Tworzenie bardziej ekologicznych centrów danych
Elektryfikacja i cyfryzacja niosą ze sobą zarówno wyzwania, jak i szanse na zrównoważony rozwój. Oczekuje się, że zapotrzebowanie na energię elektryczną potroi się do 2050 r., rozwój infrastruktury pojazdów elektrycznych (EV) i odnawialnych źródeł energii, a starzejąca się infrastruktura elektryczna jest szybko zastępowana w celu zaspokojenia rosnącego zapotrzebowania na energię. Wraz z tymi zmianami popyt na dane gwałtownie rośnie. W miarę jak sztuczna inteligencja i aplikacje uczenia maszynowego eksplodują, centra danych wykorzystują coraz więcej światowej mocy.
Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej zapytanie ChatGPT wymaga 2.9 watogodzin energii elektrycznej w porównaniu do 0.3 watogodzin w przypadku wyszukiwania Google. Ponadto IEA szacuje, że globalne zużycie energii danych stanowi do 1.5% światowego zapotrzebowania na energię elektryczną – inne źródła szacują, że liczba ta jest jeszcze wyższa. Sztuczna inteligencja ma do odegrania rolę we wszystkich branżach, ale aby sztuczna inteligencja mogła być skalowana w sposób zrównoważony, musimy zbudować bardziej ekologiczne centra danych.
Zmiana paradygmatu napędzana sztuczną inteligencją w sposobie chłodzenia
Termiczna moc obliczeniowa (TDP) jest miarą zużycia energii przez chip i jego wymagań chłodzenia. Jeśli TDP chipa jest wyższa niż pojemność układu chłodzenia, przegrzeje się, degraduje sprzęt i pogarsza wydajność. Projektowanie odpowiedniego systemu chłodzenia jest kluczową częścią funkcjonowania centrów danych AI i oferuje możliwości poprawy zrównoważonego rozwoju w wielu obszarach.
Tradycyjnie sprzęt IT w centrach danych był chłodzony powietrzem. W systemach chłodzenia powietrzem całe pomieszczenie jest chłodzone za pomocą klimatyzacji, a wentylatory przepychają schłodzone powietrze przez serwery, chłodząc wióry. Jednak chłodzenie powietrzem nie może sprostać wysokim wymaganiom chłodzenia centrów danych AI.
Aby chronić JĄ i zarządzać energią, centra danych zwracają się w kierunku chłodzenia cieczą, która wykorzystuje schłodzony płyn do wychwytywania i transportu ciepła z urządzeń INFORMATYCZNYCH. Chłodzenie cieczą jest bardziej skuteczne, ponieważ ciecz ma większą zdolność przenoszenia ciepła niż powietrze i może być zbliżona do źródła ciepła.
Zmniejsza to zużycie energii potrzebnej do chłodzenia, co prowadzi do obniżenia kosztów i zmniejszenia wpływu na środowisko. Podczas gdy zdecydowana większość centrów danych jest obecnie chłodzona powietrzem, oczekuje się, że chłodzenie cieczą będzie szybko rosło wraz ze wzrostem i ekspansją AI.
Rodzaje chłodzenia cieczą
Aby skutecznie budować bardziej ekologiczne centra danych, ważne jest zrozumienie różnych konfiguracji chłodzenia cieczą. Istnieją cztery główne typy:
Ciecz-powietrze
To chłodzenie przynosi chłodzenie cieczą do urządzeń INFORMATYCZNYCH w centrach danych chłodzonych powietrzem poprzez cyrkulację schłodzonej cieczy przez stojaki. Ciecz jest następnie chłodzona za pomocą modułu odrzutnika ciepła ciecz-powietrze i recyrkulowana. W przypadku chłodzenia cieczą w pętli zamkniętej metoda ta nie wymaga nowej infrastruktury obiektu, ponieważ ciecz znajduje się w pętli zamkniętej. Systemy ciecz-powietrze cyrkulują również ciecz w zamkniętej pętli, co czyni je bardziej energooszczędnymi.
Powietrze-ciecz
To zależy od powietrza do chłodzenia samego sprzętu IT, ale używa schłodzonego płynu do chłodzenia powietrzaprzed jego uwolnieniem z powrotem do pomieszczenia. Pozwala to na izolację ciepła serwera do szafy serwerowej i ograniczenie konieczności przechłodzenia powietrza w całym pomieszczeniu danych. W tych systemach płyn w instalacji jest wymagany do chłodzenia pętli cieczy wewnątrz chłodnic tylnych drzwi umieszczonych na grzbietach serwerów.
Bezpośrednio na chip
To chłodzenie skutecznie usuwa ciepło ze źródła, wykorzystując radiator umieszczony bezpośrednio na samym chipie. Technologia ta może być sparowana z chłodnicami ciecz-powietrze lub używać cieczy w zakładzie, ale staranna konstrukcja jest absolutnie krytyczna, ponieważ ciecz znajduje się w pobliżu systemów INFORMATYCZNYCH.
