Reduza em 80% a Energia de Resfriamento de Data Centers com Válvulas Solenoides Kick & Drop

Greg Wainhouse, Gerente Regional de Desenvolvimento de Negócios – Água Industrial, Norte da Europa

Nos data centers de alta densidade atuais, o resfriamento líquido direto ao chip é essencial para gerenciar o calor de processadores de alto desempenho, cargas de trabalho de IA e infraestrutura em nuvem. No núcleo desses sistemas estão válvulas solenoides de ação rápida que entregam controle preciso de vazão, prevenindo superaquecimento de servidores e mantendo uptime ininterrupto.

Embora vitais, a energização contínua de válvulas solenoides adiciona demanda significativa de energia e custos operacionais. Em milhares de servidores que rodam 24/7, até pequenos ganhos em eficiência de válvulas podem gerar economias substanciais e melhorar a sustentabilidade.

A tecnologia de bobina Kick & Drop aborda este desafio. Usando um "kick" de alta potência para acionar a válvula e uma fase de "drop" de baixa energia para mantê-la na posição, o sistema pode reduzir o consumo de energia da válvula em até 80%, ajudando operadores a atingir metas de eficiência e reduzir pegadas de carbono.

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Reduza em 80% a Energia de Resfriamento de Data Centers com Válvulas Solenoides Kick & Drop
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Greg Wainhouse explica:

A Importância Crescente do Resfriamento Eficiente de Data Centers

Gerenciamento térmico eficaz é a espinha dorsal de operações confiáveis de data centers. Sem resfriamento preciso, servidores podem superaquecer, degradando performance, encurtando vida útil do equipamento e aumentando risco de downtime.

O resfriamento direto ao chip tornou-se o método preferido para muitas instalações modernas. Nesta abordagem, o calor gerado por microchips de servidores é transferido diretamente para placas frias montadas em cada processador. Uma mistura água-glicol circula por essas placas, removendo calor via convecção forçada.

O refrigerante aquecido então flui através de um coletor para um chiller ou trocador de calor onde é resfriado antes de retornar às placas frias para o próximo ciclo.

Manter vazão adequada de refrigerante é crítico. Válvulas solenoides são favorecidas porque fornecem a resposta rápida necessária para acompanhar as demandas constantemente mutáveis de CPUs, que podem ir de ocioso a carga total em milissegundos. Seu controle elétrico permite respostas automáticas a sinais de sensores de temperatura, e seu design compacto encaixa no espaço confinado de coletores de placas frias.

Entendendo o Desafio Energético

Em um servidor empresarial típico, pode haver um ou dois CPUs por motherboard e até oito GPUs, cada uma exigindo resfriamento dedicado. Sistemas mais avançados podem conter dezenas de processadores, cada um com sua própria placa fria e arranjo de válvulas.

Quando multiplicado por centenas de servidores em um rack e milhares em uma instalação, o número de válvulas se torna substancial, tornando seu consumo de energia um fator chave em despesas operacionais e performance de sustentabilidade.

Válvulas solenoides tradicionais usam uma única bobina que gera um campo magnético contínuo, movendo a válvula para a posição e mantendo-a lá. Para manter a posição, a válvula deve continuamente contrabalancear a mola de retorno e a pressão do fluido, mantendo-se energizada o tempo todo.

Como a Tecnologia Kick & Drop Funciona

A tecnologia Kick & Drop da Bürkert elimina esta ineficiência com um design de bobina mais inteligente que pode cortar a demanda de energia em até 80% por válvula.

O sistema usa dois enrolamentos de bobina encapsulados dentro de uma única bobina de epóxi, alimentados em série. Em vez de potência constante, ele entrega um "kick" de alta voltagem para mover rapidamente a válvula para a posição — a fase de atuação. Isso ocorre em aproximadamente 500 ms, rápido o suficiente para acompanhar mudanças rápidas de temperatura.

Uma vez posicionada, o segundo enrolamento inicia a fase de "drop", mantendo o êmbolo com voltagem significativamente menor e muito menos energia. O enrolamento de sobre-excitação gera uma potência de partida muito alta, usando cerca de 85% da energia para mover o êmbolo rapidamente, e apenas cerca de 15% para manter a válvula aberta.

Esta sobre-excitação também entrega até 200% mais potência de ativação que designs convencionais, permitindo pressões operacionais mais altas.

Para data centers que rodam continuamente, as economias cumulativas são substanciais. Em grandes instalações com centenas ou milhares de válvulas, reduzir o consumo de energia em até 80% pode cortar notavelmente custos operacionais e emissões de carbono.

A Bürkert oferece uma Calculadora de Energia e CO₂ Kick & Drop para estimar tanto economia de energia quanto potencial de redução de carbono.

Durabilidade e Desempenho Térmico Melhorados

Além da economia de energia, a tecnologia Kick & Drop aumenta a durabilidade — um fator crítico em resfriamento de missão crítica.

Menor demanda de energia reduz geração de calor, melhorando o gerenciamento térmico em todo o conjunto da válvula. Aquecimento do fluido é limitado, e a temperatura máxima atingível é limitada a 55 °C, mitigando riscos de calcificação em sistemas que usam água purificada.

Temperaturas operacionais reduzidas também diminuem estresse térmico em componentes-chave, estendendo vida útil, reduzindo manutenção e minimizando falhas relacionadas a superaquecimento.

Comparando Kick & Drop com Controle Proporcional

Modulação por largura de pulso (PWM) é um método alternado que liga e desliga válvulas solenoides para controlar corrente média. Embora PWM possa reduzir consumo de energia relativo a válvulas continuamente energizadas, introduz hardware adicional, complexidade, vibração e ruído audível — fatores que podem comprometer confiabilidade a longo prazo e conforto no local de trabalho.

Em contraste, Kick & Drop mantém simplicidade e robustez, entregando resposta rápida sem os contras de comutação rápida.

Soluções de Coletor Integradas para Resfriamento Direto ao Chip

Válvulas são apenas parte do panorama de resfriamento. A integração do coletor impacta significativamente o desempenho.

A equipe de engenharia da Bürkert projeta coletores sob medida que se integram diretamente com placas frias e infraestrutura de resfriamento, oferecendo pegada compacta e ajuste preciso. Soluções integradas simplificam desenvolvimento de produto, reduzem complexidade do projeto e aceleram implantação ao trabalhar com um único fornecedor para válvulas e coletores.

Apoiando o Futuro de Data Centers de Alto Desempenho

O mercado global de data centers está se expandindo rapidamente, impulsionado por IA, computação em nuvem, HPC e demanda digital crescente. À medida que densidades de processadores aumentam e cargas de trabalho se tornam mais exigentes, gerenciamento térmico eficiente torna-se cada vez mais crítico.

O resfriamento direto ao chip desempenhará papel central em atender estas necessidades, fornecendo a remoção de calor precisa requerida para infraestrutura de próxima geração. Tecnologia de válvula solenoide permanece essencial, entregando controle de fluxo rápido e automatizado que protege processadores de alto valor de flutuações rápidas de carga.

Operadores enfrentam pressão crescente para reduzir uso de energia e atingir metas de sustentabilidade. Aumentar a eficiência de cada componente no loop de resfriamento é portanto primordial. A tecnologia Kick & Drop oferece a velocidade, baixo consumo de energia e durabilidade necessárias para operações de data center confiáveis e ambientalmente responsáveis.

Saiba mais aqui.

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