Chłodzenie cieczą – ekologiczna przyszłość centrum danych
W związku z postępującą cyfryzacją wzrosło zapotrzebowanie na przetwarzanie informacji, a tym samym na zapewnienie ciągłości działania cyfrowej infrastruktury. W 2022 r. rynek klimatyzacji precyzyjnej dla centrów danych osiągnął wartość 3,5 mld dolarów. Szacuje się, że do 2026 r. będzie to już 6 mld dolarów. Ten wyjątkowy wzrost rynku odzwierciedla fakt, że w wielu przypadkach potrzebne są nowe technologie, aby nadążyć za zmianami.
Jedną z nich jest chłodzenie cieczą, które staje się coraz bardziej popularne i jest szczególnie skuteczne w przypadku obliczeń o wysokiej gęstości danych wymaganych przez nowe zastosowania, takie jak sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe. Chłodzenie centrum danych cieczą stanowi także bardziej ekologiczną alternatywę do wykorzystywania powietrza.
W ciągu ostatniej dekady znacząco zmieniła się infrastruktura centrów danych. Serwery kasetowe oraz urządzenia odpowiedzialne za pracę infrastruktury wirtualizacyjnej znacznie zwiększyły swoją gęstość. Obecnie pobierają od 750 watów do 1 kilowata na jednostkę szafy (1U), a w przypadku macierzy dyskowych z dyskami flash (SSD) o niskiej gęstości mocy jest to 400–600 W. Aby zapewnić ciągłość działania tych urządzeń, należy zadbać o ich odpowiednią temperaturę. Najpopularniejszym i stosowanym na całym świecie rozwiązaniem jest chłodzenie centrum danych za pomocą przepływu powietrza.
– Wraz z pojawianiem się pierwszych komputerów opracowywano alternatywne do metody powietrznej, sposoby chłodzenia sprzętu IT. Niewątpliwie jednym z najefektywniejszych i znanych od dawna czynników odbierających energię cieplną jest ciecz. Jednakże metoda chłodzenia cieczą zyskała na popularności stosunkowo niedawno, wraz z ogromnym wzrostem wymagań obliczeniowych wobec rozwiązań stosowanych w centrach danych – mówi Gerard Dermont, Strategic Segments Director, CEE.
Chłodzenie cieczą – bardziej zrównoważona alternatywa
Rozwiązania do klimatyzowania urządzeń powietrzem generują znaczne zużycie energii i emitują dużą ilość ciepła do atmosfery. Z drugiej strony, chłodzenie cieczą w centrum danych wykorzystując system zamkniętej pętli wodnej, umożliwia magazynowanie energii, która może zostać wykorzystana do ogrzewania pobliskich biur, domów lub gospodarstw, wspierając gospodarkę o obiegu zamkniętym.
Pomimo przewag ekologicznych systemów chłodzenia cieczą, chłodzenie powietrzem nadal dominuje. Na popularności zyskuje jednak elastyczna infrastruktura centrów danych, zgodna z wytycznymi Open Compute Project (OCP). Systemy przetwarzania danych o dużej wydajności oraz niektóre układy scalone, które generują tak dużo ciepła, że nie są w stanie skutecznie oddawać go do powietrza, spowodowały zwiększenie zainteresowania chłodzeniem cieczą i przyspieszyły wdrażanie tego typu rozwiązań.
– Nowoczesne urządzenia zarządzania termicznego umożliwiają wykorzystanie cieczy jako czynnika odbierającego ciepło z obudowy sprzętu w centrum danych, jak też do punktowego chłodzenia radiatorów zainstalowanych bezpośrednio na procesorach w serwerach. Nasi inżynierowie radzą, aby wdrażając chłodzenie z wykorzystaniem cieczy zacząć od tylnych drzwi szafy rack, a następnie rozważyć bezpośrednie chłodzenie układów scalonych – dodaje Gerard Dermont.
Rozwiązanie dla szaf o gęstości mocy powyżej 20 kW
Wymagana gęstość mocy w nowoczesnych szafach rack przekracza 20 kW, a w wielu obiektach planowane jest wdrożenie szaf o gęstości wynoszącej 50 kW lub nawet więcej. Gdy wartość ta przekracza 20 kW, systemy chłodzenia powietrzem tracą skuteczność – wówczas dobrą alternatywą staje się chłodzenie cieczą. Dojrzałe systemy klimatyzacji precyzyjnej wykorzystujące ciecz, przeznaczone dla szaf o gęstości powyżej 20 kW, zazwyczaj korzystają z wymienników ciepła umieszczonych w tylnych drzwiach.
Chłodzenie cieczą możliwe jest do wprowadzenia także w kolokacyjnych centrach danych jako element hybrydowego systemu klimatyzacji. Taka hybrydowa infrastruktura charakteryzuje się bardziej komfortową temperaturą otoczenia, utrzymującą się na poziomie około 21°C, w przeciwieństwie do tradycyjnych centrów danych chłodzonych powietrzem, w których występują zimne i gorące korytarze.
W ciągu najbliższych lat chłodzenie powietrzem nie będzie w stanie sprostać wysokim wymaganiom związanym z dużą gęstością mocy obliczeniowej. Wykorzystanie cieczy do tego procesu nie tylko zapewnia lepszą wydajność i oszczędność kosztów, ale również stanowi bardziej zrównoważoną metodę klimatyzowania urządzeń. Eksperci Vertiv wskazują, że chłodzenie cieczą w centrach danych w nadchodzących latach może przyczynić się do realizacji przyjętych przez firmy celów zrównoważonego rozwoju. Dlatego już teraz wiele przedsiębiorstw korzysta z tej metody odbierania ciepła z rozwiązań IT albo zacznie ją stosować w ciągu najbliższych 3-5 lat.