присутствии воздуха. Для защиты от коррозии используют ингибиторы: хромат лития, нитрат лития, молибдат лития. ▶️ Неконденсируемые газы Воздух всё-таки проникает внутрь АБХМ, как ни старайся. Также в процессе коррозии внутри образуется водород. Оба газа являются неконденсируемыми и их накопление снижает производительность чиллера. Для удаления неконденсируемых газов устанавливают систему откачки (продувки), обычно с использованием вакуум-насоса. ▶️ Теплопередача Раствор LiBr обладает довольно посредственными термодинамическими показателями. Для интенсификации теплопередачи используют присадки типа 2-Этилгексанола. ▶️ Кристаллизация Наверное, самая неприятная вещь, которая может произойти с АБХМ. Раствор LiBr при определенных отклонениях от рабочих параметров может перейти в твердое (желеобразное) состояние. При этом начинают забиваться трубки, что способствует снижению расходов жидкостей и дальнейшей интенсификации кристаллизации вплоть до полной остановки. Машина не повредится, но восстановление работоспособности занимает много времени и сил. ▶️ Холодильный коэффициент Для парокомпрессионных ХМ мы считаем холодильный коэффициент как отношение холодопроизводительности к электрической мощности. Для АБХМ источником энергии является теплота, поэтому в формуле электрическая мощность заменяется на тепловую. И если для парокомпрессионных ХМ EER может достигать 8 и более кВт/кВт, то у АБХМ всё куда скромнее – не удивляйтесь, увидев этот показатель меньше 1. #холод #учебник

Берём абсорбент LiBr и помещаем его рядом с ёмкостью с водой (вода здесь выступает как хладагент). LiBr начинает активно поглощать пары воды, точно как компрессор. Вода при этом активно испаряется, охлаждается и кипит. Вот вам и холод. Следующая задача – зациклить процесс. Весь фокус в том, что растворимость воды в LiBr зависит от температуры. Чем выше температура, тем хуже вода растворяется и наоборот. Поэтому следующим шагом мы нагреваем раствор LiBr с водой. 🌡 Тут нам и пригодится источник теплоты, желательно погорячее. Простыми словами в генераторе происходит "выпаривание" воды обратно из LiBr. Горячие пары воды попадают на теплообменник с относительно холодной водой от градирни. Вода-хладагент охлаждается и конденсируется, после чего возвращается в испаритель, попутно дросселируясь. А горячий LiBr из генератора возвращается в абсорбер, по пути охлаждаясь в теплообменнике-экономайзере и водой от градирни. Цикл замкнулся. Для циркуляции жидкостей используются два насоса: насос абсорбента и насос хладагента. Жидкости из генератора и конденсатора возвращаются в абсорбер и испаритель самотёком, за счет гидростатического давления и разницы давлений в аппаратах. #холод #учебник

Абсорбционные чиллеры Часть 1. Основы "Получить холод при помощи теплоты? Вызов принят! 🤠" – сказал шотландец Джон Лесли и сконструировал первую абсорбционную холодильную машину для получения льда. Было это в далёком 1810 году, раньше изобретения парокомпрессионных ХМ, во времена первых паровозов. Паровозы давно заняли место на рельсах в музеях, а абсорбционные машины производятся и работают до сих пор и сдавать позиции не собираются. Давайте разберёмся в устройстве этих HVAC-динозавров. 🦖 Итак, задачей является получить холод при наличии источника теплоты с минимальными затратами электроэнергии. Использовать обычный парокомпрессионный цикл сложно и дорого: крутить компрессор паровым двигателем или турбиной? Всё можно сделать проще! Есть вещества, которые активно поглощают (абсорбируют) пары других веществ. Например, спирт абсорбирует воду, о чём недвусмысленно намекает болящая голова на утро после весёлой вечеринки. 🥳 Есть и более эффективные абсорбенты, например, бромистый литий. В нашей отрасли наиболее распространены АБХМ – абсорбционные бромисто-литиевые холодильные машины, их и будем рассматривать дальше, хотя принцип работы у всех примерно одинаковый (см. схему ⬇️). Продолжение ⬇️ #холод #учебник

