Вихрегенератор, твердотельный теплонасос и другие системы охлаждения ЦОД будущего

Операторы ЦОД сталкиваются с дефицитом воды и электричества, что требует внедрения новых технологий для охлаждения серверов. Microsoft, H2OVortex, PMC Technologies и другие отраслевые лидеры предлагают революционные решения, направленные на сокращение потребления ресурсов, а также улучшение общей эффективности инфраструктуры. Новшества, охваченные свежим отраслевым дайджестом, способны не только оптимизировать работу серверных ферм, но и помочь их владельцам в достижении высоких экологических стандартов.

Microsoft переходит на охлаждение с нулевым испарением воды

Будущие ЦОД Microsoft будут использовать системы охлаждения замкнутого цикла с нулевым испарением H2O. Новые технологии будут впервые развернуты при возведении дата-центров в американских городах Финикс (штат Аризона) и Маунт-Плезант (штат Висконсин), ввод которых в эксплуатацию должен состояться в 2027 году.

В очередном отчете об устойчивом развитии бизнеса пресс-служба Microsoft сообщила, что инфраструктура корпорации потребляет более 125 миллионов литров воды в год из расчета на один дата-центр. Средняя эффективность водопользования (Water Usage Effectiveness; WUE) составляет 0,30 л/кВт*ч.

Применяя решения для охлаждения серверов на уровне микрочипа, инженеры корпорации могут обеспечить точный контроль температуры без испарения воды. Новые технологии жидкостного охлаждения позволяют воде циркулировать через замкнутый контур между серверами и охладителями для рассеивания тепла – без подачи свежей жидкости. Ожидается, что внедрение этой технологии в ЦОД следующего поколения поможет снизить WUE практически до нуля.

Это также также повысит эффективность использования энергии (Power Usage Effectiveness; PUE) в подконтрольных корпорации дата-центрах. В Microsoft ожидаются «небольшое увеличение» энергопотребления ЦОД в результате внедрения новых технологий. Однако корпорация работает над другими инновациями, чтобы обеспечить «более целенаправленное охлаждение» и сократить энергопотребление.

Усилия Microsoft позволили сократить количество воды, потребляемой ЦОД, на 39% с 2021 года. Корпорация управляет 3 сотнями дата-центров. Это число продолжает расти, поскольку интерес к искусственному интеллекту требует дополнительных вычислительных мощностей.

Инновации H2OVortex сократят водопотребление дата-центров

Стартап H2OVortex представил технологию охлаждения, которая может изменить подход к использованию воды в ЦОД. Инновационная технология предполагает создание искусственных вихрей, позволяя улучшить свойства воды и повысить эффективность систем охлаждения серверов.

Как это работает? Инженеры H2OVortex разработали промышленный генератор вихрей для градирен (industrial vortex generator for cooling towers; IVG-CT), который можно интегрировать в существующие системы охлаждения ЦОД. Пропуская воду под давлением через специальное устройство, система:

• Увеличивает плотность H2O на 5%, делая её более эффективной охлаждающей жидкостью.
• Снижает вязкость воды на 20%, уменьшая затраты электричества на её циркуляцию.
• Уничтожает органические примеси биологической или иной природы за счёт создания вакуума.

Стартапом заявляются следующие экологические и экономические преимущества:

• Снижение водопотребления до 50% (до 95%, если использовать альтернативные источники жидкости, например, очищенную отработанную воду с промышленных объектов).
• Исключение необходимости использования некоторых небезопасных химикатов для очистки жидкости.
• Возможность повторного использования отработанной воды.
• Быстрая окупаемость инвестиций – менее 3 лет.

Уже есть примеры успешного применения технологии. Использование системы H2OVortex в одном из дата-центров Нидерландов сократило потребление питьевой воды на 35% (с 95 м³/ч до 62 м³/ч) и уменьшило выбросы CO2 на 83%.

В основе нового подхода к охлаждению серверов лежит концепция биомимикрии. Технология H2OVortex заимствует идеи у природы, где вихри изменяют физические свойства жидкости. Технология берет начало на ледовом катке. Традиционный метод создания и обслуживания необходимой хоккеистам и фигуристам поверхности заключается в заливке горячей воды на уже замерзший каток. Горячая вода содержит меньше пузырьков воздуха, чем холодная, быстро замерзает и помогает создать гладкую поверхность. По данным Международной ассоциации хоккея, один профессиональный каток может использовать до 1 млн литров воды в год только для обновления покрытия, что существенно влияет на окружающую среду.

