Охлаждение серверов: новости от MIT, Cargill, Danfoss, Dow, Transaera, IBM, Engie и Gigabyte

Цены на электричество стабильно растут во многих уголках планеты на фоне усиливающегося энергетического кризиса. Эксперты из индустрии ЦОД заявляют о неминуемом повышении расходов на эксплуатацию серверных ферм. Одним из способов минимизировать потери является модернизация систем охлаждения серверов, на долю которых традиционно приходится значительная часть энергопотребления ЦОД. Благо, активно ведутся разработка и коммерциализация все более совершенных устройств подобного плана. Справедливость данного утверждения доказывают свежие новости от MIT, Cargill, Danfoss, Dow, Transaera, IBM, Engie и Gigabyte.

Исследователи из MIT создали инновационную систему охлаждения зданий ЦОД, скомбинировав 3 технологии

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) в США разработали инновационную систему охлаждения жилых и коммерческих построек, включая здания ЦОД. При разработке новой системы инженеры скомбинировали 3 технологии: теплоизоляцию + технологии испарительного охлаждения и охлаждения излучением. Ожидается, что новая разработка сможет существенно снизить нагрузку на кондиционеры в зданиях.

На изображении выше представлен процесс сравнительного тестирования образца новой системы (слева) и устройства, использующего только испарительное охлаждение (справа). Согласно предварительным оценкам, новинка позволяет понизить температуру примерно на 9,3ºC относительно температуры окружающей среды. Но главная особенность разработки MIT заключается в отсутствии потребления электроэнергии и небольшом потреблении воды.

Инженеры заявляют о необходимости дополнительных исследований, чтобы снизить стоимость одного ключевого компонента системы. Но одновременно подчеркивается, что в конечном итоге новая система может сыграть значительную роль в удовлетворении потребностей в теплохладотехники во многих частях мира, где не хватает электричества или воды, что ограничивает использование обычных систем охлаждения.

Команда MIT предлагает использовать свою разработку в зданиях, уже снабженных системами кондиционирования воздуха, направляя охлажденную с помощью новинки воду в самую горячую часть кондиционера: конденсатор. Снижение температуры конденсатора позволит повысить эффективность кондиционера, обеспечивая предпосылки для экономии электроэнергии.

Система состоит из трех слоев материала, которые вместе обеспечивают охлаждение при прохождении воды и тепла через устройство. Оно почти не нуждается в техобслуживании. Необходимо лишь добавление воды для испарения, но исследователи настаивают на том, что водопотребление настолько мало, что добавлять жидкость нужно только раз в четыре дня в самых жарких и засушливых районах и только раз в месяц в более влажных районах.

Верхний слой представляет собой аэрогель, то есть материал, состоящий в основном из воздуха, заключенного в полости губчатой структуры из полиэтилена. Материал хорошо изолирует, но свободно пропускает как водяной пар, так и инфракрасное излучение. Испарение воды (поднимающейся из нижнего слоя) обеспечивает часть общей охлаждающей способности.

Под аэрогелем находится слой гидрогеля — другого похожего на губку материала, поры которого заполнены водой, а не воздухом. Аэрогель обеспечивает источник воды для испарительного охлаждения: водяной пар образуется на его поверхности и проходит прямо через слой аэрогеля в окружающую среду.

Ниже находится зеркальный слой, отражающий любой падающий на него солнечный свет, направляя излучение обратно и не позволяя ему нагревать объекты снизу, тем самым снижая общую тепловую нагрузку. Причем верхний слой аэрогеля, будучи хорошим изолятором, также хорошо отражает солнечные лучи, ограничивая нагрев устройства даже под сильными прямыми солнечными лучами.

Главной проблемой сегодня выступает дороговизна материала, используемого при изготовлении аэрогеля, который является ключом к общей эффективности системы. Этот материал в настоящее время достаточно дорог в производстве, но исследовательская группа изучает способы снижения его стоимости, параллельно занимаясь поиском альтернативных материалов, которые могут выполнять ту же изоляционную функцию.

