Охлаждение серверов в ЦОД: новости от Kelvion, Iceotope, Firmus, Carrier и не только

Сегодня данные и энергия – ведущие темы для дискуссий среди субъектов самых разных отраслей. Ежедневно создается примерно 3,5 квинтиллиона байтов (3,5 миллиона терабайт) данных, а удорожание энергоносителей заставляет компании менять текущее оборудование на более современные аналоги и совершенствовать технологические процессы, чтобы сократить энергопотребление.

Дата-центры, которые используются для обработки и хранения данных, генерируемых субъектами прочих отраслей и простыми пользователями, находятся в авангарде усилий по повышению энергоэффективности. В их случае повышенное внимание уделяется оптимизации систем охлаждения, на долю которых зачастую приходится около 50% энергопотребления среднестатистического ЦОД. Соответствующим продуктам посвящен наш свежий дайджест.

Kelvion обновляет линейку V-Bank и пластины предохлаждения

Базирующийся в Германии производитель теплохладотехники Kelvion, в ассортименте которого имеются многочисленные решения для ЦОД, обновил линейку холодильных конденсаторов, сухих и газовых охладителей V-Bank. Вендор также обновил блоки пластин предохлаждения для систем адиабатического охлаждения, в которых испаряющаяся вода используется для снижения температуры воздуха на входе.

Решения из линейки V-Bank второго поколения легче по весу и удобнее в установке, чем предшественники. Новые продукты также проще обслуживать и чистить. Инженеры улучшили инструменты контроля качества воды, уменьшая образование накипи на прокладках и змеевиках.

Устройства позиционируются как идеальные решения для удаления тепла в самых разных областях применения: от центров обработки данных, складов и холодильных камер до приготовления и хранения продуктов питания.

Iceotope, HPE и Intel разработали сервер KUL RAN с жидкостным охлаждением

Iceotope, Hewlett Packard Enterprise (HPE) и Intel представили сервер с жидкостным охлаждением. Новинка получила название KUL RAN. Клиентам предлагается эксплуатировать машину по принципу «установил и забыл». Сервер предназначен для периферийных ЦОД и телекоммуникационных систем, включая базовые станции 5G. Он позволяет обрабатывать и передавать/принимать большие объемы данных с малой задержкой.

В основе продукта – серверы HPE ProLiant DL110 с процессорами Intel Xeon 4-го поколения. Модульная конструкция KUL RAN и совместимость продукта со стандартными монтажными стойками позволяет размещать несколько таких устройств в 19-дюймовые стойки малой глубины.

«Изюминкой» продукта выступает автономная система охлаждения Iceotope, которая не требует внешней инфраструктуры, включая блоки распределения хладагента, шланги или отдельные устанавливаемые в стойку теплообменники. Применение иммерсионного охлаждения Iceotope позволяет сократить потребление электроэнергии, минимизируя прямое негативное воздействие устройства на состояние окружающей среды.

Герметичная конструкция сервера со степенью защиты IP67 также позволяет размещать его в грязных городских районах, где наблюдаются всевозможные загрязнители воздуха, включая выхлопы транспортных средств. Продукт устойчив к пылевым бурям и другим явлениям подобного плана.

В прошлом году британская компания Iceotope, специализирующаяся на иммерсионном охлаждении, получила финансирование в размере 30 млн фунтов стерлингов (38 млн долларов США) от синдиката инвесторов, возглавляемого сингапурской инвестиционной фирмой ABC.

Firmus и STT GDC показали облачную платформу на базе серверов с иммерсионным охлаждением

Австралийская компания Firmus, специализирующаяся на решениях для иммерсионного охлаждения серверов, представила платформу для облачных вычислений Sustainable Metal Cloud (SMC). Решение было разработано в партнерстве с базирующимся в Сингапуре поставщиком услуг ЦОД ST Telemedia Global Data Centres (STT GDC).

Платформа SMC состоит из резервуаров для погружного охлаждения от Firmus, установленных в транспортных контейнерах мощностью 1 МВт, известных как HyperCube. Контейнеры будут размещаться в дата-центрах STT GDC в Сингапуре, Индии и Австралии. Контейнеры Firmus HyperCube будут содержать серверы производства разных OEM-партнеров, включая Supermicro.

Компания Firmus, ранее известная как Firmus Grid, была основана в 2019 году и предлагает системы поддержки ИИ (искусственного интеллекта) с иммерсионным охлаждением, работающие под управлением программного обеспечения на основе OpenStack и Kubernetes от Canonical.

