Trocadores de calor de placas com junta (GPHEs) normalmente destinam-se a cenários de "troca térmica em larga escala no lado primário" em servidores de IA. Com placas metálicas corrugadas, juntas de borracha e um quadro de aperto, essas unidades são mais volumosas e possuem classificações de pressão inferiores às dos trocadores de calor de placas brasados. No entanto, sua capacidade de serem desmontadas no local e facilmente limpas ou mantidas torna-as ideais para circuitos do lado primário — onde as restrições de espaço são mínimas, mas a qualidade da água pode ser complexa e a manutenção regular é necessária.
O núcleo de um trocador de calor de placas com juntas consiste em placas metálicas corrugadas, juntas de borracha e um quadro de aperto; as placas do trocador de calor são vedadas entre si pelas juntas e fixadas por parafusos de aperto. Esse projeto oferece duas capacidades principais:
Basta afrouxar os parafusos de aperto e mover a placa de pressão móvel para desmontar todas as placas e juntas uma a uma. Isso permite a limpeza mecânica ou química de placas individuais, removendo eficazmente qualquer tipo de incrustação e restaurando a eficiência inicial de transferência de calor. Além disso, placas danificadas ou juntas envelhecidas podem ser substituídas individualmente, sem a necessidade de substituir todo o núcleo, reduzindo significativamente os custos de manutenção e o tempo de inatividade.
A área de superfície para transferência de calor pode ser facilmente ajustada pela adição ou remoção de placas. Quando a carga computacional de um centro de dados aumenta e é necessária maior capacidade de troca térmica, a capacidade pode ser expandida simplesmente pela adição de placas de trocador de calor de placas (phe), em vez de substituir toda a unidade; isso oferece grande conveniência para a construção em fases e a expansão elástica dos sistemas do lado primário.
O circuito do "lado primário" do sistema de refrigeração líquida de um centro de dados de IA atua como elo crítico que conecta as fontes externas de refrigeração (como torres de resfriamento ou refrigeradores a ar) à unidade interna de distribuição de refrigerante (CDU – Coolant Distribution Unit). Ele caracteriza-se por duas características distintas:
O lado primário conecta-se diretamente a equipamentos como torres de resfriamento, e sua água de circulação opera normalmente em um sistema aberto; consequentemente, a qualidade da água é muito menos pura do que o fluido refrigerante limpo presente no lado secundário (no interior dos servidores). A água contém frequentemente impurezas, como minerais e microrganismos; a operação prolongada facilita facilmente a formação de incrustações e bioincrustações nas superfícies de troca térmica. Essas incrustações reduzem severamente a eficiência da transferência de calor, elevando o PUE e aumentando o consumo energético.
O sistema do lado primário normalmente atende a todo um centro de dados ou a múltiplos módulos, exigindo alta capacidade de processamento individual por unidade; além disso, as demandas de refrigeração crescem dinamicamente à medida que o centro de dados é implantado em fases.
Dada a tendência à formação de incrustações na água de refrigeração do lado primário, a capacidade de desmontar e limpar trocadores de calor de placas com juntas oferece uma vantagem crítica. Pessoal de operação e manutenção pode desmontar periodicamente a unidade para limpar completamente as placas, removendo incrustações e impurezas; isso garante eficiência estável e de longo prazo na transferência de calor, bem como desempenho energético do sistema. Em contraste, embora os trocadores de calor de placas brasados sejam altamente integrados, não permitem limpeza física fora da linha e exigem qualidade mais elevada da água, tornando-os mais adequados para circuitos secundários limpos integrados nas CDUs. Para atender à natureza em larga escala e escalável dos sistemas do lado primário, o projeto modular dos trocadores de calor de placas com juntas oferece flexibilidade sem igual. A área superficial de transferência de calor pode ser ajustada simplesmente adicionando ou removendo placas, permitindo adaptação fácil à expansão faseada dos centros de dados e evitando investimentos maciços na substituição completa da unidade à medida que as cargas aumentam.
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