Соучредитель H2OVortex — бывший полупрофессиональный хоккеист из Швеции. Зная о проблеме, он приступил к разработке более устойчивого решения. Полученная технология, известная как REALice, позволяет удалять пузырьки воздуха из холодной воды, чтобы ее можно было выливать на лед, устраняя необходимость в подогреве. Это позволило сократить эксплуатационные расходы типичной ледовой арены на 40%.

Компания взяла базовую технологию, которая лежит в основе REALice, и применила ее к промышленным системам охлаждения, включая решения для ЦОД. Получившаяся система IVG-CT создает искусственный вихрь, подобный тем, которые наблюдаются в водоворотах, в кильватерной струе моторных лодок или на дне ванны, когда вы вытаскиваете пробку. С помощью вихря можно изменять характеристики воды, делая ее гораздо более эффективной охлаждающей жидкостью.

Вихрь создается путем подачи воды под давлением в широкий конец конусообразного, напечатанного на 3D-принтере устройства. Он способен генерировать вихри в дополнение к тому, что инженеры стартапа описывают как «квази-идеальный вакуум» посредством процесса, известного как кавитация. Вакуум при 0,97 бар, уничтожает любые живые бактериологические или органические элементы в воде.

При коммерциализации своих наработок компания нацеливается на рынки регионов с высоким уровнем дефицита воды. Это Южная Европа, Ближний Восток и южные штаты США. H2OVortex уже сотрудничает с крупными компаниями и ассоциациями в соответствующих регионах и за их пределами, включая Нидерландскую ассоциацию дата-центров (Dutch Datacenter Association; DDA).

PMC Technologies охладит ЦОД с использованием распыления минерального масла

Компания PMC Technologies представила передовую технологию охлаждения серверов с помощью распыления минерального масла. Как это работает? Технология использует механизм преобразования масла в микрокапельный туман, который:

• Поглощает и рассеивает тепло прямо у его источника (распылительные форсунки производят туман, направляемый непосредственно на микрочипы).
• Испаряется под воздействием высокой температуры, обеспечивая локальное и быстрое охлаждение.
• Исключает использование вентиляторов, что снижает уровень шума и устраняет связанные с вентиляторами затраты на электроэнергию и техническое обслуживание.

Вендором заявляются следующие преимущества перед традиционными системами охлаждения серверов:

• Точная регулировка температуры (точность до ±0,3°C).
• Использование цифровой системы управления, которая контролирует давление, расход жидкости и объем масла в режиме реального времени.
• Снижение энергозатрат и «углеродного следа» благодаря низкому расходу охлаждающей жидкости.
• Увеличение срока службы серверов и их производительности.

Вендор также сравнил новую технологию с уже доступными альтернативами. Отмечается, что традиционные системы воздушного охлаждения и погружного (иммерсионного) жидкостного охлаждения обладают ограничениями:

• Воздушное охлаждение неэффективно при устранении «горячих точек» и имеет большой «углеродный след».
• Погруженное охлаждение серверов требует значительных капитальных затрат. Хладагенты не всегда экологичны.

В отличие от них, система масляного распыления сочетает высокую точность охлаждения, экономичность и экологичность. Ожидается, что инновационная разработка PMC Technologies позволит дата-центрам не только сократить затраты на охлаждение, но и обеспечить соответствие все более жестким экологическим нормам. Технология легко масштабируется и подходит для дата-центров любых размеров.

AWS представила ряд инновационных решений для охлаждения серверов

Компания Amazon Web Services (AWS) представила серию новых компонентов для центров обработки данных, которые позволят ей лучше подготовиться к рабочим нагрузкам следующего поколения. Новинки были анонсированы на конференции AWS re:Invent. Они будут реализованы новых дата-центрах Amazon Web Services по всему миру.