Наряду с облачным продуктом HyperCube, предлагаемым в рамках партнерства STT GDC, компания продает решение для периферийных вычислений. Продукт под названием Cube300 также комплектуется иммерсионным охлаждением. Его можно быстро доставить и использовать за пределами традиционных центров обработки данных.

Контейнеры Cube300 мощностью 300 кВт вмещают 145 стоечных серверов и предлагают резервирование инфраструктуры по схеме N+1. Благодаря иммерсионному охлаждению они обеспечивают эффективность использования энергии (PUE) на уровне менее 1,05. Они также занимают намного меньше места по сравнению с сопоставимыми системами с воздушным охлаждением.

Немецкие инженеры разработали сверхэффективный тепловой насос на пропане

Инженеры в Германии разработали тепловой насос с герметичным компрессором и теплопроизводительностью 11,4 кВт, использующий всего 146 г пропана. Столь низкая потребность в хладагенте позволяет устанавливать устройство внутри зданий без соблюдения строгих мер предосторожности. На киловатт тепловой мощности агрегату требуется только около 1/5 пропана относительно аналогичных систем, уже представленных на рынке.

Новая разработка — результат сотрудничества между Институтом солнечной энергетики им. Фраунгофера (Fraunhofer ISE) и промышленным консорциумом в рамках проекта LC150 (Low Charge 150g), который финансировался Министерством экономики и климата Германии. В ходе проекта LC150 команда настроила, оценила и оптимизировала более 20 различных комбинаций теплообменников и компрессоров.

В октябре 2022 года команда LC150 объявила о разработке контура хладагента теплового насоса, способного обеспечить максимальную теплопроизводительность 12,8 кВт и коэффициент производительности (Coefficient of Performance) 4,7 при использовании всего 124 г пропана. Однако при этом применялся автомобильный компрессор, который не рассчитан на большое количество часов работы. В последней разработке используется полностью герметичный компрессор.

Команда использовала коммерчески доступные компоненты для создания прототипа. Ключевым компонентом стали асимметричные пластинчатые теплообменники, для которых требуется меньше хладагента. Исследовательской группе удалось значительно снизить потребность в холодильном агенте, среди прочего, за счет уменьшения количества масла в компрессоре. Количество дополнительных компонентов, включая датчики, было сведены к минимуму. Трубы также были сделаны максимально короткими, чтобы уменьшить количество требуемого хладагента.

Carrier увеличивает мощность чиллеров из линейки AquaEdge 19DV

Американская компания Carrier расширила линейку центробежных чиллеров AquaEdge 19DV с водяным охлаждением, добавив модель мощностью 3850 кВт. Решения из линейки AquaEdge 19DV, впервые представленные в 2016 году, использует гидрофторолефиновый хладагент R1233zd с низким потенциалом глобального потепления (ПГП) и двухступенчатый компрессор Carrier EquiDrive.

Предусмотрена поддержка фрикулинга. Устройства комплектуются электроприводом с частотным регулированием. Целевая аудитория – владельцы высотных зданий и коммерческих объектов, крупных производственных площадок, а также медицинские учреждения и дата-центры.

Airedale by Modine запускает лабораторию для тестирования решений для ЦОД

На заводе теплохладотехники Airedale by Modine в американском штате Вирджинии была введена в эксплуатацию ультрасовременная испытательная лаборатория для тестирования теплохладотехники мощностью до 5 МВт. Лаборатория будет использоваться для оценки и демонстрации потенциальным клиентам решений для центров обработки данных. Соответствующий завод Modine в Рокбридже открылся в 2022 году для производства чиллеров, используемых в ЦОД.

Новая лаборатория может использоваться для тестирования всего ассортимента оборудования для кондиционирования воздуха, предлагаемого вендором, включая чиллеры с воздушным охлаждением мощностью до 2,1 МВт и чиллеры с водяным охлаждением мощностью до 5 МВт. Что особенно важно для центров обработки данных, температура окружающей среды внутри испытательной камеры может быть снижена, чтобы обеспечить возможность корректной оценки эффективности фрикулинга при использовании чиллеров с поддержкой данной технологии.

Компания Emerson Climate Technologies будет переименована в Copeland

Бизнес Emerson Climate Technologies будет переименован в Copeland после завершения сделки по приобретению контрольного пакета акций вендора частной инвестиционной компанией Blackstone. Emerson сохранит 40% акций нового бизнеса, а также получит около 9,7 млрд долларов в виде авансовых платежей до вычета налогов и 2,25 млрд долларов в виде векселей продавца. При подготовке к закрытию сделки бизнес был оценен в $14 млрд.

