Creazione di data center più ecologici
L'elettrificazione e la digitalizzazione stanno portando sia sfide che opportunità per la sostenibilità. Si prevede che la domanda di energia elettrica triplicherà entro il 2050, che le infrastrutture dei veicoli elettrici (EV) e delle energie rinnovabili si stanno espandendo e che le infrastrutture elettriche obsolete vengono rapidamente sostituite per soddisfare le crescenti esigenze di energia. Parallelamente a questi sviluppi, la domanda di dati sta aumentando vertiginosamente. Con l’esplosione delle applicazioni di intelligenza artificiale e apprendimento automatico, i data center stanno utilizzando sempre più potenza mondiale.
Secondo l'Agenzia internazionale dell'energia, una query ChatGPT richiede 2,9 watt-ore di elettricità rispetto ai 0,3 watt-ore per una ricerca su Google. Inoltre, l'AIE stima che il consumo energetico dei dati globali rappresenti fino al 1,5% della domanda globale di energia elettrica; altre fonti stimano tale numero ancora più elevato. L'INTELLIGENZA ARTIFICIALE ha un ruolo da svolgere in tutti i settori, ma affinché l'intelligenza artificiale sia scalabile in modo sostenibile, dobbiamo costruire data center più ecologici.
Un cambio paradigmatico basato sull'intelligenza artificiale nel modo in cui viene raffreddato
Il Thermal Design Power (TDP) è una misura del consumo energetico di un chip e dei suoi requisiti di raffreddamento. Se il TDP di un chip è superiore alla capacità del sistema di raffreddamento, si surriscalderà, degraderà le apparecchiature e comprometterà le prestazioni. La progettazione del sistema di raffreddamento appropriato è una parte fondamentale del funzionamento dei data center di intelligenza artificiale e offre opportunità di miglioramento della sostenibilità in più aree.
Tradizionalmente, le apparecchiature IT nei data center sono raffreddate con aria. Nei sistemi di raffreddamento ad aria, l'intera sala viene raffreddata utilizzando l'aria condizionata e le ventole spingono l'aria raffreddata attraverso i server, raffreddando i chip. Tuttavia, il raffreddamento ad aria non può supportare le elevate esigenze di raffreddamento dei data center ai.
Per proteggere L'IT e gestire l'energia, i data center stanno passando al raffreddamento a liquido, che utilizza liquido refrigerato per catturare e trasportare il calore lontano dalle apparecchiature IT. Il raffreddamento a liquido è più efficace perché il liquido ha una capacità di trasferimento del calore superiore all'aria e può essere avvicinato alla fonte di calore.
In questo modo si riduce l'energia necessaria per il raffreddamento, con conseguente riduzione dei costi e dell'impatto ambientale. Mentre la stragrande maggioranza dei data center è raffreddata ad aria, il raffreddamento a liquido dovrebbe crescere rapidamente con la crescita e l'espansione dell'intelligenza artificiale.
Tipi di raffreddamento a liquido
Per creare data center più ecologici, è importante comprendere le diverse configurazioni di raffreddamento a liquido. Sono disponibili quattro tipi principali:
Liquido-aria
Questo sistema di raffreddamento porta il raffreddamento a liquido alle apparecchiature IT nei data center raffreddati ad aria facendo circolare il liquido refrigerato attraverso i rack IT. Il liquido viene quindi raffreddato utilizzando un'unità di dispersione del calore liquido-aria e fatto ricircolare. Nel raffreddamento a liquido a circuito chiuso, questo metodo non richiede una nuova infrastruttura dell'impianto poiché il liquido è in un circuito chiuso. I sistemi liquido-aria fanno circolare anche i liquidi in un circuito chiuso, rendendoli più efficienti in termini di acqua.
Aria-liquido
Ciò si basa sull'aria per raffreddare l'apparecchiatura IT stessa, ma utilizza liquido freddo per raffreddare l'ariaprima che venga rilasciata nuovamente nella stanza. Ciò isola il calore del server al rack e riduce la necessità di raffreddare eccessivamente l'aria in un'intera sala dati. In questi sistemi, è necessario il liquido dell'impianto per raffreddare gli anelli di raffreddamento all'interno dei refrigeratori delle portiere posteriori posizionati sul retro dei server.