Cargill NatureCool 2000 – новая жидкость для иммерсионного охлаждения серверов на основе материала растительного происхождения

Американская пищевая компания Cargill создала охлаждающую жидкость для центров обработки данных на основе продуктов растительного происхождения. NatureCool 2000 — это жидкий биоразлагаемый диэлектрик, предназначенный для иммерсионных систем охлаждения серверов и другой электроники, а также промышленных узлов. Продукт минимум на 90 процентов состоит из растительного масла и предназначен для замены жидкостей, получаемых из нефти.

В Cargill утверждают, что теплоемкость этого вещества на 10% выше, чем у ведущих синтетических иммерсионных охлаждающих жидкостей. Поскольку источником сырья выступают растения, которые естественным образом улавливают CO2 из атмосферы, можно сказать, что новый продукт является в значительной степени углеродно-нейтральным.

Продукт также соответствует стандартам безопасности, характеризуясь достаточно высокой температурой воспламенения (325°C). В отличие от некоторых других жидкостей для иммерсионного охлаждения, хладагент NatureCool 2000 не способен самовозгораться, а в случае горения пламя погаснет сразу после удаления источника тепла.

Компания Cargill активно взаимодействует с субъектами индустрии ЦОД, чтобы те поддержали запуск этого продукта. В частности, компания присоединилась к инициативе Open Compute Project, поделившись спецификациями на системы иммерсионного охлаждения.

Danfoss представляет микроканальный теплообменник для организации фрикулинга в ЦОД

Датская компания Danfoss объявила о выпуске нового гликолевого микроканального теплообменника Glycol MCHE для чиллеров с фрикулингом и сухих градирен, используемых в центрах обработки данных.

Выпуск нового продукта является частью усилий Danfoss по расширению ассортимента микроканальных теплообменников (MCHE) за счет специализированных моделей, которые могут эффективно использоваться для решения конкретных задач в области устойчивого развития, стоящих перед операторами центров обработки данных.

Полностью алюминиевая конструкция является не только достаточно легкой, но и невосприимчивой к гальванической коррозии. Устройство Danfoss Glycol MCHE имеет специальную конструкцию коллектора с более низким перепадом давления воды, чем другие модели, доступные на рынке. В Danfoss отмечают, что это значительно снижает потребление воды и электроэнергии и оптимизирует пиковую производительность.

Утверждается, что настраиваемые соединения и специальная конструкция кронштейна облегчают установку устройства. Трубки оптимизированы для идеального баланса теплопередачи и давления со стороны хладагента.

DOWSIL — новая технология иммерсионного охлаждения от компании Dow

Американская компания Dow представила технологию иммерсионного охлаждения нового поколения DOWSIL, предназначенную для оптимизации температурного режима серверного оборудования внутри гипермасштабных облачных и корпоративных центров обработки данных.

Новая технология иммерсионного охлаждения DOWSIL разработана для использования в однофазных системах охлаждения, ключевыми особенностями которых выступают финансовая доступность, более простая эксплуатация и сниженная потребность в техническом обслуживании относительно двухфазного иммерсионного охлаждения.

Система использует кремнийорганическую охлаждающую жидкость DOWSIL ICL-1000, обеспечивающую выдающуюся теплопроводность для эффективного и экономичного отвода тепла в сочетании с чрезвычайно низким показателем потенциала глобального потепления (ПГП).

Жидкость DOWSIL ICL-1000, ставшая первым продуктом в новом семействе и предназначенная для однофазного иммерсионного охлаждения, по оценкам экспертов компании, поглощает тепло примерно в 1 тысячу раз эффективнее, чем системы с воздушным охлаждением. Это приводит к снижению энергопотребления инфраструктуры охлаждения серверов на 95% и к 50-процентному общему снижению потребления электроэнергии серверной фермой. Продукт пригоден для переработки, что повышает его экологическую устойчивость.

Carrier профинансирует стартап Transaera, разрабатывающий прорывную технологию охлаждения зданий

Компания Carrier объявила об инвестициях в три инновационных стартапа через свою недавно созданную группу Carrier Ventures. Одним из бенефициаров стал стартап Transaera, созданный исследователями из Массачусетского технологического института.