С Днём космонавтики, друзья! 🌠

Новые технологии в HVAC Нашу сферу техники принято считать достаточно консервативной. Пока в ИТ и микроэлектронике идёт взрывной рост технологий: искусственный интеллект, машинное обучение, квантовые вычисления и пр., у нас всё спокойно и чиллер 2024 года выпуска почти не отличается от аналога десяти, а то и 20-летней давности. Поэтому вдвойне приятно видеть статьи про современные разработки в нашей области, да ещё и с применением машинного обучения и квантовых вычислений. В тепловой нагрузке на систему кондиционирования здания значительная (зачастую преобладающая) доля приходится на инсоляциию – тепловой поток солнечного излучения, проходящий через окна. ☀️ А окна современные архитекторы очень любят! Для снижения инсоляции в настоящее время применяют атермальные плёнки, которые помогают существенно снизить тепловой поток, но при этом затемняют окна. Так же у плёнок есть проблема: их эффективность сильно зависит от угла падения светового потока на стекло. Инженеры из Университета Нотр-Дам (США) задались целью разработать покрытие стекла, которое бы пропускало видимый свет, но при этом отражало греющее УФ и ИК излучение, причём вне зависимости от угла падения света. При разработке были исследованы свойства множества материалов. Наиболее многообещающими показали себя материалы на основе тончайших слоев кремнезема, оксидов титана и алюминия. После предварительного отбора материалов задача была передана на практический расчёт и моделирование – задействованы современные методы машинного обучения и квантовые вычисления. В итоге получена формула "пирога" покрытия, которое позволило снизить температуру в тестовом помещении на 5,4-7,2 С независимо от угла падения солнечного света. Внедрение подобных покрытий позволит радикально снизить нагрузку на системы кондиционирования и холодоснабжения зданий, особенно в южных широтах. Оригинал статьи с красивыми иллюстрациями ➡️ https://www.cell.com/cell-reports-physical-science/fulltext/S2666-3864(24)00072-9 #холод #учебник #зарубежный_опыт

Видео-загадка! #из_жизни #видео

3️⃣ Трубка Прандтля повсеместно используется в авиации, т.к. позволяет измерять скорость самолёта ✈️ (когда спидометр сломался), называется "комбинированным приёмником давления" (ПД) и обязательно оснащается системой подогрева для защиты от обледенения. Известны случаи авиакатастроф, причиной которых стало банальное обледенение ПД: неверные показания скорости самолёта вкупе с неправильными действиями экипажа могут привести к трагедии. 4️⃣ Современной альтернативой трубке Пито-Прандтля для измерения расхода воздуха являются датчики с обогреваемой струной (hot wire probe). Датчик представляет собой тонкую металлическую струну, которая размещается в потоке воздуха. Через струну пропускается ток, в результате чего она нагревается и становится теплее потока. Чем выше скорость потока, тем интенсивнее охлаждается струна, в результате чего меняется её сопротивление. По сопротивлению струны вычисляется скорость воздуха. Преимущество такого способа измерения состоит в том, что датчик компактный и его можно разместить на телескопическом держателе. Поэтому для широкого диапазона размеров воздуховода можно использовать один и тот же зонд. Так же на зонде часто размещают датчики температуры и влажности – очень удобно для полной проверки параметров воздуха! Минусы: - высокая цена; - струна очень тонкая, нужно соблюдать осторожность при измерениях. #пнр #учебник

Трубка Пито-Прандтля Сегодня поговорим про проверенный временем инструмент для пусконаладки систем вентиляции – трубку Пито (общий вид и принцип работы на фото ⬆️). 🤓 Несколько интересных фактов: 1️⃣ Инструмент назван в честь французского инженера Анри Пито, который родился в 1695 году. Пито был гидротехником и придумал способ измерения скорости воды в Сене простой загнутой трубкой. В основе лежало предположение о том, что разница между статическим и динамическим давлением пропорциональна квадрату скорости жидкости. А ещё Пито сформулировал и доказал теорему имени себя – вписал имя в учебники геометрии. 📚 2️⃣ Изобретение Пито почти через 200 лет усовершенствовал немецкий гидродинамик Людвиг Прандтль. Он дополнил трубку Пито второй трубкой с отверстиями, перпендикулярными потоку, для измерения статического давления. Такой инструмент называют трубкой Прандтля (или Пито-Прандтля) и именно его мы и используем по сей день. Распространённое название "трубка Пито" не совсем верное. Продолжение ⬇️ #пнр #учебник

📸 В объективе МСЕ 2024: на выставке были представлены компании из Европы, Китая, Индии. Количество участников приближается к допандемийному уровню, за 4 дня более 1700 экспонентов и 120 000 посетителей – впечатляет!

MCE 2024, Милан, 12-15 марта 2024 ➡️ https://www.mcexpocomfort.it/en-gb.html Близится открытие главной европейской выставки индустрии HVAC: Mostra Convegno Expocomfort 2024. Выставка проходит в Милане один раз в два года, чередуясь с выставкой ISH во Франкфурте. Специальные корреспонденты канала "П., д.!" направляются в Милан для дегустации prosecco освещения события. Ждём фото и комментарии для публикации!

