Con l'aumento delle richieste di computing degli ultimi cinque anni è cresciuto anche il mercato del thermal management. Secondo il Principal Analyst di Dell'Oro Group, Lucas Beran, lo scorso anno questo mercato ha raggiunto i 3,5 miliardi di dollari e si prevede che raggiungerà i 6 miliardi di dollari entro il 2026. Questa eccezionale crescita del mercato riflette il fatto che, in molti casi, per stare al passo sono necessarie nuove tecnologie.
Lo scorso ottobre, Ben Coughlin (Colovore), Gerard Thibault (Kao Data) e Don Mitchell (Victaulic) hanno partecipato con me a una tavola rotonda, ospitata da Lucas durante l’OCP Global Summit, per parlare di questo argomento. Dalla nostra conversazione è emerso chiaramente che il raffreddamento a liquido è il futuro dei data center che sperano di tenere il passo con il massiccio aumento delle richieste di computing, soprattutto per il mercato colocation. Come affermato durante un’altra tavola rotonda di OCP: O state già utilizzando il raffreddamento a liquido, oppure inizierete a farlo nei prossimi 3-5 anni.
Che cosa spinge l'accelerazione del raffreddamento dei data center?
Negli ultimi 12 anni, server e componenti sono cambiati in modo significativo. Comparsi oltre dieci anni fa, Blade e virtualizzazione hanno fatto registrare un sensibile aumento di densità, al punto che i server di computing odierni assorbono in genere da 750 watt a 1 kilowatt (kW) per ciascuna unità rack. Anche l’archiviazione flash, storicamente a bassa densità, oggi assorbe da 400 a 600 watt per ogni unità rack.
Il raffreddamento a liquido esiste da quando esistono i computer, ma finora il raffreddamento ad aria ha dominato il settore per la sua maggiore semplicità prima del recente enorme aumento delle richieste di computing. Il raffreddamento ad aria domina ancora, soprattutto nel Regno Unito, ma le infrastrutture dei data center flessibili che seguono le linee guida OCP sono in aumento. L’esigenza di computing più denso e alcuni chip moderni che non sono in grado di smaltire il calore prodotto tramite aria hanno aumentato la considerazione e l'adozione di opzioni di raffreddamento a liquido. Dal raffreddamento a liquido a livello di chassis a quello a piastra, le nuove tecnologie di raffreddamento a liquido dei data center stanno spingendo le persone a prendere in considerazione e ad adottare configurazioni ibride aria/liquido.
Io e i miei colleghi della tavola rotonda di OCP riceviamo ogni settimana chiamate da clienti o potenziali tali che desiderano capire come aggiungere il raffreddamento a liquido a un data center raffreddato ad aria. La risposta di Vertiv: Iniziare con le porte posteriori, quindi prendere in considerazione il raffreddamento diretto dei chip.
I sistemi di raffreddamento a liquido soddisfano le esigenze di computing ad alta densità
Il liquido utilizzato per il raffreddamento presenta proprietà di trasferimento termico nettamente superiori a quelle dell'aria. I sistemi di raffreddamento a liquido dei data center sono sensibilmente più efficienti e rappresentano una soluzione di raffreddamento conveniente per i rack ad alta densità.
I requisiti di potenza dei rack moderni superano i 20 kW e molte strutture stanno pensando di implementare rack con requisiti di 50 kW o più. La tecnologia matura dei sistemi di raffreddamento a liquido con scambiatore di calore sulla porta posteriore, come il sistema Liebert® DCD di Vertiv, sono in grado di gestire densità superiori a 20 kW. Queste unità scambiatrici di calore a liquido sostituiscono la porta posteriore del rack. Un design passivo espelle l'aria riscaldata tramite una batteria riempita di liquido che assorbe il calore, montata al posto della porta posteriore del rack. Il design attivo comprende ventole che aspirano l'aria attraverso le batterie e rimuovono il calore anche dai rack a densità più elevata.
I sistemi di raffreddamento ad aria perdono di efficacia quando le densità dei rack
superano i 20 kW, punto in cui il raffreddamento a liquido diventa una soluzione fattibile
I sistemi di raffreddamento a liquido con scambiatore di calore sulla porta posteriore sono un ottimo primo passo verso il raffreddamento diretto dei chip. I pannelli sulle porte posteriori funzionano bene in un sistema ibrido liquido/aria con rack di densità miste. Durante la tavola rotonda, il mio collega Gerard Thibault ha dichiarato che Kao Data utilizza questo approccio ibrido nella sua sala da 2 megawatt (MW). L'azienda ha 2 MW di raffreddamento ad aria a cui sta aggiungendo 10 MW di raffreddamento a liquido, arrivando così a una capacità totale di raffreddamento di 12 MW.