Zanurzenie
Chłodzenie to powoduje zanurzenie całych serwerów w chłodzonej cieczy dielektrycznej. Ta metoda chłodzenia nie tylko zarządza ciepłem w NIM, ale także chroni go przed kurzem i wilgocią. Chłodzenie zanurzeniowe może być niezwykle energooszczędne, ale wiąże się z własnymi względami zrównoważonego rozwoju, w tym z produkcją płynu dielektrycznego.
W środku każdego układu chłodzenia cieczą znajduje się moduł dystrybucji płynu chłodzącego (CDU). W zależności od podejścia do chłodzenia, jednostki CDU mogą być samodzielnymi urządzeniami lub zintegrowanymi z innymi urządzeniami. CDU służą jako serce i mózg każdego układu chłodzenia cieczą, wykorzystując zaawansowane algorytmy sterujące do precyzyjnego pompowania schłodzonej cieczy przez całą pętlę chłodzenia z optymalną szybkością i temperaturą.
Wdrażanie chłodzenia cieczą w celu poprawy zrównoważonego rozwoju
Efektywność zużycia energii (PUE) to kluczowy wskaźnik zrównoważonego rozwoju dla centrów danych. PUE jest obliczana przez podzielenie całkowitej ilości energii zużywanej przez centrum danych przez ilość energii zużywanej przez jego sprzęt komputerowy. Niższe PUE oznacza bardziej wydajne centrum danych. W przypadku różnych konfiguracji centrum danych można użyć chłodzenia cieczą w celu obniżenia wartości PUE.
Istnieje zbyt wiele zmiennych, aby stwierdzić, że jedna konfiguracja jest zawsze lepsza – najważniejszą kwestią jest upewnienie się, że rozwiązanie chłodzące pasuje do danego problemu. W przypadku istniejących centrów danych, które muszą szybko zwiększyć swoje możliwości chłodzenia w celu obsługi chipów AI, ale nie mają czasu na rozszerzoną modernizację lub przebudowę, systemy chłodzenia cieczą-powietrzem mogą być doskonałym wyborem.
Jeśli centrum przetwarzania danych dąży do poprawy swojej wydajności, ale nadal pracuje na układach chłodzonych powietrzem, chłodzenie powietrzem może osiągnąć ten cel. Gdy centra danych przygotowują się do zrównoważonego zasilania zaawansowanych, wysokowydajnych obliczeń, mogą być gotowe do chłodzenia zanurzeniowego.
Inżynierowie mogą również spojrzeć poza centrum danych, aby wdrożyć chłodzenie cieczą. Magazynowanie energii z baterii odgrywa ważną rolę w ekosystemie centrum danych, zapewniając zasilanie rezerwowe. Do tego rozwiązania można również zastosować chłodzenie cieczą, dzięki czemu akumulatory są bardziej wydajne i pomagają im osiągnąć optymalną wydajność.
Zostań rzecznikiem zielonych centrów danych
Liderzy technologiczni muszą nadal zachęcać swoje zespoły do przesuwania granic technologii chłodzenia cieczą i ciągłego ich ulepszania, aby zwiększyć wydajność i niezawodność. Inżynierowie mogą również szukać kreatywnych sposobów ponownego wykorzystania ciepła w centrum danych po przeniesieniu go do ciepłego płynu, w tym ochrony przed zamarzaniem i topnienia lodu na zewnątrz centrów danych, a nawet ogrzewania domów i firm. Poza innowacjami sprzętowymi istnieją możliwości zastosowania zaawansowanych algorytmów sterowania w celu zwiększenia wydajności chłodzenia.
Co najważniejsze, liderzy technologii muszą nadal opowiadać się za bardziej ekologicznymi centrami danych. Wraz z rozwojem technologii komputerowych, rozwój bardziej zrównoważonych ekosystemów wokół nich będzie jednym z najważniejszych wyzwań dla liderów technologicznych do pokonania.
Koncentrując się na niezawodności i wydajności, firma nVent jest zaangażowana w dostarczanie najnowocześniejszych rozwiązań chłodniczych dostosowanych do wymagań nowoczesnych centrów danych i środowisk o wysokiej wydajności. Dowiedz się więcej o wszechstronnym portfolio i wiedzy specjalistycznej firmy nVent, w tym o rozwiązaniach dla centrów danych: Centra danych i sieci | nVent DATA-SOLUTIONS
Rozwiązania dla centrów danych
Dzięki ponad 15-letniemu doświadczeniu w zakresie chłodzenia cieczą, głębokie doświadczenie techniczne nVent w zakresie zastosowań i globalna obecność umożliwia tworzenie wydajnych rozwiązań, które zapewniają optymalną wydajność i niezawodność zaawansowanych środowisk obliczeniowych dla naszych partnerów.
