Πέντε Καινοτόμα Συστήματα Ψύξης Κέντρων Δεδομένων

Καθώς η ζήτηση για επεξεργασία δεδομένων συνεχίζει να αυξάνεται, αυξάνεται και η ανάγκη για αποτελεσματικές λύσεις ψύξης. Οι παραδοσιακές μέθοδοι ψύξης δεν είναι μόνο ενεργοβόρες, αλλά και δύσκολο να συμβαδίσουν με τη θερμότητα που παράγεται από τον σύγχρονο υπολογιστικό εξοπλισμό. Ως απάντηση, ένα κύμα καινοτόμων συστημάτων ψύξης κέντρων δεδομένων έχει εμφανιστεί, αναδιαμορφώνοντας το τοπίο της διαχείρισης των κέντρων δεδομένων.

Η υγρή ψύξη είναι μια επαναστατική καινοτομία που αλλάζει σημαντικά τον τρόπο ψύξης των κέντρων δεδομένων και είναι μια από τις πιο δημοφιλείς τεχνολογίες ψύξης που διατίθενται σήμερα. Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι συστημάτων υγρής ψύξης και κάθε νέα καινοτομία προσφέρει μεγαλύτερη απόδοση.

Η άμεση ψύξη τσιπ είναι μια πιο νέα τεχνολογία υγρής ψύξης. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους ψύξης αέρα, οι οποίες ψύχουν έμμεσα τον εξοπλισμό του κέντρου δεδομένων ψύχοντας τον περιβάλλοντα αέρα, το ψυκτικό υγρό (συνήθως διηλεκτρικό ή μη αγώγιμο) ενσωματώνεται στο υλικό του διακομιστή μέσω ενός δικτύου μικρών σωλήνων ή μικροκαναλιών, επιτρέποντας την παροχή του ψυκτικού απευθείας σε hot spots στα διάφορα στοιχεία του διακομιστή, συμπεριλαμβανομένης της κεντρικής μονάδας επεξεργασίας (CPU) και άλλων τσιπ. Αυτή η τεχνική χρησιμοποιείται συνήθως σε περιβάλλοντα υπολογιστών υψηλής απόδοσης, όπως υπερυπολογιστές και κέντρα δεδομένων που φιλοξενούν εφαρμογές που απαιτούν ενέργεια και παράγουν πολλή θερμότητα.

Η ψύξη με εμβάπτιση δύο φάσεων είναι ένας καινοτόμος και αποτελεσματικός τρόπος ψύξης υπολογιστικών συστημάτων υψηλής απόδοσης, συμπεριλαμβανομένων διακομιστών και εξοπλισμού κέντρων δεδομένων. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές μεθόδους ψύξης με αέρα ή υγρό, η ψύξη με εμβάπτιση δύο φάσεων βυθίζει πλήρως τα εξαρτήματα υλικού σε ένα ειδικά σχεδιασμένο διηλεκτρικό ή μη αγώγιμο ψυκτικό υγρό. Αυτό το ψυκτικό υγρό είναι συνήθως ένα συνθετικό ψυκτικό σε δύο φάσεις: υγρό και ατμό. Με σημείο βρασμού 50 μοιρών, είναι καλύτερος αγωγός θερμότητας από τον αέρα, το νερό ή το λάδι. Ο ατμός που σχηματίζεται από την αλληλεπίδραση μεταξύ του υγρού και του θερμαντικού συστατικού προάγει παθητικά τη μεταφορά θερμότητας.

Η ψύξη με εμβάπτιση δύο φάσεων έχει πολλά πλεονεκτήματα. Το πρώτο είναι η μεγαλύτερη απόδοση και η εξοικονόμηση ενέργειας. Σε σύγκριση με την ψύξη με αέρα, αυτή η τεχνολογία ψύξης έχει πλεονέκτημα απόδοσης > 90%. Επιπλέον, δεδομένου ότι τα εξαρτήματα δεν επηρεάζονται από τις αλλαγές θερμοκρασίας, η τεχνολογία βελτιώνει επίσης την αξιοπιστία. Ταυτόχρονα, επιτρέπει επίσης την ανάπτυξη υλικού υψηλής πυκνότητας, καθώς εξαλείφει την ανάγκη για κυκλοφορία αέρα και μεγάλη υποδομή ψύξης.

