Эволюция охлаждения ЦОД: почему струйные жидкостные системы меняют правила игры
В настоящее время для отвода тепла от серверных стоек в основном используется традиционное воздушное охлаждение. Однако активное развитие вычислительного оборудования и бурный рост технологий искусственного интеллекта приводят к непрерывному увеличению тепловыделения на стойку. В условиях экстремальной плотности мощности воздушные системы перестают справляться, что подталкивает отрасль к переходу на высокоэффективные жидкостные решения.Ответом на этот технологический вызов стала платформа нового поколения LiquidRack от компании Airsys, разработанная для струйного жидкостного охлаждения оборудования непосредственно на уровне сервера.
Три основных типа жидкостного охлаждения: сравнение подходов
На сегодняшний день в инфраструктуре центров обработки данных применяется три ключевых типа жидкостных систем:Прямое охлаждение чипов (Direct-to-Chip / Cold Plate). К нагретым элементам (процессорам или ускорителям) прижимается охлаждающая пластина с циркулирующей холодной водой. Главный минус: тепло отводится только от чипов под водоблоками, а память, узлы VRM и конвертеры питания продолжают сбрасывать тепло в воздух.
Иммерсионное (погружное) охлаждение. Сервер целиком погружается в ванну с диэлектрической жидкостью на основе минерального масла. Это обеспечивает равномерный теплосъем и исключает потребность в фальшполах и разделении коридоров. Однако массивные ванны создают высокую нагрузку на перекрытия здания, а ремонт и сервис отдельных серверов существенно усложняются.
При струйном охлаждении подача жидкости строго зонируется: каналы с максимальным напором направлены на центральные процессоры (CPU) и графические ускорители (GPU), а каналы с меньшим расходом — на планки оперативной памяти. Распределение потоков в точности повторяет тепловую карту сервера, что позволяет идеально выровнять температуру всех рабочих узлов.
Архитектура платформы Airsys LiquidRack: модульность и кассетный принцип
В отличие от общих иммерсионных резервуаров или систем прямого жидкостного охлаждения с громоздкой паутиной внешних трубопроводов, система LiquidRack построена по модульному принципу и обеспечивает индивидуальное распределение жидкости на уровне каждого сервера.Базовым элементом платформы выступает индивидуальная кассета, в которую устанавливается один сервер. Каждая кассета оснащена собственным независимым контуром: модулем распределения жидкости, насосом и локальной системой управления. Стандартная стойка вмещает 10 кассет и способна суммарно отводить до 175 кВт тепла.
Раскладка подающих форсунок внутри кассеты является кастомной и печатается на 3D-принтере под конкретный тепловой профиль сервера. Для однотипных серверов применяется типовая раскладка, а при модернизации парка оборудования достаточно лишь распечатать новую конфигурацию сопел. Это обеспечивает максимальную гибкость и возможность бесшовной адаптации под любые серверные платформы, включая уже эксплуатируемые заказчиком.
Двухконтурная схема и отказ от холодильных машин
Стандартная схема охлаждения на базе LiquidRack является двухконтурной:- Внутренний контур: диэлектрический теплоноситель циркулирует через серверные кассеты, нагреваясь в процессе отвода тепла до температуры 70 °C.
- Внешний контур: через промежуточный теплообменник тепло сбрасывается во внешнюю среду. Поскольку данный контур полностью изолирован от серверной электроники, в нем используется обычная вода или незамерзающий гликолевый раствор.
Высокая температура теплоносителя внутреннего контура (70 °C) дает ключевое преимущество — возможность полного отказа от компрессорных холодильных машин (чиллеров). Тепло сбрасывается в окружающую среду напрямую с помощью сухих градирен (драйкулеров) круглый год.
Энергоэффективность и модернизация вычислительных центров
Одним из главных критериев энергоэффективности дата-центра является показатель PCE (Power-to-Cooling Efficiency — отношение полезного электропотребления ИТ-оборудования к общему энергопотреблению площадки).В классических дата-центрах с компрессорным охлаждением средний коэффициент PCE составляет около 0,4. При внедрении платформы LiquidRack показатель PCE достигает 0,9. Это позволяет кардинально снизить затраты на электроэнергию либо существенно нарастить плотность и производительность серверов в рамках существующих электрических лимитов объекта.
