Pięć innowacyjnych systemów chłodzenia centrów danych

Wraz ze wzrostem zapotrzebowania na przetwarzanie danych rośnie zapotrzebowanie na skuteczne rozwiązania chłodzące. Tradycyjne metody chłodzenia są nie tylko energochłonne, ale także trudne do nadążania za ciepłem wytwarzanym przez nowoczesny sprzęt komputerowy. W odpowiedzi pojawiła się fala innowacyjnych systemów chłodzenia centrów danych, zmieniając krajobraz zarządzania centrami danych.

Chłodzenie cieczą to rewolucyjna innowacja, która znacząco zmienia sposób chłodzenia centrów danych i jest jedną z najpopularniejszych dostępnych obecnie technologii chłodzenia. Istnieje wiele różnych typów systemów chłodzenia cieczą, a każda nowa innowacja zapewnia większą wydajność.

Bezpośrednie chłodzenie wiórów to bardziej nowatorska technologia chłodzenia cieczą. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod chłodzenia powietrzem, które pośrednio chłodzą sprzęt centrum danych poprzez chłodzenie otaczającego powietrza, ciecz chłodząca (zwykle dielektryczna lub nieprzewodząca) jest integrowana ze sprzętem serwerowym za pośrednictwem sieci małych rurek lub mikrokanalików, umożliwiając dostarczanie chłodziwa bezpośrednio do gorących punktów w różnych komponentach serwera, w tym w jednostce centralnej (CPU) i innych układach. Technika ta jest powszechnie stosowana w środowiskach obliczeniowych o wysokiej wydajności, takich jak superkomputery i centra danych, w których znajdują się aplikacje energochłonne i generujące dużo ciepła.

Dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe to innowacyjny i wydajny sposób chłodzenia wysokowydajnych systemów komputerowych, w tym serwerów i sprzętu centrum danych. W przeciwieństwie do tradycyjnych metod chłodzenia powietrzem lub cieczą, dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe całkowicie zanurza elementy sprzętu w specjalnie zaprojektowanym dielektrycznym lub nieprzewodzącym płynie chłodzącym. Ten płyn chłodzący jest zwykle syntetycznym chłodziwem w dwóch fazach: cieczy i pary. Dzięki temperaturze wrzenia wynoszącej 50 stopni jest lepszym przewodnikiem ciepła niż powietrze, woda czy olej. Para powstająca w wyniku interakcji pomiędzy cieczą a elementem grzewczym biernie wspomaga przenoszenie ciepła.

Dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe ma kilka zalet. Pierwszym z nich jest większa wydajność i oszczędność energii. W porównaniu do chłodzenia powietrzem, ta technologia chłodzenia charakteryzuje się wydajnością wyższą o > 90%. Ponadto, ponieważ zmiany temperatury nie mają wpływu na komponenty, technologia ta poprawia również niezawodność. Jednocześnie umożliwia także rozmieszczenie sprzętu o dużej gęstości, ponieważ eliminuje potrzebę cyrkulacji powietrza i dużej infrastruktury chłodzącej.

Chłodzenie geotermalne istnieje już od dłuższego czasu, ale niewiele centrów danych było w stanie skorzystać z jego niskich kosztów i korzyści dla środowiska. Jest to stosunkowo stabilna i niska temperatura poniżej powierzchni Ziemi, co oznacza, że ​​energia geotermalna lub ciepło z gruntu działa jak grzejnik, a nie uwalnia powietrze na zewnątrz, jak robią to tradycyjne klimatyzatory. Sieć rur zakopanych pod ziemią (zwana pętlami powierzchniowymi) zawiera płyn wymieniający ciepło, zwykle mieszaninę wody i środka zapobiegającego zamarzaniu. System przechodzi przez pionowe podziemne studnie wypełnione wypełniaczami przenoszącymi ciepło. Płyn do wymiany ciepła w rurze pochłania podczas chłodzenia ciepło z wnętrza budynku, w tym ze sprzętu centrum danych. Gdy płyn krąży w pętli powierzchniowej, wymienia ciepło z chłodniejszym środowiskiem podziemnym.

Chłodzenie geotermalne jest uważane za ekologiczne i zrównoważone rozwiązanie chłodnicze, ponieważ znacznie zmniejsza emisję gazów cieplarnianych i zależność od paliw kopalnych.

Mikrokanałowe chłodzenie cieczą jest rozszerzeniem bezpośredniego chłodzenia cieczą chipów poprzez dodanie zimnych płyt bezpośrednio skierowanych na procesor, procesor graficzny i moduły pamięci, aby skutecznie rozpraszać ciepło generowane przez komponenty elektroniczne. Ta metoda chłodzenia wykorzystuje małe, złożone kanały lub mikrokanały do ​​dostarczania ciekłego chłodziwa blisko źródła ciepła, poprawiając w ten sposób rozpraszanie ciepła i wydajność cieplną.

Mikrokanałowe wymienniki ciepła są zwykle wykonane z materiałów takich jak miedź lub aluminium i składają się z wielu małych kanałów, zwykle o wielkości w zakresie mikronów. Kanały te zaprojektowano tak, aby były bardzo kompaktowe i wydajne w przekazywaniu ciepła, zmniejszając rozmiar o 10 do 30 procent i wagę o 60 procent, co znacznie zmniejsza zajmowaną powierzchnię centrum danych. Ta metoda chłodzenia zmniejsza również koszty, ponieważ zmniejsza się koszt czynnika chłodniczego i materiałów.

Mikrokonwekcyjne chłodzenie cieczą wykorzystuje dużą liczbę maleńkich, precyzyjnie zaprojektowanych strumieni płynu w kompaktowym module chłodzącym, co zmienia wydajność chłodzenia na poziomie chipa. Technologia została stworzona z myślą o poprawie wydajności aplikacji o profilach wymagających największej mocy obliczeniowej. Ponieważ chłodzenie mikrokonwekcyjne ułatwia pionowy przepływ do urządzenia, zwiększając współczynnik przenikania ciepła przy rozpraszaniu ciepła, eliminuje się stosowanie materiałów termoprzewodzących.

Mikrokonwekcyjne chłodzenie cieczą jest szczególnie przydatne w sytuacjach, gdy tradycyjne metody chłodzenia mogą nie zapewniać wystarczającej wydajności chłodzenia lub gdy należy zminimalizować rozmiar i wagę rozwiązania chłodzącego. Jest to obszar ciągłych badań i rozwoju technik zarządzania ciepłem.

Innowacyjne systemy chłodzenia centrów danych zmieniają sposób, w jaki zarządzamy potężną infrastrukturą obliczeniową napędzającą cyfrowy świat i ją utrzymujemy. Przyjęcie tych zaawansowanych technologii nie tylko poprawi wydajność i trwałość sprzętu centrum danych, ale także przyczyni się do bardziej ekologicznej i zrównoważonej przyszłości cyfrowej.