В частности, инженеры AWS разработали «новое решение для механического охлаждения», предполагающее непосредственный контакт с микрочипами. Система охлаждения «жидкость-чип» способна «бесшовно интегрировать» воздушное и жидкостное охлаждение для закрытия потребностей мощных устройств, включая AWS Tranium2 и Nvidia GB200 NVL72. Конструкция системы интегрирует жидкостное охлаждение серверных процессоров с воздушным охлаждением для сетевого оборудования и устройств хранения данных. Новинка разрабатывалась в сотрудничестве с «ведущими производителями микросхем».

Инженеры AWS также использовали статистические данные и генеративный искусственный интеллект (ИИ) для разработки наиболее эффективного способа размещения стоек в ЦОД. Это позволило сократить потребление электроэнергии, одновременно увеличивая на 12% количество вычислительной мощности.

Компания также внедрила проприетарную систему управления инфраструктуру для обслуживания всех своих механических и электрических устройств в ЦОД. Ожидается, что этот инструмент поможет стандартизировать мониторинг, оповещения и эксплуатационные процедуры.

Vertiv и Compass Datacenters разрабатывают комбинированную систему охлаждения ЦОД

Поставщик вспомогательного оборудования для дата-центров Vertiv и компания Compass Datacenters , которая проектирует, строит и эксплуатирует кампусы ЦОД по заказу лидеров IT-рынка, объявили о сотрудничестве. Цель партнеров — разработка системы охлаждения с возможностью гибкого переключения между воздушным и жидкостным охлаждением для поддержки поэтапного развертывания вычислительного оборудования с высокой плотностью мощности. Ожидается, что первые устройства будут развернуты в ЦОД Compass уже в 1 квартале 2025 года.

В основу продукта с рабочим названием CoolPhase Flex легла система охлаждения Vertiv Liebert DSE Packaged System, которая объединяет возможности жидкостного охлаждения с технологиями воздушного охлаждения. Обещана повышенная масштабируемость. Клиенты смогут изначально использовать воздух для обслуживания малотребовательных серверов, переходя на воду по мере развертывания все более мощных систем. В число преимуществ нового решения также входят более быстрое и простое развертывание вычислительного оборудования, повышенная эффективность и экономия пространства.

Schneider и Nvidia работают над референсными архитектурами с жидкостным охлаждением

Производитель электрооборудования и систем охлаждения для дата-центров Schneider Electric объединился с Nvidia для выпуска референсных архитектур. В ближайшее время партнеры представят архитектуру, оптимизированную для чипов Nvidia GB200 NVL72 и Blackwell. Обещана плотность мощности до 132 кВт на стойку благодаря жидкостному охлаждению.

Эталонный дизайн включает блоки распределения охлаждающей жидкости (CDU) и охлаждающие пластины, контактирующие с чипами. Интересно, что в октябре 2024 года Schneider объявила о приобретении контрольного пакета акций поставщика CDU Motivair, также занимающейся охлаждающими пластинами.

Архитектура допускает использование программных инструментов Ecodial и EcoStruxure IT Design CFD от Schneider Electric для настройки под конкретные требования. В планах партнеров дальнейшее повышение плотности мощности.

Ранее компания Vertiv, выступающая конкурентом Schneider на рынке оборудования для ЦОД, выпустила собственную референсную архитектуру для GB200 NVL72. Nvidia столкнулась с трудностями при разработке стоек для ЦОД на 72 чипа, сообщая о перегреве и неожиданных сбоях. Разработчик чипов попросил партнеров внести несколько изменений в конструкцию стоек, чтобы решить эту проблему.

Южная Корея рассматривает продажу систем охлаждения ЦОД как новый драйвер экспорта

Южнокорейские власти стремятся извлечь максимальную выгоду из бума в сфере ИИ, стимулируя разработку и экспорт охлаждающего оборудования для дата-центров местными вендорами. Министр промышленности азиатской страны Ан Дук-Гын (второй слева на фото) подчеркнул растущий спрос на такую инфраструктуру, обусловленный популярностью ИИ-платформ вроде ChatGPT. Чиновник сделал это заявление в ходе посещения линии по производству холодильных установок LG Electronics, подчеркнув растущий спрос на такую инфраструктуру вне Кореи.

Осознавая новые возможности для наращивания экспорта, правительство Южной Кореи планирует инвестировать 350 млрд вон (US$250 млн) в торговое страхование для поддержки сбыта теплохладотехники за рубеж. Кроме того, профильное ведомство поможет южнокорейским компаниям в поиске новых покупателей и предоставит другую необходимую поддержку.