Письма от подписчиков. Весенние мотивы, графическая работа "Перезимовал!". #из_жизни

В объективе Мир Климата 2024 📸

▶️ Интегрированная схема выглядит очень похоже, но, приглядевшись, вы увидите отличия: теплообменник встроен во вторичный контур холодоснабжения. Это сделано для реализации третьего, смешанного режима, применяемого в межсезонье. В этом режиме отеплённая вода из контура сначала предохлаждается в теплообменнике, а потом доохлаждается в чиллерах, тем самым снижается нагрузка и потребляемая мощность холодильных машин. В режиме полного фрикулинга работают только насосы вторичного контура, что позволяет экономить энергию и ресурс насосов чиллеров. 🗿Без подводных камней не обошлось. Для реализации смешанного режима необходимо подавать на теплообменник и конденсаторы чиллеров относительно холодный гликоль от градирен, способный хотя бы немного охладить поток воды от потребителей. Инженеру необходимо найти непростое решение: теплообменнику нужен холодный гликоль, а на конденсаторы нужно подавать относительно тёплый, достаточный для поддержания давления конденсации. Часто диапазоны этих температур не пересекаются и система не имеет решения. Однако, не всё так грустно. Ключ к решению лежит в том факте, что давление конденсации определяется температурой гликоля не на входе в конденсатор, а на выходе из него. Если сильно снизить расход гликоля, возможно поднять температурный перепад, повысить температуру гликоля на выходе из конденсатора и тем самым обеспечить нужное давление конденсации. За это отвечают регулирующие клапаны на конденсаторах чиллеров и большинство производителей могут поставить опцию управления этими клапанами с контроллера чиллера. Кроме более раннего перехода в режим фрикулинга интегрированная схема позволяет упростить алгоритм работы системы в сложных переходных условиях колебания температур около точки перехода. Вместо скачкообразных переходов из одного режима в другой с захолаживанием и отеплением контура конденсатора мы получим плавный процесс: система вошла в частичный фрикулинг и работает в этом режиме, даже если теплообменник почти не выдаёт тепловую мощность. По мере снижения температуры воздуха всё большая нагрузка начинает ложиться на теплообменник и всё меньшая на чиллеры, до тех пор, пока мы не получим полное охлаждение в теплообменнике и остановку чиллеров и их насосов, т.е. переход на полный фрикулинг. Схема с интегрированным фрикулингом раскрывает свои достоинства в системах с повышенной температурой воды в контуре и большой разницей температур между подающим и обратным потоками. А где мы имеем дело с такими условиями? Конечно, в центрах обработки данных и схожих объектах с максимальной нагрузкой зимой и высокотемпературным охлаждением. #холод #учебник

Охлаждение зимой. Free cooling Часть 4. Интегрированный и неинтегрированный фрикулинг ➡️ Часть 1. Прямой и косвенный фрикулинг ➡️ Системы косвенного фрикулинга: часть 2 и часть 3 На десерт самое вкусное: ▶️ Фрикулинг с водоохлаждаемыми чиллерами Система с водоохлаждаемыми чиллерами просто создана для реализации фрикулинга. Если заказчик потратился на чиллеры, сухие охладители, насосы, осталось дооснастить систему относительно недорогим пластинчатым теплообменником и фрикулинг готов. Зимой переключаем поток конденсаторной жидкости от конденсатора в теплообменник, поток воды с испарителя на другую сторону теплообменника при помощи затворов. Кажется, что всё просто и понятно, но и здесь есть некоторые нюансы и подводные камни. Давайте посмотрим на классическую двухконтурную схему холодоснабжения. Кстати, если вы не совсем понимаете, зачем нужны двухконтурные схемы, рекомендуем посмотреть наш видеообзор гидравлических схем систем холодоснабжения. ▶️ Самый простой вариант, как и поступают во многих проектах – установить теплообменник параллельно с чиллерами. Такая схема фрикулинга называется неинтегрированной (см. рисунок ⬆️). В этом случае система может работать только в двух режимах: парокомпрессионном и режиме фрикулинга. Поток жидкости идёт либо в чиллеры, либо в теплообменник – неработающее устройство перекрывается затворами, показанными на схеме. Автоматика по датчику температуры наружного воздуха переводит систему из одного режима в другой с небольшим гистерезисом на случай колебания температуры воздуха около точки перехода на фрикулинг в межсезонье или дни потепления зимой. Продолжение ⬇️ #холод #учебник