Данный стартап разрабатывает гибридную охлаждающую систему на базе технологии адсорбционного осушения, использующей ряд новых материалов, обнаруженных исследователями из MIT.

В частности, при изготовлении влагопоглотителя используется губчатый материал, который захватывает влагу из атмосферы, позволяя кондиционеру более эффективно охлаждать воздух. Затем тепло, выделяемое кондиционером, используется (а не тратится впустую) для сушки материала перед следующим циклом.

IBM тестирует прототип «суперхолодильника» для квантовых компьютеров

Инженеры корпорации IBM создали прототип «суперхолодильника» для оптимизации температурного режима квантовых компьютеров. Устройство под кодовым именем Project Goldeneye способно охлаждать 1,7 кубических метра объема (в три раза больше емкости среднего холодильника). Команда IBM успешно вывела устройство на рабочую температуру (~ 25 мили кельвинов / -273.125 °C) и подключила к нему квантовый процессор.

Данное устройство, являющееся, возможно, самым большим холодильником в мире, способным выдерживать такую температуру, размещено в Центре квантовых вычислений IBM в Покипси, штат Нью-Йорк (США).

Оно относится к категории холодильных машин, работающих на смеси криогенных веществ: изотопов гелия He-3 и He-4. Устройство удаляет тепло из смеси, а затем использует вакуумные насосы для ее перекачки, разбавляя в смеси дополнительное количество He-3 до тех пор, пока не будет достигнута необходимая температура. Дополнительной особенностью Goldeneye является использование модульной конструкции, которая упростила прототипирование и сборку относительно конкурирующих решений.

Благодаря особенностям конструкции, позволяющей открывать боковую стенку, нет необходимости снимать всю внешнюю оболочку, чтобы получить доступ к внутренней части, что также упрощает техническое обслуживание. Отмечается, что на разработку Goldeneye потребовалось три года.

Квантовые компьютеры, разработанные такими компаниями как IBM и D-Wave, требуют экстремального охлаждения, но другие компании надеются создать системы, которые могут работать при комнатной температуре.

Engie представляет безмасляный чиллер Spectrum Water, использующий хладагент R1234ze

Немецкий производитель теплохладотехники Engie Refrigeration представил новый безмасляный чиллер Spectrum Water, использующий хладагент R1234ze с низким ПГП. Новый чиллер основан на существующей модели Engie Quantum Water (на фото ниже). Устройство доступно для заказа с октября 2022 года. Клиенты могут выбирать из шести модификаций.

Чиллер с водяным охлаждением в базовой модификации оснащен безмасляными турбокомпрессорами с магнитными подшипниками, предлагая номинальную холодопроизводительность от 170 до 1100 кВт при температуре охлажденной среды на выходе до -10ºC. Устройство также доступно для заказа в тандеме с негорючим хладагентом класса A1 R515B. Прецизионное управление обеспечивается блоком Siemens S7. В стандартную комплектацию входит экономайзер открытого типа.

Gigabyte запускает новые решения для иммерсионного охлаждения

Компания Gigabyte Technology объявила о выпуске новой серии серверных систем, предназначенных для однофазного иммерсионного охлаждения и на 100% совместимых с охлаждающим оборудованием производства следующих технологических партнеров: Asperitas, GRC и Submer.

По словам представителей вендора, новые серверы подверглись комплексному тестированию на предмет эффективной и стабильной работы в тандеме с решениями партнеров, что обеспечивает клиентам по всему миру возможность уверенно отказаться от традиционного подхода к оптимизации температурного режима электроники с использованием воздуха, чтобы воспользоваться преимуществами иммерсионного охлаждения.

Перечень соответствующих серверов включает модели из серии G292, ориентированной на GPU, серии H262 с несколькими узлами и серии S251, ориентированной на хранение данных. Некоторые модификации включают конструкционные элементы, допускающие установку кронштейна на задней части корпуса для поддержки вертикального монтажа сервера в резервуар с хладагентом.