Ожидается, что экспорт охлаждающего оборудования из Южной Кореи, включая продажу за рубеж решений для дата-центров, достигнет в стоимостном выражении $2,6 млрд в 2024 году. Для сравнения: в 2023 году показатель составил $2,4 млрд.

DDC Solutions представила стоки S-Series V4 с расширенными возможностями охлаждения

Компания DDC Solutions провела презентацию новейших серверных стоек S-Series V4 на выставке SC24. Устройства предлагают возможность оптимизации температурного режима IT-нагрузки мощностью до 100 кВт с использованием воздуха и до 400 кВт с применением технологии жидкостного охлаждения. В основе архитектуры лежит модульный, масштабируемый и высокоэффективный подход, который помогает снизить эксплуатационные риски и оптимизировать затраты.

Главные характеристики S-Series V4:

• Поддержка технологии Dynamic Density Control, которая обеспечивает динамическое управление воздушными потоками и температурой для оптимальной работы оборудования.
• Модульность и масштабируемость: предусмотрена возможность установки от 1 до 1000+ шкафов в рамках единого кластера, что позволяет оперативно адаптировать инфраструктуру к растущим нагрузкам с поправкой на бюджетные ограничения.
• Энергоэффективность: равномерное распределение температуры по всему объему стойки и минимизация энергопотребления.
• Прочная конструкция: используются усиленные уплотнители и теплоизоляционные материалы, предотвращающие теплопотери, а также оптимизированные системы подачи охлаждающей жидкости для предотвращения утечек.
• Снижение рисков: встроенные системы пожаротушения, сертификация NEMA 3R и контроль среды обеспечивают безопасность установленного IT-оборудования.

nVent и Nvidia сотрудничают в сегменте жидкостного охлаждения

Компания nVent Electric plc, специализирующаяся в области электрических соединений и защиты силового оборудования, и чипмейкер Nvidia анонсировали совместный проект по разработке и выводу на рынок решений для жидкостного охлаждения серверов, поддерживающих платформы NVIDIA GB200 NVL72 и будущие поколения вычислительных систем. Основные цели сотрудничества:

• Передовое жидкостное охлаждение: партнеры планируют разрабатывать передовые технологии для повышения производительности и энергоэффективности дата-центров на базе платформ Nvidia.
• Поддержка масштабируемости: акцент сделан на масштабируемость с учетом увеличения спроса на ИИ.
• Проектирование с учетом индивидуальных требований: в сотрудничестве с Nvidia инженеры nVent готовы адаптировать эталонную архитектуру под нужды отдельных клиентов.

Заявлено о сотрудничестве в рамках Open Compute Project (OCP). nVent планирует активно работать с NVIDIA в рамках инициативы OCP, предлагая заинтересованным сторонам решения с открытыми спецификациями, которые ускоряют рост и развитие дата-центров, улучшая надежность инфраструктуры и оптимизируя цепочки поставок в глобальном масштабе.

Chemours протестировала жидкость Opteon 2P50 для двухфазного погружного охлаждения

Компания Chemours опубликовала результаты масштабного теста инновационной жидкости Opteon 2P50 для двухфазного погружного охлаждения. Исследование с участием компаний LiquidStack и Syska Hennessy показало, что использование Opteon 2P50 позволяет сократить эксплуатационные расходы ЦОД до 88,6% по сравнению с другими методами жидкостного охлаждения.

Заявляется об исключении потребления воды и сокращении занимаемого теплохладотехникой пространства на 60%. Это особенности продукта дают значительные конкурентные преимущества в регионах с дефицитом воды или высокими ценами на недвижимость. Жидкость отличается низким потенциалом глобального потепления (ПГП). Заявлен показатель на уровне 10 единиц. Химический состав допускает восстановление и повторное использование хладагента.

Тайваньский вендор Kaori предложил жидкостное охлаждение для Nvidia GB200

Компания Kaori Heat Treatment, один из старейших и наиболее уважаемых промышленных производителей Тайваня, предложила жидкостное охлаждение для чипов Nvidia GB200 (Grace Blackwell 200 Superchip).

