Nach
Prognosen von Stratistics MRC wird der Markt für Wasserkühlungstechnologien im Rechenzentrum bis 2023 4,55 Milliarden US-Dollar erreichen. Unter dem Strich verstehen wir die Gründe für die wachsende Nachfrage nach solchen Entwicklungen und sprechen über die Technologien selbst, die sich in diesem Bereich entwickeln.
/ Foto Rolf Brink CC / ImmersionskühlsystemEiner der Gründe für das Marktwachstum ist eine Zunahme des Volumens der verarbeiteten Daten.
Laut IDC-Forschung wird die von der Menschheit erzeugte Datenmenge bis 2025 163 Zettabyte betragen. Mit dem Wachstum des Datenvolumens steigt auch die Belastung der Server in Rechenzentren, insbesondere bei Servern, die sich mit High Performance Computing (HPC) beschäftigen. Herkömmliche Luftanlagen reichen nicht mehr aus, um solche Systeme zu kühlen.
Zum Kühlen von
Google Tensor Processors (TPUs), die von TensorFlow geschärft werden, musste der IT-Riese beispielsweise
erstmals Wasser verwenden. Aufgrund der Tatsache, dass sich die neue Generation von Prozessoren (TPU 3.0)
durch Leistung und hohen Stromverbrauch
auszeichnet , erwies sich die Luftkühlung für sie als nicht anwendbar.
Warum Luftkühlung der Wasserkühlung unterlegen ist
Clive Longbottom, Serviceleiter bei Quocirca, einem Analyseunternehmen, stellt
fest, dass Luft nicht so gut wie ein Kühlmittel ist: Im Vergleich zu Wasser entzieht sie den Geräten 50- bis 1000-mal schlechtere Wärme.
Darüber hinaus nehmen herkömmliche Luftkühlgeräte mehr Platz ein und verbrauchen mehr Energie. Und das wirkt sich auf die Stromrechnungen aus. In den Maschinenräumen von Rechenzentren, in denen die Dichte der Geräte ständig zunimmt, ist es daher unrentabel, Luft zum Kühlen zu verwenden. Aus diesem Grund wurden die Lüfter im Rechenzentrum der US National Security Agency durch ein Tauchkühlsystem ersetzt (wir haben in einem der
Beiträge über andere alternative Lösungen geschrieben).
Vali Sorell, Präsident von Sorell Engineering, einem Unternehmen für Gebäudetechnik und Versorgungstechnik, und Mark Hourican, geschäftsführender Gesellschafter der Syska Hennessy Group, einem Beratungsunternehmen, sind der
Ansicht ,
dass die Rechenzentrumsbranche nicht bereit ist, diese zu übernehmen und vollständig aufzugeben von "in Luft investieren" und komplett auf Wasserkühlung umstellen. In diesem Fall müssen Sie die gesamte Rechenzentrumsinfrastruktur vollständig neu erstellen, was recht teuer ist.
Unternehmen, die mit schweren Lasten arbeiten müssen, entwickeln und verwenden jedoch bereits Flüssigkeitskühlsysteme.
Informationen zu Flüssigkeitskühlungstechnologien für Rechenzentren
Tauchkühlung. Eine der vielen Flüssigkeitskühlungstechnologien ist die
Immersionskühlung (über die wir bereits
im Blog gesprochen haben ). Die Technologie beinhaltet das vollständige Eintauchen von Geräten in eine spezielle Ölumgebung. Der Hauptvorteil der Technologie besteht darin, dass das Öl im Vergleich zu Luft eine höhere Wärmeleitfähigkeit aufweist. Dies hilft dem System, Wärme effizienter aufzunehmen und überschüssige Wärme abzuleiten.
Im Jahr 2015 führte Horizon Computing das System zur Tauchkühlung ein: Das Unternehmen entwickelte eine spezielle
Box für Server, die mit Mineralöl gefüllt ist. Das Design der Box hält die optimale Temperatur der Ausrüstung durch Konvektion aufrecht. Ein solcher „Container“ kann ohne Klimaanlage auf der Straße arbeiten. Dank der geringen Herstellungskosten und des einfachen Designs der Box können Sie ihn verwenden, ohne die Infrastruktur des Rechenzentrums zu verändern.
Indirekte Flüssigkeitskühlung. Diese Technologie wird bereits in Facebook-Rechenzentren eingesetzt: Anfang Juni demonstrierte das Unternehmen, wie das neue Kühlsystem Rechenzentren in North Carolina energieeffizienter macht.
Vertreter von Facebook stellen fest, dass es in einigen Rechenzentren aufgrund der rauen Umweltbedingungen oder der hohen Luftverschmutzung unmöglich ist, Freecooling zu verwenden (zum Beispiel hat China mit diesem Problem zu
kämpfen ). Daher entschied sich das Unternehmen für die Entwicklung eines indirekten Flüssigkeitskühlsystems.
Das System basiert
auf der Verdunstungskühlungstechnologie. Das Wasser für das System wird in einem speziellen Wärmetauscher gekühlt und durch eine spezielle Membranschicht verdampft. Anschließend wird die Luft im Rechenzentrum gekühlt, während die optimale Servertemperatur beibehalten wird (das Schema der Technologie finden Sie
im Beitrag des Facebook-Blogs ).
Tests des Systems haben
gezeigt, dass der Wasserverbrauch im Rechenzentrum um 20% (an Orten mit heißem und feuchtem Klima) und um 90% (in gemäßigten und kalten Klimazonen) gesenkt werden kann.
/ Foto Poolie CCWärmetauscher auf der Rückseite des Server-Racks. In diesem Fall fließt gekühltes Wasser direkt zum Gerätegestell und leitet überschüssige Wärme ab. Lenovo
nutzt diese Technologie in seinem Neptune-Projekt: 30% der Kunden des Unternehmens verwenden bereits Wärmetauscher für ihre HPC-Systeme.
Neben dem genannten Wärmetauscher umfasst das Neptune-Projekt ein Thermotransfermodul und ein Direkt-zu-Knoten-Kühlsystem.
Das Modul
verwendet Flüssigkeit aus einem wärmeabsorbierenden Tank, um überschüssige Wärme vom Prozessor durch spezielle Röhren in den Bereich mit verdünnter Luft zu leiten. Das System ist kompakt und ermöglicht es Ihnen, das herkömmliche Summen im Serverraum zu reduzieren. Das direkte Kühlsystem
liefert kaltes Wasser direkt an das Gerät und "entzieht" überschüssige Wärme den Schlüsselkomponenten des Systems.
Die Zukunft der Wasserkühlungstechnik
Laut Branchenexperten Sorell und Khuriken wird die Luftkühlung dem Wasser vollständig weichen, wenn es völlig unrentabel oder unmöglich zu verwenden ist (zum Beispiel aufgrund der physischen Einschränkungen von Rechenzentren). Experten sagen jedoch voraus, dass der Übergang nicht einmalig sein wird. Zunächst werden sich Hybridtechnologien verbreiten (z. B. Systeme, die auf
Verdunstungskühlern basieren, wie auf Facebook), und dann wird ein Übergang zur direkten Kühlung mit Wasser durchgeführt.
Lenovo
hofft auch
, dass der Einsatz von Wasserkühlung über den Rahmen von HPC-Systemen hinausgeht und bei herkömmlichen Rechenzentren beliebt wird. Dafür wird das Unternehmen daran arbeiten, die Kosten für die Implementierung zu senken. Ihr Ziel ist es, Wasserkühlsysteme für normale Unternehmen billiger und erschwinglicher zu machen.
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