Oltre a una maggiore efficienza e ai risparmi sui costi, il raffreddamento a liquido rappresenta anche un metodo di raffreddamento più sostenibile. In occasione di questo Global Summit, OCP ha annunciato che la sostenibilità è il suo quinto principio, insieme a efficienza, impatto, apertura e scalabilità. Il raffreddamento a liquido dei data center può aiutare le aziende a raggiungere i propri obiettivi di sostenibilità nei prossimi anni. A differenza del raffreddamento ad aria, che continua a lavorare sempre più intensamente, il meccanismo di raffreddamento tramite scambiatore di calore sulla porta posteriore o la soluzione di raffreddamento a liquido diretto su chip produce risultati di raffreddamento migliori con meno lavoro, con conseguente riduzione del consumo energetico e delle emissioni di carbonio. Queste tecnologie possono anche essere utilizzate insieme per trasferire al fluido il 100% del carico di calore!
Aspetto e suono di un centro di colocation ad alta densità raffreddato a liquido
I data center raffreddati a liquido o ibridi sono molto diversi da quelli raffreddati ad aria? Ben Coughlin di Colovore ha illustrato la configurazione della sua azienda: una torre di raffreddamento esterna più pompe e tubi. Ogni cabinet è dotato di due tubi di collegamento, uno per l'ingresso dell'acqua e l’altro per la sua uscita, nient’altro. Non sono presenti chiller né unità di distribuzione del refrigerante a pavimento. Le porte posteriori “attive” dotate di ventilatore di Vertiv ora operano insieme a vari megawatt di raffreddamento a liquido diretto, anche se l'erogazione è in parte limitata dalle tubazioni presenti. A livello visivo, sono presenti pochissime differenze. Tuttavia la temperatura e il suono presentano differenze evidenti.
I colocation data center di grandi dimensioni con raffreddamento ibrido hanno una temperatura ambiente confortevole di circa 21 °C (70 °F), invece di un corridoio freddo e di un corridoio caldo come i data center tradizionali raffreddati ad aria. I server dell'infrastruttura di computing di livello superiore e i server di intelligenza artificiale (AI) sono molto rumorosi, ma i componenti di raffreddamento non aggiungono altro rumore. Per il resto, si tratta di sale dati perfettamente "normali", costituite da cabinet standard da 45 U e i clienti accedono ai propri server nel solito modo.
La differenza più significativa è la portata d'aria all’interno del cabinet. Gli switch di rete sono molto corti, pertanto impiegano aria che si muove dalla parte anteriore a quella posteriore. Le unità di distribuzione dell'alimentazione di dimensioni maggiori richiedono cablaggi “nitidi”, poiché i rack non si allungano allo stesso ritmo dei server che ospitano. Si adattano perfettamente all’interno del cabinet. Un’attenta valutazione durante la fase di progettazione e installazione può risolvere facilmente questi problemi.
Pianifica ora il futuro dei data center raffreddati a liquido
Come ha detto il mio collega Don, “non temete il raffreddamento a liquido; pianificatelo”. I data center moderni sono a un bivio. Entro i prossimi 5-10 anni, equivalenti a “domani” nel tempo dei data center, il raffreddamento ad aria non sarà più in grado di soddisfare le pesanti richieste di computing ad alta densità. È il momento di accogliere il cambiamento in arrivo e di pianificarlo prima di allora.
Sono felice di essere stato con Ben, Gerard, Don e Lucas al Global Summit “Empowering Open” di OCP per guardare al futuro del raffreddamento a liquido nei data center. Aziende come le nostre, vale a dire Dell'Oro Group, Colovore, Kao Data, Victaulic e Vertiv sono liete di aiutare il nostro settore a innovare e i progetti dei nostri clienti ad avere successo. La registrazione della tavola rotonda è disponibile su YouTube; inoltre è possibile visitare il sito Web di Vertiv per saperne di più sulle soluzioni di raffreddamento a liquido e ad alta densità.