Η γεωθερμική ψύξη υπάρχει εδώ και αρκετό καιρό, αλλά πολλά κέντρα δεδομένων δεν μπόρεσαν να επωφεληθούν από το χαμηλό κόστος και τα περιβαλλοντικά οφέλη της. Είναι μια σχετικά σταθερή και δροσερή θερμοκρασία κάτω από την επιφάνεια της Γης, δηλαδή, η γεωθερμική ενέργεια ή η θερμότητα από την πηγή του εδάφους λειτουργεί ως καλοριφέρ, αντί να απελευθερώνει αέρα σε εξωτερικούς χώρους όπως κάνουν τα παραδοσιακά κλιματιστικά. Ένα δίκτυο σωλήνων που είναι θαμμένοι υπόγεια (που ονομάζονται επιφανειακοί βρόχοι) περιέχει ένα ρευστό ανταλλαγής θερμότητας, συνήθως ένα μείγμα νερού και αντιψυκτικού. Το σύστημα διέρχεται από κάθετα υπόγεια φρεάτια γεμάτα με πληρωτικά μεταφοράς θερμότητας. Το υγρό ανταλλαγής θερμότητας στον σωλήνα απορροφά θερμότητα από το εσωτερικό του κτιρίου, συμπεριλαμβανομένου του εξοπλισμού του κέντρου δεδομένων, κατά την ψύξη. Καθώς το ρευστό κυκλοφορεί μέσω του επιφανειακού βρόχου, ανταλλάσσει θερμότητα με το ψυχρότερο υπόγειο περιβάλλον.

Η γεωθερμική ψύξη θεωρείται μια πράσινη και βιώσιμη λύση ψύξης καθώς μειώνει σημαντικά τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και την εξάρτηση από ορυκτά καύσιμα.

Η υγρή ψύξη μικροκαναλιού είναι μια επέκταση της άμεσης ψύξης με τσιπ με την προσθήκη ψυχρών πλακών που στοχεύουν απευθείας τις μονάδες CPU, GPU και μνήμης για να διαχέουν αποτελεσματικά τη θερμότητα που παράγεται από ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Αυτή η μέθοδος ψύξης χρησιμοποιεί μικρά, πολύπλοκα κανάλια ή μικροκανάλια για την παροχή του υγρού ψυκτικού υγρού κοντά στην πηγή θερμότητας, βελτιώνοντας έτσι τη διάχυση θερμότητας και τη θερμική απόδοση.

Οι εναλλάκτες θερμότητας μικροκαναλιού είναι συνήθως κατασκευασμένοι από υλικά όπως ο χαλκός ή το αλουμίνιο και αποτελούνται από πολλά μικρά κανάλια, συνήθως μεγέθους μικρού μεγέθους. Αυτά τα κανάλια έχουν σχεδιαστεί για να είναι εξαιρετικά συμπαγή και αποδοτικά στη μεταφορά θερμότητας, μειώνοντας το μέγεθος κατά 10 έως 30 τοις εκατό και το βάρος κατά 60 τοις εκατό, μειώνοντας σημαντικά το αποτύπωμα του κέντρου δεδομένων. Αυτή η μέθοδος ψύξης μειώνει επίσης το κόστος, καθώς υπάρχει μικρότερο κόστος ψυκτικού και υλικών.

Η ψύξη υγρού μικρομεταφοράς χρησιμοποιεί έναν μεγάλο αριθμό μικροσκοπικών, με ακρίβεια σχεδιασμένων πίδακες υγρού σε μια συμπαγή μονάδα ψύξης, η οποία αλλάζει την απόδοση ψύξης σε επίπεδο τσιπ. Η τεχνολογία δημιουργήθηκε για να βελτιώσει την απόδοση των εφαρμογών με τα πιο απαιτητικά προφίλ υπολογιστών. Δεδομένου ότι η ψύξη με μικροσυναγωγή διευκολύνει την κατακόρυφη ροή στη συσκευή, αυξάνοντας τον συντελεστή μεταφοράς θερμότητας της απαγωγής θερμότητας, η χρήση υλικών θερμικής διεπαφής εξαλείφεται.

Η ψύξη υγρού μικροαγωγών είναι ιδιαίτερα πολύτιμη σε καταστάσεις όπου οι παραδοσιακές μέθοδοι ψύξης ενδέχεται να μην παρέχουν επαρκή ψυκτική ικανότητα ή όπου το μέγεθος και το βάρος του ψυκτικού διαλύματος πρέπει να ελαχιστοποιηθούν. Αυτός είναι ένας τομέας συνεχούς έρευνας και ανάπτυξης τεχνικών θερμικής διαχείρισης.

Τα καινοτόμα συστήματα ψύξης κέντρων δεδομένων αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο διαχειριζόμαστε και διατηρούμε τη μαζική υπολογιστική υποδομή που τροφοδοτεί τον ψηφιακό κόσμο. Η υιοθέτηση αυτών των προηγμένων τεχνολογιών όχι μόνο θα βελτιώσει την απόδοση και τη μακροζωία του εξοπλισμού των κέντρων δεδομένων, αλλά θα συμβάλει επίσης σε ένα πιο πράσινο, πιο βιώσιμο ψηφιακό μέλλον.