Direct-to-chip
Questo raffreddamento rimuove efficacemente il calore alla sua fonte utilizzando un dissipatore di calore posizionato direttamente sul chip stesso. Questa tecnologia può essere abbinata a refrigeratori liquido-aria o utilizzare liquidi per impianti, ma un design accurato è assolutamente fondamentale poiché il liquido si trova nelle immediate vicinanze dei sistemi IT.
Immersione
Questo raffreddamento vede interi server immersi in un liquido dielettrico raffreddato. Questo metodo di raffreddamento non solo gestisce il calore al suo interno, ma lo protegge anche da polvere e umidità. Il raffreddamento a immersione può essere estremamente efficiente dal punto di vista energetico, ma viene fornito con le proprie considerazioni di sostenibilità, inclusa la produzione di fluido dielettrico.
Al centro di qualsiasi impianto di raffreddamento a liquido si trova l'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento (CDU). A seconda dell'approccio di raffreddamento, le CDU possono essere unità indipendenti o integrate in altre apparecchiature. Le CDU fungono da cuore e cervello di qualsiasi sistema di raffreddamento a liquido, utilizzando algoritmi di controllo avanzati per pompare con precisione il liquido raffreddato attraverso l'intero circuito di raffreddamento a una velocità e una temperatura ottimizzate.
Distribuzione del raffreddamento a liquido per migliorare la sostenibilità
L'efficacia del consumo energetico (PUE, Power Usage Effectiveness) è una metrica di sostenibilità chiave per i data center. Il PUE viene calcolato dividendo la quantità totale di energia utilizzata da un data center per la quantità di energia utilizzata dalle sue apparecchiature di calcolo. Una PUE inferiore significa un data center più efficiente. Per una varietà di configurazioni di data center, è possibile utilizzare il raffreddamento a liquido per ridurre il PUE.
Ci sono troppe variabili per dire che una configurazione è sempre migliore; la cosa più importante è assicurarsi che la soluzione di raffreddamento si adatti al problema in questione. Per i data center esistenti che hanno bisogno di aumentare rapidamente le capacità di raffreddamento per supportare i chip di intelligenza artificiale ma non hanno tempo per un aggiornamento o un rimodellamento prolungato, i sistemi di raffreddamento liquido-aria possono essere un'ottima scelta.
Se un data center sta cercando di migliorare la propria efficienza, ma continua a utilizzare chip raffreddati ad aria, il raffreddamento aria-liquido può raggiungere questo obiettivo. Quando i data center si stanno preparando a potenziare in modo sostenibile il computing avanzato ad alte prestazioni, potrebbero essere pronti per il raffreddamento a immersione.
Gli ingegneri possono anche guardare oltre il data center per implementare il raffreddamento a liquido. L'immagazzinamento dell'energia della batteria svolge un ruolo importante nell'ecosistema dei data center fornendo energia di backup. Anche il raffreddamento a liquido può essere applicato a questa soluzione, raffreddando le batterie in modo più efficiente e aiutandole a ottenere prestazioni ottimali.
Diventare un sostenitore dei Green Data Center
I leader tecnologici devono continuare a incoraggiare i propri team a superare i limiti delle tecnologie di raffreddamento a liquido e a migliorarle per migliorare sia l'efficienza che l'affidabilità. Gli ingegneri possono anche cercare modi creativi per riutilizzare il calore del data center una volta trasferito al liquido caldo, tra cui la protezione antigelo e la fusione del ghiaccio per gli esterni dei data center e persino il riscaldamento di case e aziende. Oltre all'innovazione hardware, vi sono opportunità di applicare algoritmi di controllo avanzati per migliorare l'efficienza di raffreddamento.
Ma soprattutto, i leader tecnologici devono continuare a sostenere data center più ecologici. Man mano che le tecnologie informatiche continuano a evolversi, lo sviluppo di ecosistemi più sostenibili intorno a loro sarà una delle sfide più importanti da affrontare per i leader tecnologici.
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