Новый бизнес получит название Copeland в честь компрессорного бренда, обладающего вековой историей и добившегося всемирного признания. Инвестиционная компания Blackstone приобретает весь портфель холодильного оборудования, а также иных продуктов и услуг вендора на всех конечных рынках, которые генерируют годовой доход около 5 миллиардов долларов.

В заявлении Blackstone говорится, что компания намерена укреплять лидирующие позиции Copeland в отрасли и разрабатывать новые интегрированные решения в области климатических технологий.

Вендор Emerson в 1986 году заплатил 500 миллионов долларов за приобретение корпорации Copeland. Это стало самым крупным приобретением для Emerson. В то время компания Copeland, базировавшаяся в Питтсбурге, была крупнейшим в США производителем компрессоров для холодильной техники и кондиционеров.

Frore Systems демонстрирует вычислительный блок с твердотельным активным охлаждением

Компания Frore Systems из США разработала твердотельное активное охлаждающее устройство размером не больше SD-карты, в котором используются различные экзотические технологии для удаления тепла из небольших замкнутых пространств.

Устройство размером 2,8 × 27,5 × 41,5 мм под названием AirJet mini вендор описывает как массив крошечных мембран, вибрирующих с ультразвуковой частотой. Эти мембраны создают мощный поток воздуха, который поступает в AirJet mini через впускные отверстия в верхней части. Оказываясь внутри, воздушный поток проходит через радиатор в основании устройства. Затем нагретый воздух удаляется. Энергопотребление AirJet mini составляет 1 ватт. Устройство может охлаждать микросхему с тепловыделением 5,25 Вт.

Вибрирующие мембраны изготавливаются с использованием технологий, аналогичных тем, которые применяются для производства полупроводников и экранов — отсюда и название «твердотельный охладитель». В компании Frore Systems отказались делиться информацией о том, из чего сделаны мембраны.

Но представители вендора заявили, что в компании работают физики и специалисты в области материаловедения. В состав команды Frore Systems также входят авиационные эксперты, вдохновлявшиеся методами, используемыми для охлаждения передних кромок компонентов реактивного двигателя.

В мае 2023 года на выставке Computex 2023 в Тайване компания Frere Systems объявила, что ее первым покупателем стал гонконгский вендор Zotac. Последний представил на мероприятии мини-ПК с AirJet mini. Устройство BOXI ZBOX PICO PI430AJ также укомплектовано процессором Intel Core i3 12-го поколения и 8 ГБ ОЗУ. Компоненты размещены в крошечном корпусе 115 × 76 × 22 мм — чуть больше колоды карт.

Инженеры Frere Systems уже ведут разработку более продвинутой модификации AirJet, которая сможет удалять до 10 Вт тепла. Компания также считает, что будет удваивать КПД с каждым поколением своей технологии.

Одним из факторов, ограничивающих технологию, является необходимость использования воздухозаборника, к которому подается охлажденный воздух. Проблема не только в поддержании достаточно низкой температуры на входе, но и в пыли.

OVHcloud: комбинация водяного и иммерсионного охлаждения снижает энергопотребление на 20%

Европейский поставщик облачных услуг OVHcloud протестировал комбинированную систему охлаждения. Конструкция предполагает размещение сервера в резервуаре с диэлектрической жидкостью, обеспечивающей пассивное иммерсионное охлаждение. Через систему труб и змеевиков внутри этого резервуара протекает вода для удаления тепла и обеспечения более эффективного охлаждения горячих компонентов, включая GPU и CPU. Инженеры обнаружили, что комбинированная система снижает энергопотребление ЦОД на 20 процентов по сравнению с использованием только водяного охлаждения.

Использование водяного охлаждения в ЦОД – спорная тема. Недавний пожар в дата-центре Global Switch в Париже был вызван утечкой воды. Пожар в собственном ЦОД OVHcloud в Страсбурге в 2021 году, не был напрямую связан с системами охлаждения, но в отчете пожарных говорится, что непосредственно перед тем, как вспыхнул пожар, рядом с электрическими системами была обнаружена влага.

OVHcloud уже несколько лет без происшествий использует собственную технологию водяного охлаждения в своих центрах обработки данных. Внутри каждой стойки компании есть система циркуляции воды, через которую жидкость по гибким трубам доставляется к микрочипам, генерирующим больше всего тепла. Остальные системы охлаждаются наружным воздухом с применением фрикулинга – без необходимости в кондиционировании воздуха.

