De acordo com as
previsões da Stratistics MRC, até 2023 o mercado de tecnologias de refrigeração a água no data center chegará a US $ 4,55 bilhões. Sob o corte, entendemos as razões da crescente demanda por esses desenvolvimentos e falamos sobre as próprias tecnologias que estão sendo desenvolvidas nessa área.
/ photo Rolf Brink CC / Sistema de refrigeração por imersãoUma das razões para o crescimento do mercado é um aumento no volume de dados processados.
Segundo a pesquisa da IDC , até 2025, a quantidade de dados gerados pela humanidade será de 163 zettabytes. Com o crescimento dos volumes de dados, a carga nos servidores nos datacenters também está aumentando, especialmente naqueles que estão envolvidos na computação de alto desempenho (HPC). As instalações de ar convencional não são mais suficientes para resfriar esses sistemas.
Por exemplo, para resfriar os
processadores de tensores do Google (TPUs), que são afiados pelo TensorFlow, a gigante de TI
teve que usar água pela primeira vez. Devido ao fato de a nova geração de processadores (TPU 3.0)
se diferenciar por sua potência e alto consumo de energia, o resfriamento a ar se tornou inaplicável a eles.
Por que o resfriamento a ar é inferior ao resfriamento a água
Clive Longbottom, diretor de serviços da Quocirca, uma empresa analítica,
observa que o ar não é tão bom como um meio de transferência de calor: comparado à água, ele remove o calor do equipamento 50 a 1000 vezes pior.
Além disso, as unidades tradicionais de refrigeração de ar ocupam mais espaço e consomem mais energia. E isso afeta as contas de eletricidade. Portanto, nas salas de máquinas dos data centers, onde a densidade do equipamento está aumentando constantemente, torna-se inútil usar o ar para resfriamento. Por esse motivo, os ventiladores no data center da Agência de Segurança Nacional dos EUA
foram substituídos por um sistema de refrigeração por imersão (escrevemos sobre outras soluções alternativas em uma das
postagens ).
Vali Sorell, presidente da Sorell Engineering, uma empresa de engenharia de construção e serviços públicos, e Mark Hourican, sócio-gerente do Syska Hennessy Group, uma empresa de consultoria,
acreditam que o setor de data centers não está pronto para aceitar e abandonar completamente de "investir no ar" e mudar completamente para o resfriamento a água. Nesse caso, você precisará reconstruir completamente toda a infraestrutura do data center, o que é bastante caro.
No entanto, as empresas que precisam trabalhar com cargas pesadas já estão desenvolvendo e usando sistemas de refrigeração líquida.
Sobre as tecnologias de refrigeração líquida de data center
Arrefecimento por imersão. Uma das muitas tecnologias de refrigeração líquida é a
refrigeração por imersão (sobre a qual já
falamos no blog ). A tecnologia envolve a imersão completa de equipamentos em um ambiente de óleo especial. A principal vantagem da tecnologia é que o óleo possui uma condutividade térmica mais alta em comparação ao ar. Isso ajuda o sistema a absorver o calor com mais eficiência e remover o excesso de calor.
Em 2015, a Horizon Computing introduziu o sistema de refrigeração por imersão: a empresa desenvolveu uma
caixa especial para servidores preenchidos com óleo mineral. O design da caixa mantém a temperatura ideal do equipamento por convecção. Esse “contêiner” é capaz de trabalhar na rua sem ar condicionado, e o baixo custo de fabricação e o design simples da caixa permitem usá-lo sem alterar a infraestrutura do data center.
Arrefecimento por líquido indireto. Essa tecnologia já está sendo
usada nos data centers do Facebook: no início de junho, a empresa demonstrou como o novo sistema de refrigeração tornou os data centers da Carolina do Norte mais eficientes em termos de energia.
Os representantes do Facebook observam que em alguns data centers é impossível usar o freecooling devido a condições ambientais adversas ou a altos níveis de poluição do ar (por exemplo, a China está
enfrentando problemas com esse problema). Portanto, a empresa decidiu desenvolver um sistema de refrigeração líquida indireta.
O sistema
é baseado
na tecnologia de resfriamento evaporativo. A água do sistema é resfriada em um trocador de calor especial, evaporando através de uma camada de membrana especial. Em seguida, esfria o ar dentro do data center, mantendo a temperatura ideal do servidor (o esquema da tecnologia pode ser encontrado
na postagem do blog do Facebook ).
Testar o sistema
mostrou que ele pode reduzir o consumo de água no data center em 20% (em locais com clima quente e úmido) e em 90% (em climas temperados e frios).
/ foto piscina CCTrocadores de calor na parte traseira do rack do servidor. Nesse caso, a água gelada flui diretamente para o rack do equipamento, removendo o excesso de calor. A Lenovo
usa esta tecnologia em seu projeto Neptune: 30% dos clientes da empresa já
usam trocadores de calor em seus sistemas HPC.
Além do trocador de calor mencionado, o projeto Neptune inclui um módulo de transferência térmica e um sistema de resfriamento direto ao nó.
O módulo
usa líquido de um tanque de absorção de calor para mover o excesso de calor do processador através de tubos especiais para a área com ar rarefeito. O sistema é compacto e, portanto, permite reduzir o burburinho tradicional na sala do servidor. E o sistema de resfriamento direto
entrega água fria diretamente para a unidade e "remove" o excesso de calor dos principais componentes do sistema.
O futuro da tecnologia de refrigeração a água
De acordo
com os especialistas do setor Sorell e Khuriken, o resfriamento a ar dará lugar à água quando for completamente inútil ou impossível de usar (por exemplo, devido às limitações físicas dos data centers). No entanto, os especialistas prevêem que a transição não será única. Primeiro, as tecnologias híbridas se espalharão (por exemplo, sistemas baseados em
refrigeradores evaporativos , como no Facebook) e, em seguida, será realizada uma transição para o resfriamento direto com água.
A Lenovo também
espera que o uso do resfriamento de água vá além do escopo dos sistemas HPC e se torne popular entre os data centers convencionais. Para isso, a empresa trabalhará para reduzir o custo de sua implementação. Seu objetivo é tornar os sistemas de refrigeração a água mais baratos e acessíveis para empresas comuns.
Recursos adicionais do PS do primeiro blog corporativo de IaaS:
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