Вендор, основанный более полувека лет назад, считается крупнейшим производителем пластинчатых теплообменников в Азии. Теперь компания сотрудничает с Nvidia. В недавнем отчете Morgan Stanley о жидкостном охлаждении для чипов Nvidia GB200 Kaori была названа одним из ключевых поставщиков охлаждающих систем для поставщика серверов Supermicro.

Johnson Controls демонстрирует чиллер York повышенной мощности с поддержкой R1234ze(E)

Базирующаяся с в США компания Johnson Controls выпустила центробежный чиллер с повышенной холодопроизводительностью York YK-CP, оптимизированный для эксплуатации в тандеме с хладагентом R1234ze(E). Доступны разные модификации с мощностью в диапазоне от 2000 до 3000 тонн охлаждения.

Обещано снижение занимаемой площади на 22% по сравнению с конкурирующими решениями аналогичной производительности. Новинка может быть оснащена дополнительным приводом с переменной скоростью для снижения эксплуатационных расходов.

Экономайзер и теплообменники используют фирменную конструкцию испарителя с падающей пленкой (механическая рекомпрессия пара), что позволяет уменьшить на 40% потребность в дозаправках хладагента относительно обычных чиллеров. Устройство может работать при температуре окружающей среды до 7,2ºC (45ºF). Чиллер оснащен панелью управления OptiView с обновленным программным обеспечением, что упрощает эксплуатацию. Обещана модульная архитектура, упрощающая масштабирование и настройку.

Carrier инвестирует в поставщика твердотельных тепловых насосов Exergyn

Базирующаяся в США компания Carrier Ventures вложила €15 млн в ирландскую фирму Exergyn, разрабатывающую уникальный тепловой насос, не использующий хладагенты и не генерирующий вредные выбросы. Exergyn использует эффект памяти формы. Решение, основанное на сплаве нитинол (никель и титан), эффективно и экологически безопасно. Применяемые металлы могут деформироваться при охлаждении, но восстанавливают первоначальную форму при нагреве. Создаваемые с их помощью устройства не токсичны, долговечны, не воспламеняются и могут быть переработаны. Заявляется о высокой масштабируемости технологии. Мощность может варьироваться от 10 кВт до более чем 1 МВт.

Капиталовложения Carrier довели капитализацию Exergyn до €200 млн. Официальных комментариев от обеих компаний по поводу инвестиций не поступало. Компания Exergyn, основанная в 2012 году, также известна разработкой технологии рекуперации низкотемпературного тепла. Ее наработки применяются в тепловых насосах, кондиционерах и холодильниках.

Это не первый случай взаимодействия Carrier с Exergyn. Известно, что американский производитель сотрудничает с компанией Exergyn в рамках данного проекта уже несколько лет. В 2021 году у ирландцев возник конфликт с другими инвесторами из-за возможной продажи бизнеса Carrier. Тогда акционеры посчитали, что предложенная сумма сильно занижена относительно реальной стоимости Exergyn. Цена сделки раскрыта не была. Также сообщалось, что акционеры были недовольны отправкой прототипа твердотельного теплового насоса Exergyn на базу Carrier в Монлюеле (Франция), опасаясь, что это может стать помехой для других потенциальных покупателей, желающих изучить продукт.

NTT запускает два теста систем жидкостного охлаждения в Японии

Поставщик услуг ЦОД NTT объявил о начале двух масштабных тестов систем жидкостного охлаждения в Японии с целью дальнейшего развития этой технологии. Проекты реализуются подразделениями компании.

NTT Data открывает демонстрационный ЦОД Data Center Trial Field в городе Нода, префектура Тиба, для доработки концепций проектирования и внедрения жидкостных систем. Партнёрам названы инженерная компания Hibiya Engineering и поставщик систем охлаждения Kuwana Metals.

NTT Communications, в свою очередь, протестирует двухфазное охлаждение с непосредственным прилеганием к чипу в уже эксплуатируемом ЦОД, где ранее применялось только воздушное охлаждение. ЦОД находится в Токио. Цель проекта — демонстрация возможностей повышения холодопроизводительности дата-центров без значительного изменения существующей инфраструктуры. Охлаждение будет осуществляться с использованием оборудования, разработанного Mitsubishi. В партнерах значится NEC.