Насколько практично использование минерального масла для охлаждения серверов

Технология охлаждения серверов погружениям в минеральное масло, которая лежит в основе целого ряда коммерческих продуктов для дата-центров вроде решений от Green Revolution Cooling (GRC) на фото слева, отнюдь не нова. Это на удивление простая концепция, которая почему-то все еще не нашла достаточно широкого распространения в индустрии ЦОД.

Использование минерального масла для охлаждения серверов — недостатки

Если вы погрузите свои серверные стойки с теплопроизводящим IT-оборудованием в вещество, которое поглощает тепло в двенадцать раз лучше воздуха, а затем организуете циркуляцию этого вещества с помощью обычного насоса, вы сможете не только оптимизировать тепловой режим оборудования. Это также позволит продлить продолжительность периода активной эксплуатации серверов, защищая их от повреждений и коррозии.

Так в чем же подвох? Почему системы иммерсионного охлаждения серверов в ЦОД на базе минерального масла пока не пользуются повышенной популярностью среди владельцев и операторов серверных ферм?

Мешает, как минимум тот факт, что нужно периодически убирать следу минерального масла в машзале. Приходится использовать различные специализированные напольные продукты, которые обычно применяются в промышленных условиях, для поглощения масла и предотвращения скольжения. Для безопасности также необходимо держать наготове бумажные полотенца, чтобы оперативно вытирать капли хладагента. Но это далеко не все.

Определенные сложности также могут возникнуть при техобслуживании IT-оборудования. Извлечение серверов, систем хранения данных и сетевого оборудования или же их компонентов и комплектующих из резервуаров для иммерсионного охлаждения может доставить операторам ЦОД множество проблем, которые связаны не только с очисткой извлекаемых систем и обеспечением непрерывной работы остального оборудования, которое не требует замены. Проблемы также связаны перемещением достаточно тяжелых IT-систем, которые нуждаются в техобслуживании или замене.

Как показывает практика, самый простой способ достать сервер из резервуара заключается в использовании подъемника со специальным подъемным крюком, который прикрепляется к серверу. Затем сервер устанавливается на служебные рельсы, на которых он высыхает – масло с сервера стекает обратно в резервуар, пока он обслуживается. При этом во время замены деталей сервера можно очень сильно испачкаться.

Следует помнить и о том, что системы иммерсионного сервера – достаточно дорогое решение. Обусловлено это помимо прочего и тем фактом, что они являются эксклюзивным продуктов, производство которого не оставлено на поток.

Использование минерального масла для охлаждения серверов — преимущества

Но преимуществ у данной технологии гораздо больше. Взять хотя бы простоту концепции. Вы берете серверную стойку высотой в 42U, надежно закрепляете серверы и наклоняете стойку вбок, а затем погружаете ее в резервуар, который напоминает морозильник для мороженого. Находясь в этом защитном устройстве, стойки полностью погружены в резервуар с невоспламеняющимся минеральным маслом. Состав хладагента может различаться от вендора к вендору – равно как и его название. Например, в случае компании Green Revolution Cooling он называется GRS ElectroSafe.

Находясь в резервуаре, масло поглощает тепло от работающих серверов и выводит его через полностью пассивную сухую градирню. Поскольку масло не нужно слишком сильно охлаждать, как в случае воздуха в системах воздушного охлаждения серверов, оно может быть теплее, чем температура окружающего воздуха в машзале (инженеры GRC доводят этот параметр до 100 ° F / 38 ° C). При этом масло будет по-прежнему эффективно выполнять свою основную задачу – поглощать лишнее тепло серверов.

В данном контексте важно отметить, что какого-либо заметного ухудшения способности минерального масла поглощать тепло от серверов не наблюдается в течение даже очень долгого времени.

Инженеры Green Revolution Cooling используют эту технологию многие годы. Они ежегодно проводили тесты и не наблюдали никаких негативных изменений. Все потому, что температура масла в эксплуатируемых системах иммерсионного охлаждения намного ниже порогового уровня, когда происходит деградация, как в двигателе. Как следствие, использовать его можно практически «вечно» – по крайней мере, по меркам индустрии ЦОД. Речь идет о периоде вплоть до 15 лет.

Минеральное масло в системах иммерсионного охлаждения непрерывно фильтруется. При этом сами резервуары с серверными стойками в минеральном масле можно размещать в помещениях без фильтрации воздуха, таких как склады. В рамках регулярного ежегодного технического обслуживания необходимо всего лишь менять фильтры. И эта процедура занимает всего несколько минут.

Масло имеет дополнительное преимущество, выступая в качестве антикоррозионного средства против ржавчины и коррозии. Соответствующие тесты ранее проводили инженеры чипмейкера Intel. Они не обнаружили ухудшения работоспособности электронных компонентов, которые тестировались в минеральном масле.

Системы иммерсионного охлаждения на базе минерального масла вполне могут функционировать автономно — без применения воды. Но не все подобные установки являются безводными. Так, в ассортименте GRC имеются решения для установки в существующих центрах обработки данных, которые могут использовать развернутые там ранее теплообменники на базе воды. Таким образом, создается двухконтурная система охлаждения, позволяющая помимо прочего осуществлять рекуперацию генерируемого серверами тепла.

При этом инженеры заявляют, что наиболее эффективным все же является безводный вариант. Переход на безводную конструкцию с использованием сухих градирен позволяет помимо прочего добиться обеспечения максимально надежности за счет отказа от промежуточного водяного контура и, как следствие, уменьшения количества деталей. Кроме того, устранение излишнего оборудования позволяет высвободить пространство для большего количества стоек и электрического оборудования – например, для маховикового ИБП.

Устранение воды как элемента системы охлаждения дата-центра дает и другие, возможно, не столь очевидные преимущества. Например, в июле прошлого года специалисты Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли (США) провели тематическое исследование и пришли к выводу о том, что для выработки 1 киловатт*часа электроэнергии в США требуется в среднем 7,6 литров воды. При этом среднестатистический американский дата-центр потребляет 1,8 литра воды в процессе охлаждения на каждые 7,6 литра общего водопотребления. Это означает, что водопотребление ЦОД повышается на четверть, чтобы оборудование внутри него могло остыть от использования единицы электроэнергии, вырабатываемой с помощью вращающего турбины водного пара.

Переход на иммерсионное охлаждение серверов также позволяет без лишних сложностей увеличить плотность размещения комплектующих внутри серверных стоек. Увеличение плотности размещения комплектующих внутри серверов крайне важна, так как работа в этом направлении позволяет операторам и владельцам ЦОД существенно сократить капитальные и эксплуатационные расходы. И, как показывает практика, при погружении серверов в минеральное масло можно довести плотность почти до 50 кВт на стойку без каких-либо инцидентов.

Инженеры также стремятся решить указанные выше проблемы. Так, за последние несколько лет специалисты GRC добилась эргономических улучшений в рамках процесса обслуживания IT-оборудования, добавив встроенный подвесной подъемник для подъема серверов и механизм автоматического осушения обслуживаемых серверов с помощью аэрозольного очистителя электроники, который помогает достаточно быстро убрать масло с мелких предметов. При необходимости также можно использовать ультразвуковой очиститель, после которого электроника выглядит как новая.

рябинский девелопер