Tuve el privilegio de estar al frente del último webcast Engineer’s Frontier de Vertiv con Sandro Gatto, Business Development Manager de Vertiv para el mercado de chillers, y hablar sobre la transición de aire a líquido para la refrigeración de centros de datos. Con el aumento de las densidades en el hardware de TI y la mayor preocupación por la sostenibilidad, esperamos un mayor interés en la implementación de tecnologías de refrigeración líquida.
Tendencias en alimentación eléctrica para las TI
La inteligencia artificial (AI), la automatización, la computación de alto rendimiento (HPC) y el aprendizaje automático hacen aumentar la demanda de procesamiento, lo que da como resultado mayores densidades de calor por chip. Esto contribuye a que los servidores generen más calor, que debe eliminarse y, en algunas aplicaciones, ese calor adicional alcanza un nivel en el que la refrigeración por aire no es suficiente para estos racks de alta densidad.
Existen varias opciones en términos de tecnología de refrigeración de precisión que se deben tener en cuenta en función de los requisitos de diseño, dentro de un rango específico de densidades de rack. A medida que las densidades del rack se acercan e incluso superan los 30 kilovatios (kW), mantener la temperatura de trabajo del procesador (temperatura de la caja) usando refrigeración por aire puede no ser adecuado, con lo que la refrigeración líquida es la única opción para eliminar el calor de forma eficiente.
Esto se debe a las propiedades térmicas de transporte de calor de los líquidos, que son mucho más eficaces a la hora de transferir calor desde el chip, algo que se puede realizar mediante los métodos Direct-to-Chip (D2C) o refrigeración por inmersión (Immersion Cooling).
Eficiencia
La refrigeración líquida es una forma más eficiente de enfriar un centro de datos por dos razones:
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La temperatura de suministro del fluido de trabajo puede elevarse para mantener las condiciones de funcionamiento del procesador y sin aumentar la potencia del ventilador ya que la refrigeración se dirige a los componentes más calientes, normalmente el procesador. Se sabe que la transferencia de calor entre el procesador y la placa fría es mucho más eficiente que la transferencia de calor entre el procesador y el aire circundante en el caso de un sistema de refrigeración por aire tradicional, lo que beneficia la eficiencia general del centro de datos.
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La temperatura del agua de retorno de los racks, elevada en comparación con la refrigeración por aire tradicional, podría permitir la recuperación del calor de una manera mucho más eficiente que en un centro de datos refrigerado por aire.
Con el constante aumento de las aplicaciones que requieren una mayor potencia informática, habrá un cambio a tecnologías innovadoras de refrigeración de precisión para gestionar mejor estas densidades de potencia más altas. Esperamos que muchos centros de datos introduzcan sistemas híbridos de refrigeración de precisión, contemplando tanto la refrigeración por aire como por líquido.
Tecnologías de refrigeración líquida
La transición a los sistemas de refrigeración líquida Direct-to-Chip se aproxima a lo que ya conocemos para un rack estándar, estando la diferencia en que el diseño del rack incluirá un colector de líquido para distribuirlo a los equipos de TI habilitados como Direct-to-Chip (ITE). Las tuberías del interior del rack se adaptarán a los colectores de distribución de líquido de la fila para entregarlo al rack, estando todo controlado por una unidad de distribución de refrigeración (CDU). Para ello puede ser necesario modificar el espacio técnico de las instalaciones, para lo que hace falta una planificación adecuada.
Un sistema de refrigeración por inmersión requiere un diseño de centro de datos diferente: el diseño de rack estándar se sustituye por depósitos que son horizontales en vez de verticales como los racks tradicionales. En esta forma de centro de datos, el ITE se sumerge completamente en un líquido o fluido dieléctrico conductor térmico (un fluido que no es conductor eléctrico). La refrigeración por inmersión es una tecnología prometedora, pero aún no está completamente madura, ya que sigue faltando una normativa global. Hay además la necesidad de mejorar la formación de los equipos de Operaciones de los centros de datos, ya que normalmente no están familiarizados con la tecnología y requieren conocimientos antes de la instalación y la operación.
El enfoque común para ambas tecnologías es utilizar una CDU con un intercambiador de calor de placa de líquido a líquido entre el bucle de refrigeración de tecnología (TCL) y el bucle de refrigeración de la instalación (FCL), transfiriendo así el calor entre el TCL y el FCL; el TCL tiene requisitos estrictos en términos de limpieza y los requisitos de filtración son mucho más exigentes que los requeridos para el FCL.
Ambas tecnologías pueden utilizar un fluido monofásico o un fluido de cambio de fase, conocido como fluidos bifásicos, considerados más eficientes ya que la transferencia de calor se ve beneficiada al vaporizarse el líquido a un estado gaseoso.
Métricas
Se espera que el diseño híbrido aplicado a los centros de datos se popularice, por lo que las métricas vuelven a ser importantes para medir la eficiencia de todo el centro de datos. Debemos considerar métricas que vayan más allá de la métrica tradicional de efectividad del consumo energético (PUE), para tener en cuenta la reducción esperada de consumo de los ventiladores mediante sistemas de refrigeración líquida.
Junto con nuestros partners, Vertiv ha elaborado un estudio que muestra diferentes métricas, como la efectividad de consumo total (TUE), que refleja la reducción total en consumo energético para todo el diseño del centro de datos.
Más información sobre la métrica TUE en nuestro blog: Cuantificación del impacto en el PUE y el consumo de energía al introducir refrigeración líquida en un centro de datos refrigerado por aire.
Y también más información sobre las unidades de distribución de refrigerante Vertiv™ Liebert® XDU, adecuadas para aplicaciones de refrigeración de chip y puerta trasera, y que son además rentables y fáciles de implementar en cualquier centro de datos.
Por último, no olvides de escuchar todos los vídeos de la serie Engineer’s Frontier para disponer de información sobre las últimas tecnologías de los expertos de Vertiv.
