Странный мир жидкостного охлаждения для центров обработки данных

Когда речь идет о высокопроизводительных настольных ПК, особенно в игровом мире, водяное охлаждение является популярным и эффективным. Однако в мире центров обработки данных серверы чаще всего полагаются на традиционное воздушное охлаждение в сочетании с огромными системами кондиционирования, которые поддерживают необходимую температуру в серверных помещениях.

Однако центры обработки данных также могут использовать водяное охлаждение! Просто это не всегда выглядит так, как вы ожидаете.

Охлаждение имеет решающее значение для центров обработки данных. Перегрев оборудования увеличивает частоту сбоев и может даже повлиять на доступность услуг. Он также потребляет огромное количество энергии: на охлаждение приходится до 40% энергопотребления в среднем центре обработки данных. Это также влияет на эксплуатационные расходы, поскольку энергия обходится недешево.

Таким образом, любое повышение эффективности охлаждения центра обработки данных может иметь множество преимуществ. Помимо простого повышения надежности и сокращения выбросов за счет снижения энергопотребления, плотность также имеет преимущества. Чем более эффективное охлаждение доступно, тем больше серверов и вычислительных мощностей можно разместить на заданной площади, не сталкиваясь с проблемами перегрева.

Методы водяного и жидкостного охлаждения потенциально могут существенно повысить производительность по сравнению с традиционным воздушным охлаждением. Это связано с тем, что воздух не обладает большой теплоемкостью по сравнению с водой или другими специальными жидкими теплоносителями. Гораздо легче передать большое количество тепла жидкости. В некоторых юрисдикциях даже ведутся разговоры об использовании отработанного тепла центров обработки данных для обеспечения централизованного теплоснабжения, что гораздо проще, если использовать источник горячей жидкости, переносящей отходящее тепло, а не горячий воздух.

Однако жидкостное охлаждение имеет и недостатки. Утечки могут повредить электронику, если ими не управлять должным образом, и такие системы обычно более сложны по сравнению с простыми вентиляторами и системами кондиционирования воздуха. Естественно, за улучшение эффективности охлаждения приходится идти на компромисс, иначе это уже было бы нормой.

Самый очевидный подход к водяному охлаждению для центра обработки данных — это замена вентиляторных охладителей на серверах на водяные блоки и подключение стоек к контурам водяного охлаждения. Это достижимо, поскольку некоторые компании предлагают блоки охлаждения непосредственно на чипе, которые затем можно подключить к более широкому контуру жидкостного охлаждения в поддерживающей серверной стойке. Это та же теория, что и водяное охлаждение настольного ПК, вместо этого вентиляторы и радиаторы заменяются водоблоками. Преимущество этого метода непосредственного водяного охлаждения серверов состоит в том, что он позволяет отводить много тепла, при этом, по некоторым утверждениям, мощность достигает 80 кВт на стойку.

Однако этот подход имеет ряд недостатков. Перед установкой в ​​стойку требуется открыть и модифицировать серверы. Это нежелательно для многих операторов, и любые ошибки во время установки могут привести к дефектам, исправление которых требует больших затрат времени и оборудования. Сервисное обслуживание осложняется еще и необходимостью разрыва соединений водяного охлаждения при снятии серверов, хотя это несколько смягчается специальными «бескапельными» быстроразъемными фитингами.

Менее инвазивный метод предполагает использование обычных серверов с воздушным охлаждением, которые размещаются в специальных стойках с водяным охлаждением. Этот метод устраняет необходимость модификации серверного оборудования. Вместо этого воздухо-водяные теплообменники, установленные в задней части серверной стойки, забирают тепло от горячего выхлопа сервера и сбрасывают его в жидкий охлаждающий агент. Таким образом, отработанный воздух охлаждается и возвращается в помещение, а хладагент уносит отходящее тепло. Градирни на крыше, подобные тем, что изображены вверху этой статьи, затем можно использовать для отвода тепла от охлаждающей жидкости перед ее возвратом. Это не так эффективно, как непосредственное улавливание тепла от встроенного водоблока, но утверждается, что такие системы могут извлекать до 45 кВт тепла на стойку.

Помимо использования немодифицированного оборудования, система значительно снижает опасность утечек. Любые утечки будут происходить в задней части серверной стойки, а не непосредственно на печатных платах сервера. Кроме того, системы обычно работают при отрицательном давлении, поэтому воздух всасывается из любых отверстий или поврежденных трубок, а жидкость не вытекает.