Chłodzenie cieczą w centrach przetwarzania danych: rewolucja w efektywności energetycznej

Centra przetwarzania danych, tworzące filar nowoczesnego ekosystemu cyfrowego, mieszczą tysiące serwerów, które przetwarzają i przechowują ogromne ilości danych. Serwery generują znaczne ilości ciepła, wymagając wydajnych układów chłodzenia w celu utrzymania optymalnej wydajności i zapobiegania awariom.

Wśród nowych technologii chłodzenie cieczą wyróżnia się jako kluczowa innowacja w zakresie sprostania wyzwaniom cieplnym i energetycznym centrów przetwarzania danych.

Czym jest chłodzenie cieczą?

Chłodzenie cieczą polega na wykorzystaniu cieczy, zwykle wody lub specjalistycznych chłodziw, do pochłaniania i rozpraszania ciepła z podzespołów elektronicznych w serwerach. W przeciwieństwie do tradycyjnego chłodzenia powietrzem, które wykorzystuje wentylatory i klimatyzatory do utrzymywania niskich temperatur, chłodzenie cieczą opiera się na doskonałych właściwościach cieplnych cieczy w celu zapewnienia wydajniejszego transportu ciepła.

Podstawowe rodzaje chłodzenia cieczą

1. Chłodzenie wodą (Water Cooling)

• Wykorzystuje wodę jako płyn chłodzący.
• Obejmuje systemy, w których woda krąży w blokach chłodzących przymocowanych do procesorów i innych podzespołów wytwarzających ciepło.
• Gorąca woda jest następnie transportowana do wymienników ciepła, gdzie jest schładzana przed recyrkulacją

2. Chłodzenie imersyjne

• Oznacza zanurzanie serwerów bezpośrednio w zbiornikach wypełnionych nieprzewodzącą cieczą dielektryczną.
• Ciecz absorbuje ciepło bezpośrednio z podzespołów, zapewniając bardzo wydajne chłodzenie.
• Ten rodzaj chłodzenia eliminuje potrzebę stosowania wentylatorów i radiatorów, zmniejszając hałas i wymagania konserwacyjne.

3. Bezpośrednie chłodzenie cieczą (Direct Liquid Cooling – DLC)

• Wykorzystuje specjalne płyny chłodzące, które krążą bezpośrednio w przewodach wbudowanych w serwery.
• Zapewnia bardzo precyzyjne, lokalne chłodzenie, idealne dla podzespołów o dużej gęstości mocy.

Zalety chłodzenia cieczą

1. Poprawa efektywności energetycznej

• Ciecze mają większą pojemność cieplną niż powietrze, co pozwala na przenoszenie większej ilości ciepła przy mniejszym zużyciu energii.
• Zmniejszają zależność od energochłonnych klimatyzatorów i systemów chłodzenia powietrzem.

2. Zwiększenie gęstości mocy

• możliwia umieszczenie większej liczby serwerów na mniejszej powierzchni bez ryzyka przegrzania.
• Ułatwia instalację wysokowydajnego sprzętu wymagającego intensywnego chłodzenia.

3. Redukcja hałasu i obsługi technicznej

• Mniejsza liczba wentylatorów i podzespołów mechanicznych oznacza mniejszy hałas i prostszą obsługę techniczną.
• W szczególności systemy chłodzenia imersyjnego są praktycznie bezgłośne.

4. Trwałość i ekologia

• Mniejsze zużycie energii oznacza niższą emisję dwutlenku węgla.
• Niektóre rozwiązania wykorzystują przyjazne dla środowiska chłodziwa, zmniejszając oddziaływanie na środowisko.

Najważniejsze wyzwania

1. Wysoki koszt początkowy

• Systemy chłodzenia cieczą mogą być droższe w montażu niż tradycyjne rozwiązania chłodzenia powietrzem.
• Jednak długoterminowe oszczędności energii mogą zrównoważyć te początkowe koszty.

2. Złożoność procesu wdrażania

• Wymaga specjalistycznych kompetencji technicznych w zakresie projektowania, instalacji i obsługi technicznej.
• Istniejące centra przetwarzania danych mogą wymagać znacznych modyfikacji, aby pomieścić systemy chłodzenia cieczą.

3. Zarządzanie przeciekami i bezpieczeństwo

• Chociaż systemy są zaprojektowane tak, aby zminimalizować ryzyko, potencjalne przecieki cieczy mogą stanowić zagrożenie.
• Regularna obsługa techniczna i stałe monitorowanie są niezbędne do zapobiegania wypadkom.

Zastosowania i perspektywy

W styczniu 2024 roku ogłosiliśmy nawiązanie współpracy partnerskiej z OVHcloud w celu wdrożenia rozwiązania chłodzenia cieczą opracowanego przez europejskiego lidera chmury w naszej historycznej lokalizacji w Marcoussis (Essonne).

Podłączenie OVHcloud do systemów chłodzenia Data4 bezpośrednio na układach zimnej wody oznacza oszczędność zużycia energii elektrycznej o około 25% w porównaniu z konwencjonalnym chłodzeniem powietrzem, spełniając cel zmniejszenia śladu węglowego.

„W oparciu o specyficzne wymagania naszego klienta, opracowaliśmy dostosowane do jego potrzeb rozwiązanie do integracji szaf serwerowych chłodzonych cieczą. Podobnie jak OVHcloud, jesteśmy bardzo zaangażowani w pomiary i zmniejszanie naszego śladu węglowego, a nasze dedykowane narzędzia są wysoce komplementarne (kalkulator emisji dwutlenku węgla po stronie OVHcloud i Green Dashboard po stronie Data4)” – wyjaśnia Alexandre Delaval, Country Director France w Data4.

„Oprócz dostosowanych do potrzeb rozwiązań kolokacyjnych Data4 i elastyczności jej zespołów, partnerstwo z Data4 jest w pełni zgodne z naszym zaangażowaniem w ochronę środowiska” – wyjaśnia Grégory Lebourg, Global Environment Director w OVHcloud.

Wielu gigantów technologicznych, takich jak Google, Microsoft i Facebook, również eksperymentuje i wdraża systemy chłodzenia cieczą w swoich centrach przetwarzania danych. Firmy te nieustannie poszukują sposobów na zmniejszenie swojego śladu węglowego i zwiększenie wydajności swojej działalności. Przykładowo, Microsoft testował w Szkocji serwery zanurzone w zbiornikach z cieczą chłodzącą, uzyskując obiecujące wyniki w zakresie redukcji kosztów energii i poprawy wydajności.

Podsumowanie

Chłodzenie cieczą stanowi znaczący postęp w branży centrów przetwarzania danych, oferując realne rozwiązanie dla rosnących wyzwań związanych z zarządzaniem ciepłem i zużyciem energii. Pomimo początkowych wyzwań związanych z kosztami i złożonością, długoterminowe korzyści w zakresie efektywności energetycznej, gęstości mocy i zrównoważonego rozwoju sprawiają, że jest to coraz bardziej atrakcyjna opcja dla operatorów centrów przetwarzania danych na całym świecie. Wprowadzając te technologie, centra przetwarzania danych mogą nie tylko poprawić swoją wydajność, ale także znacząco przyczynić się do ochrony środowiska.