OVHcloud анонсировала гибридную систему в октябре 2022 года и представила ее на мероприятии Open Compute Project Summit в том же месяце. В новой системе серверы устанавливаются вертикально в стойки – как книги в библиотеке. Каждая система представляет собой отдельно герметичный блок, содержащий диэлектрическую иммерсионную охлаждающую жидкость, которая обеспечивает пассивное охлаждение. Жидкость не циркулирует, а удаляет тепло с помощью конвекции, передавая его в трубы водяного охлаждения, проходящие через резервуар с сервером.

В мае 2023 года инженеры OVHcloud и исследователи из Университета Реймс-Шампань-Арденны опубликовали статью с описанием испытаний новой системы охлаждения. Специалисты протестировали различные жидкие хладагенты и обнаружили, что жидкости с низкой вязкостью более эффективны в резервуарах для пассивного иммерсионного охлаждения. При удвоении вязкости жидкости (с 4,6 до 9,8 мПа•с) эффективность охлаждения снижалась примерно на шесть процентов.

Специалисты также измерили энергопотребление системы охлаждения, обнаружив, что комбинированное решение потребляет «как минимум на 20,7 процента» меньше электричества по сравнению с обычными системами водяного охлаждения. Наконец, исследователи ответили на вопрос о том, сколько воды требуется для охлаждения сервера. Специалисты пришли к выводу, что для этого требуется от 50 мл до 100 мл воды в час на каждый ватт мощности серверной системы.

Alphacool представила универсальную систему водяного охлаждения Eisbaer Pro ES 2U AIO

Компания Alphacool дополнила линейку систем водяного охлаждения Eisbaer, добавив продукт под названием Eisbaer Pro ES 2U AIO. Новинка позиционируется как универсальный инструмент для корпоративных клиентов, включая операторов ЦОД. В частности, предусмотрена возможность монтажа в серверные стойки.

Продукт комплектуется медным радиатором NexXxos, медным водоблоком с никелированным дном и мощными вентиляторами с регулируемой скоростью вращения крыльчатки диаметром 80 мм. Предусмотрен компактный насос, производительности которого должно быть достаточно для интеграции в водяной контур других компонентов, включая систему водяного охлаждения для графического ускорителя.

Система Eisbaer Pro ES 2U AIO идеально вписывается в серверную стойку высотой 2U. Производитель заявляет о простоте обслуживания. Повреждённые элементы можно быстро и легко заменить.

Nvidia делится подробностями об инновационной системе охлаждения серверов

Компания Nvidia поделилась подробностями о находящейся в разработке системе охлаждения центров обработки данных, сочетающей жидкостное и иммерсионное охлаждение. Решение, на разработку которого Министерство энергетики США предоставило грант в размере 5 миллионов долларов в рамках программы COOLERCHIPS, мало похоже на обычные установки для иммерсионного охлаждения в виде резервуаров, которые используют такие вендоры как Submer и LiquidStack.

Инженеры Nvidia сохранили стандартный форм-фактор для монтажа в стойку, используемый в большинстве корпусов с воздушным и прямоконтактным жидкостным охлаждением. Используется герметичный корпус, заполненный диэлектрической охлаждающей жидкостью. Нечто похожее предлагает другой поставщик иммерсионного охлаждения: Iceotope. Но концепция Nvidia требует использования хладагентов с фазовым переходом, аналогичных веществам, применяемым в холодильниках и кондиционерах, а не однофазных жидкостей, используемых Iceotope.

Когда материнская плата нагревается, жидкость закипает, конденсируется, а затем стекать вниз. Однако концепция Nvidia также требует традиционного прямоконтактного жидкостного охлаждения для центральных и графических процессоров. Теоретически это должно позволить Nvidia создать две температурные зоны: одну для компонентов с высокой расчетной тепловой мощностью (TDP), включая CPU и GPU, и одну для более холодных компонентов, таких как память или сетевые карты.

Интерес Nvidia к жидкостному охлаждению неудивителен, поскольку ее продукты по мере своего развития выделяют все больше тепла. Сегодня максимальная мощность графических процессоров с сокетом SXM составляет 700 Вт, а предлагаемые компанией ускорители H100 с 72-ядерным процессором Grace и 512 ГБ памяти LPDDR5 рассчитаны на 1 кВт каждый.

Nvidia планирует представить тестовую систему, сочетающую жидкостное и иммерсионное охлаждение, в 2026 году. В компании пообещали оперативно делиться информацией о своем прогрессе в достижении этой цели.