Охлаждение серверов ЦОД: новости от Submer, ORNL, NEC и NTT

Все больше специалистов утверждают, что текущая практика управления тепловым режимом внутри центра обработки данных на основе перепада давления воздушных масс устарела и неэффективна. Эта практика возникла на заре индустрии ЦОД, когда все дата-центры оборудовались фальшполом, и предполагает использование напольных плит с разным уровнем перфорации для управления потоками воздуха, идущего к стойкам. Сегодня на первый план выходят гораздо более прогрессивные и инновационные решения, о чем свидетельствуют свежие новости от Submer, ORNL, NEC и NTT.

Инженеры ORNL изготовили «умную» охлаждающую стену с помощью 3D-печати

Американские инженеры из Окриджской национальной лаборатории (ORNL) создали и продемонстрировали первую в своем роде систему охлаждения зданий и их содержимого (например, ЦОД с серверными стойками) на основе «умной» стены. Решение было изготовлено с применением 3D-принтера под названием SkyBAAM, который способен осуществлять печать конструкций из бетона.

Стена с кодовым названием Empower размером 5 футов (1,5 м) на 8 футов (2,4 м) была напечатана в демонстрационном павильоне ORNL. Внутри нее находится система аккумулирования холода, которая дополняется активной изоляцией и чиллером, соединенным со стеной. Встроенные трубы пропускают охлажденную воду по стене, снижая ее внутреннюю температуру.

Активная изоляция, окружающая холодоаккумулятор, может изменять теплопроводность по запросу, передавая холод, сохраненный внутри стены, в расположенное по соседству пространство, когда это необходимо.

Стена Empower также использует систему управления на основе прогнозного моделирования для оптимизации работы активной изоляции и аккумулирования холода на основе результатов прогнозирования будущих условий, включая изменение погоды или поведение человека.

Конструкционные особенности 3D-принтера SkyBAAM, использовавшегося для создания новинки, устраняют необходимость в портальной системе . Такие системы обычно применяются в решениях для крупномасштабной 3D-печати. Этот принтер описывается как недорогое решение с возможностью адаптации для любой стройплощадки. Отмечается, что 3D-принтер SkyBAAM может быть развернут в течение нескольких часов с минимальной подготовкой строительной площадки.

NEC и NTT разрабатывают систему охлаждения ЦОД с использованием нового хладагента низкого давления

Японские технологические компании NEC и NTT Communications объединились для разработки системы охлаждения центров обработки данных, потребляющей меньше электроэнергии, чем подавляющее большинство конкурирующих решений.

Новика будет использовать новый хладагент низкого давления. Речь об охлаждающей жидкости R1224yd класса A1, которая была разработана и производится японской компанией AGC Asahi Glass. Она представляет собой негорючий гидрофторолефин (HFO).

Это вещество рассматривается как более экологически чистая альтернатива широко используемым гидрофторуглеродным хладагентам (HFC). Решение R1224yd изначально разрабатывалось для использования в центробежных чиллерах и в системах рекуперации излишков тепловой энергии.

Новая система охлаждения серверов от NEC и NTT Communications на базе хладагента R1224yd будет иметь конструкцию, которая позволит с легкостью устанавливать ее в существующих машзала ЦОД и серверных комнатах. Первоначально новинка будет размещаться в центрах обработки данных NTT, но к 2022 году партнеры надеются расширить производство и наладить продажи сторонним клиентам.

Инженеры NEC заявляют, что хладагент R1224yd с низким потенциалом глобального потепления (ПГП) способен существенно повысить эффективность охлаждения серверов, а также снизить потребление электроэнергии на 50 процентов по сравнению с обычными системами охлаждения. В ходе испытаний в центре обработки данных на территории Индии общее энергопотребление ЦОД было сокращено с его помощью на 20 процентов.

В Submer проанализировали полезность систем иммерсионного охлаждения серверов

Чтобы показать текущим и потенциальным клиентам ценность систем иммерсионного охлаждения, компания Submer, специализирующаяся на разработке и изготовлении соответствующей продукции, провела масштабное тематическое исследование.

В подготовленном ее специалистами докладе отмечается, что человеческая цивилизация сейчас переживает настоящую революцию. Кризис Covid-19 подтолкнул нас к будущему, в котором центры обработки данных будут играть (фактически уже играют) центральную роль во всех сферах жизни: от развлечений до социального обеспечения, образования и здравоохранения.

Центры обработки данных необходимы для поддержки экономического, цифрового и социального роста современного общества, обрабатывая и храня огромные объемы единиц и нулей, которые необходимы для поддержки систем ИИ, машинного обучения, аналитической обработки больших данных и так далее.

Это означает необходимость постоянного наращивания вычислительных мощностей и, следовательно, повышает спрос на решения для охлаждения растущей IT-нагрузки. При этом во время эксплуатации таких решений потребляется электроэнергия и вода, а также растет объем выбросов CO2.

Экспертами зарегистрировано общее увеличение потребления электроэнергии индустрией ЦОД в период с 2010 по 2018 годы примерно на 6%. А в 2018 году на эту отрасль приходился 1% всего потребления электроэнергии в мире.

Среднестатистический центр обработки данных потребляет 464 млн. литров питьевой воды в год (это причина, по которой индикатор WUE стал фундаментальным показателем для определения эффективности и устойчивости дата-центров).

Из-за дата-центров в атмосферу попадает примерно столько же CO2, сколько двуокиси углерода оказывается в окружающей среде по вине авиационной отрасли. Прогнозируется, что углеродный след индустрии ЦОД увеличится с 307 миллионов тонн CO2 в 2007 году до 358 миллионов тонн CO2 в 2020 году.

Как снизить энергопотребление инфраструктуры охлаждения ЦОД и ее негативное влияние на окружающую среду? Эксперты Submer предлагают операторам ЦОД использовать системы иммерсионного охлаждения. Преимущества и обоснованность такого подхода они объяснили на примере своего решения SmartPodX.

В докладе отмечается, что технология иммерсионного охлаждения SmartPodX позволяет операторам ЦОД добиваться значительного снижения затрат на эксплуатацию инфраструктуры охлаждения и сэкономить ценное пространство, одновременно ограничивая потери воды и выбросы углерода. При этом конструкция системы иммерсионного охлаждения SmartPodX, соответствующая как стандартным форматам серверов, так и спецификациям OCP, позволяет достичь повышенной плотности размещения IT-оборудования (> 50 кВт на стойку).

В ходе ее тестирования выяснилось, что в случае центра обработки данных мощностью 10 МВт данная технология позволяет сэкономить до 385 млн. литров воды в год. С ее помощью можно выйти на коэффициент PUE <1,03, сэкономить 25-40% на совокупной стоимости владения ЦОД и на 95% снизить расходы на эксплуатацию системы охлаждения, а также на 60% уменьшить вероятность выхода из строя IT-оборудования.