Технология IBM поможет охладить дата-центр с помощью генерируемого серверами тепла

Несколько лет назад компания IBM представила систему охлаждения вычислительных узлов теплой водой, предназначенную для использования в суперкомпьютерах. Система жидкостного охлаждения, получившая название Aquasar, позволяла избавиться от химически небезопасных хладагентов или крупных/энергозатратных кондиционеров. Ее внедрение при создании нескольких суперкомпьютеров позволило существенно сократить энергопотребление таких машин.

Но инженеры IBM решили не останавливаться на достигнутом. В настоящее время специалисты «Голубого гиганта» работают над еще более продвинутой системой охлаждения серверов, которая получила рабочее название Thrive. По словам специалистов IBM, внедрение этой системы в ЦОД позволит добиться еще более существенного сокращения уровня потребление электроэнергии по сравнению со стандартными системами жидкостного охлаждения.


По оценкам различных экспертов, на долю инфраструктуры охлаждения приходится от 30% до 50% общего энергопотребления дата-центр. Показатель зависит главным образом от того, в какой климатической зоне расположен конкретный ЦОД, от типа развернутой в нем системы охлаждения, а также от уровня оптимизации воздуховодов. Специалисты IBM считают, что их технология может сократить связанные с охлаждением ЦОД энергозатраты на 65% (то есть речь идет о 65% от 30%), при этом общую стоимость эксплуатации дата-центра данная технология может снизить на целых 23%.

Вот как работает эта система. Система Thrive полагается на концепцию теплового насоса, которая предполагает передачу тепла из одной зоны в другую за счет того, что тепловая энергия стремится переместиться из зоны с высокой температурой в зону с более низкой температурой. При этом по принципу действий тепловой насос противоположен холодильной машине, в случае которой осуществляется генерация холода за счет отбора теплоты из какой-либо среды испарителем, при этом конденсатор осуществляет сброс теплоты в окружающую среду. Как правило, эти устройства работают на электрической энергии, при этом необходимая им энергия (не только электричество) может генерироваться несколькими способами.

В представленном выше видеоролике (речь на английском) принцип работы Thrive объясняется более подробно. Интересно, что система использует силикагель (силиконовый осушитель), выполняющий функцию инструмента адсорбции жидкости. Этот же материал вы можете обнаруживать в пакетиках внутри коробок с обувью. Адсорбционный теплообменник на базе силикагеля в системе IBM используется вместо компрессора.

?Напомним, что адсорбция (не абсорбция) представляет собой адгезию атомов, ионов или молекул к поверхности. Абсорбция, напротив, предполагает втягивание жидкости материалом и распределение ее (жидкости) в разрезе определенной части внутреннего объема материала-абсорбента, а не на его поверхности. К примеру, если вода не проходит глубже поверхности губки, мы говорим, что губка адсорбирует воду. Если вода пронизывает всю губку, мы говорим об абсорбции.

По сути, инженеры IBM создали тепловой насос, который может работать не на электричества, а за счет тепла (теплоотходов ЦОД). Последних в дата-центрах хватает с избытком, так как даже самые эффективные системы охлаждения серверов с низким энергопотреблением генерируют достаточно много излишней тепловой энергии.

Энергия для работы теплового насоса генерируется с помощью излишков тепла при температуре 60 градусов по Цельсию. Испаряющийся (за счет выхода на нужный уровень давления окружающей среды) хладагент в форме воды адсорбируется с радиатора и нагнетается внутрь теплообменника, выпуская сохраненную тепловую энергию. Охлажденный рабочий материал вытесняется подводимой извне (из-за пределов теплообменника) дополнительной тепловой энергией. Для решения этой задачи требуются два теплообменника, работающих параллельно. Преимуществом этой системы является возможность использовать воду, а не дорогостоящие хладагенты.