Miałem przyjemność prowadzenia najnowszego webcastu na platformie Engineer's Frontier firmy Vertiv. Razem z Sandro Gatto, menedżerem ds. rozwoju biznesu Vertiv w dziedzinie agregatów chłodniczych, dyskutowaliśmy o przejściu od centrów danych chłodzonych powietrzem do obiektów chłodzonych cieczą. W związku z rosnącą gęstością sprzętu IT i większą troską o zrównoważony rozwój, przewidujemy coraz większe zainteresowanie wdrażaniem technologii chłodzenia cieczą.
Trendy w IT
Sztuczna inteligencja (SI), automatyzacja, wysokowydajne przetwarzanie danych (HPC) i uczenie maszynowe zwiększają zapotrzebowanie na moc obliczeniową, co prowadzi do wyższych gęstości ciepła na procesor. W rezultacie serwery generują więcej ciepła, które musi zostać odprowadzone. W niektórych zastosowaniach generowane ciepło osiąga poziom, przy którym chłodzenie powietrzem szaf rack o wysokiej gęstości nie jest wystarczające.
Istnieje wiele opcji w zakresie technologii zarządzania temperaturą, które należy rozważyć w zależności od wymagań projektowych w określonym zakresie gęstości szafy. Kiedy gęstość szaf rack zbliża się do i przekracza 30 kilowatów (kW), wtedy chłodzenie powietrzem może być niewystarczające dla utrzymania roboczej temperatury procesora (temperatury obudowy). W rezultacie chłodzenie cieczą staje się jedyną efektywną metodą odprowadzania ciepła.
Wynika to z właściwości termoprzewodzących cieczy, które są znacznie bardziej wydajne w odprowadzaniu ciepła z procesora. Proces ten może być realizowany za pomocą metod bezpośredniego chłodzenia procesora (D2C) lub chłodzenia zanurzeniowego.
Sprawność
Chłodzenie cieczą jest skuteczniejszą metodą chłodzenia centrum danych z dwóch powodów:
-
Temperatura dostarczanej cieczy roboczej może być podwyższona, aby utrzymać odpowiednie warunki pracy procesora, bez konieczności zwiększania mocy wentylatora, ponieważ chłodzenie koncentruje się na najgorętszych elementach, zazwyczaj na procesorze. Wymiana ciepła między procesorem a płytą chłodzącą jest o wiele bardziej efektywna niż wymiana ciepła między procesorem i otaczającym go powietrzem w przypadku tradycyjnego systemu chłodzenia powietrzem, co przekłada się na zwiększenie ogólnej efektywności centrum danych.
-
Podwyższona temperatura wody powrotnej z szaf rack, w porównaniu do tradycyjnego chłodzenia powietrzem, umożliwia efektywniejsze odzyskiwanie ciepła w centrum danych.
Wraz ze stałym rozwojem aplikacji wymagających zwiększonej mocy przetwarzania danych, obserwujemy tendencję do przechodzenia do innowacyjnych technologii zarządzania ciepłem, aby lepiej radzić sobie z tymi wyższymi gęstościami. Przewidujemy, że wiele centrów danych wprowadzi hybrydowe systemy zarządzania klimatyzacją precyzyjną, łączące chłodzenie powietrzem i cieczą.
Technologia chłodzenia cieczą
Adaptacja systemu chłodzenia Direct-to-Chip przypomina proces, do którego przywykliśmy w przypadku standardowych szaf serwerowych. Istotną różnicą jest to, że projekt szafy uwzględnia rozdzielacz cieczy, który kieruje płyn roboczy do urządzeń IT (ITE) obsługujących D2C. Układ hydrauliczny wewnątrz szafy jest dopasowany do rozdzielaczy dystrybucji cieczy, co pozwala na dostarczenie płynu do szafy. Cały proces jest kontrolowany przez jednostkę dystrybucji chłodzenia (CDU). Wprowadzenie tego rozwiązania wiąże się ze zmianami w technicznej przestrzeni obiektu, co wymaga odpowiedniego planowania.
System chłodzenia przez zanurzenie z kolei wymaga innego układu centrum danych. Standardowy układ szaf jest zastępowany poziomymi zbiornikami, w przeciwieństwie do pionowo ustawionych tradycyjnych szaf rack. W takim centrum danych urządzenia IT są całkowicie zanurzone w dielektrycznym płynie termoprzewodzącym (który nie przewodzi prądu elektrycznego). Chłodzenie przez zanurzenie to obiecująca technologia, ale wciąż niedojrzała ze względu na brak kompleksowych standardów. Istnieje potrzeba podniesienia kwalifikacji zespołów zarządzających centrami danych, które zazwyczaj nie są zaznajomione z tą technologią i wymagają zdobycia wiedzy przed instalacją i operacją.
W obu technologiach typowe jest wykorzystanie CDU z płytowym wymiennikiem ciepła ciecz-ciecz między pętlą chłodzenia technologicznego (TCL) a pętlą chłodzenia obiektu (FCL), aby przenieść ciepło między TCL a FCL. TCL ma surowe wymagania dotyczące czystości i wymagania filtracyjne, które są znacznie wyższe niż dla FCL.
Obie technologie mogą korzystać z cieczy jednofazowej lub cieczy zmieniającej fazę, znaną jako ciecz dwufazowa. Ta druga jest bardziej wydajna, ponieważ wymiana ciepła jest efektywniejsza, gdy ciecz przechodzi w stan gazowy.
Wskaźniki
Wraz z oczekiwanym wzrostem popularności hybrydowych projektów centrów danych ważne staje się mierzenie ich efektywności. Musimy brać pod uwagę wskaźniki, które wykraczają poza tradycyjną metrykę PUE (Efektywność wykorzystania energii), aby uwzględnić spodziewane zmniejszenie mocy wentylatorów dzięki systemom chłodzenia cieczą.
Wraz z naszymi partnerami, Vertiv przeprowadziło badania, prezentując różne wskaźniki, takie jak TUE (całkowita efektywność wykorzystania), który odzwierciedla całkowite zmniejszenie mocy dla całego projektu centrum danych.
Więcej o wskaźniku TUE można przeczytać na naszym blogu: Kwantyfikacja wpływu chłodzenia cieczą na PUE i zużycie energii w centrum danych chłodzonym powietrzem.
Zachęcamy również do zapoznania się z jednostkami dystrybucji chłodzenia Vertiv™ Liebert® XDU, które są odpowiednie do chłodzenia chipów i tylnych drzwi. Ich wdrożenie w dowolnym centrum danych jest łatwe i opłacalne.
Na zakończenie, nie zapomnij o możliwości wysłuchania całej serii konsultacyjnej „Engineers Frontier”, która dostarczy Ci wiedzy o najnowszych technologiach bezpośrednio od ekspertów z Vertiv.
