Ho avuto il privilegio di condurre l’ultimo webcast Engineer’s Frontier di Vertiv con Sandro Gatto, Business Development Manager di Vertiv per i chiller, e di parlare della transizione dai data center raffreddati ad aria a quelli raffreddati a liquido. Con l’aumento delle densità dell’hardware IT e le maggiori preoccupazioni in materia di sostenibilità, prevediamo un interesse crescente per l’implementazione della tecnologia di liquid cooling.
Trend dei sistemi di alimentazione IT
Intelligenza artificiale (AI), automazione, HPC (High Performance Computing) e machine learning aumentano la domanda di elaborazione, con conseguente aumento delle densità di calore per chip. Ciò contribuisce alla generazione da parte dei server di una maggiore quantità di calore da rimuovere e, in alcune applicazioni, il calore generato raggiunge un livello oltre il quale il raffreddamento ad aria non è sufficiente per questi rack ad alta densità.
A seconda dei requisiti di progettazione di uno specifico range di densità di rack, vi sono varie opzioni da considerare in termini di tecnologia di thermal management. Man mano che le densità dei rack raggiungono e superano i 30 kilowatt (kW), il mantenimento della temperatura di funzionamento dei processori (temperatura dell’armadio) può non essere sufficiente con il raffreddamento ad aria; il liquid cooling è quindi l’unica opzione in grado di rimuovere il calore in modo efficiente.
Ciò è dovuto alle proprietà di trasporto termico dei liquidi, che sono molto più efficaci nel trasferire il calore dal chip tramite i metodi Direct-to-Chip (D2C) o Immersion Cooling.
Efficienza
Il liquid cooling è un modo più efficiente per raffreddare i data center per due motivi:
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La temperatura di alimentazione del fluido di lavoro può essere elevata per mantenere le condizioni operative del processore, senza aumentare la potenza della ventola poiché il raffreddamento è diretto ai componenti più caldi, in genere il processore. Sappiamo che il trasferimento di calore tra processore e piastra di raffreddamento è molto più efficiente di quello che avviene tra processore e aria circostante in presenza di un sistema di raffreddamento ad aria tradizionale, favorendo così l’efficienza complessiva del data center.
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Essendo più alta rispetto al tradizionale raffreddamento ad aria, la temperatura dell’acqua di ritorno dai rack può consentire il recupero del calore in modo molto efficiente rispetto a un data center raffreddato ad aria.
Con il costante aumento delle applicazioni che richiedono una maggiore potenza di elaborazione prevediamo un passaggio a tecnologie di thermal management innovative per gestire meglio queste densità di potenza più elevate. Prevediamo che molti data center introdurranno sistemi di thermal management ibridi, tra cui il raffreddamento ad aria e a liquido.
Tecnologie di liquid cooling
La transizione verso un sistema di liquid cooling Direct-to-Chip è simile a quella che conosciamo già per i rack standard, con la differenza che il design del rack comprenderà un collettore del liquido di lavoro per la sua distribuzione all’apparecchiatura IT abilitata per la tecnologia Direct-to-Chip (ITE), mentre l’impianto idraulico all’interno del rack sarà abbinato a collettori di distribuzione del liquido nella fila che erogheranno il liquido al rack, il tutto controllato da un’unità di distribuzione del raffreddamento (CDU). Il provisioning richiede modifiche allo spazio tecnico della struttura che richiedono un’adeguata pianificazione.
Un sistema di raffreddamento a immersione richiede un differente layout del data center, in cui il layout standard dei rack viene sostituito da serbatoi orizzontali al posto dei tradizionali rack verticali. In questa forma di data center, l’ITE è completamente immerso in un liquido o fluido dielettrico termicamente conduttivo (un fluido non elettricamente conduttivo). Il raffreddamento a immersione è una tecnologia promettente, ma non ancora completamente matura in quanto non sono ancora disponibili standard completi. Poiché in genere non conoscono la tecnologia e richiedono un trasferimento di conoscenze prima dell’installazione e dell’impiego, è necessario migliorare le competenze dei team operativi dei data center.
L’approccio comune a entrambe le tecnologie consiste nell’utilizzare una CDU con uno scambiatore di calore a piastre liquido-liquido tra TCL (Technology Cooling Loop) e FCL (Facility Cooling Loop), per trasferire il calore tra TCL e FCL; dal punto di vista di pulizia e filtrazione, TCL adotta requisiti rigorosi e molto più stringenti di quelli richiesti per FCL.
Entrambe le tecnologie possono usare fluidi monofase o a cambiamento di fase, noti anche come fluidi bifasici; questi sono più efficienti poiché il trasferimento di calore beneficia della vaporizzazione del liquido a uno stato gassoso.
Metriche
Si prevede che la progettazione di data center ibridi diverrà popolare, pertanto le metriche diventano importanti per misurare l’efficienza dell’intero data center. Dobbiamo prendere in considerazione metriche che vanno oltre la tradizionale metrica PUE (Power Usage Effectiveness, efficacia del consumo di energia), al fine di tenere conto della prevista riduzione dell’alimentazione delle ventole tramite sistemi di raffreddamento a liquido.
Insieme ai nostri partner, Vertiv ha sviluppato uno studio che mostra diversi parametri come la TUE (Total Usage Effectiveness, Efficacia di utilizzo totale) che indica la riduzione totale della potenza per l’intero design del data center.
Ulteriori informazioni sulla metrica TUE sono disponibili nel nostro blog: Quantificazione dell’impatto sulla PUE e sul consumo energetico in seguito all’introduzione del liquid cooling in un data center raffreddato ad aria.
Scopri di più anche sulle unità di distribuzione del refrigerante Vertiv™ Liebert® XDU, adatte ad applicazioni di raffreddamento di chip e porte posteriori e sono facili e convenienti da implementare in qualsiasi data center.
Infine, non dimenticare di ascoltare l’intera serie Engineer’s Frontier Consultant’s per avere informazioni sulle ultime tecnologie degli esperti di Vertiv.
