Contaremos como a tecnologia dos equipamentos de refrigeração por imersão funciona nos data centers. Vamos falar sobre a nossa solução, desenvolvida em conjunto com a subsidiária Allied Control, e dar exemplos de outras maneiras "líquidas" de "diminuir a temperatura" dos chips.
/ BitfuryPor que novas tecnologias de refrigeração são necessárias
Segundo a revista Nature, todos os data centers do mundo consomem cerca de 200 TWh de eletricidade anualmente. Esse valor é comparável ao consumo de eletricidade de alguns
países , como a Austrália. Os data centers também são um dos principais poluentes ambientais. Eles representam 0,3% das emissões globais de CO2. O número parece pequeno, mas a mesma quantidade de dióxido de carbono é "
gerada " pelos aviões de todas as companhias aéreas do mundo.
Quase metade da energia consumida pelos data centers é
gasta no hardware do servidor de
resfriamento . Por esse motivo, muitas empresas estão desenvolvendo tecnologias que devem reduzir o "consumo" de eletricidade e aumentar a eficiência dos sistemas de ar condicionado.
Bitfury também está envolvido nesta edição. Juntamente com uma subsidiária da Allied Control,
criamos um sistema de refrigeração por imersão em duas fases . Ele foi projetado para funcionar em data centers altamente carregados que consomem grandes quantidades de eletricidade durante o processamento de grandes quantidades de dados (por exemplo, fazendas de mineração).
O sistema consome menos eletricidade e ocupa menos espaço em comparação com os condicionadores de ar tradicionais para resfriar o ar. Isso se deve ao fato de as placas de circuito impresso projetadas para resfriamento pelo método de imersão não terem radiadores. Os componentes podem ser colocados mais densamente.
Como os servidores (no nosso caso, chips ASIC) estão imersos em líquido, o data center fica quase silencioso. Esses sistemas de refrigeração ajudam o data center a oferecer aos funcionários condições de trabalho mais confortáveis. O resfriamento por imersão foi implementado em nosso data center com uma capacidade de 45 MW na Geórgia. Esta é uma das maiores implementações de resfriamento por imersão atualmente. Preparamos um pequeno vídeo no qual falamos sobre os recursos do sistema de refrigeração:
Como a solução funciona
O equipamento do servidor é colocado em grandes tanques semelhantes aos aquários. Eles são preenchidos com o fluido especial
Novec 7100 da 3M . Não conduz eletricidade, não queima, não emite toxinas e não prejudica os servidores. Por esse motivo, os líquidos da marca 3M também são chamados de "água seca".
O resfriamento do equipamento
ocorre em duas etapas. Os chips esquentam e geram calor, o líquido da Novec ferve e se transforma em vapor. Os vapores sobem para a bobina do condensador, que tem a forma de uma mola helicoidal.
Então a segunda fase começa - a bobina (que tem o próprio resfriamento da água) transforma o vapor em líquido e flui de volta para o tanque. O processo de condensação leva muito pouco tempo, pois o Novec 7100 ferve a apenas 61 ° C. Essa abordagem economiza até 95% de energia com perda mínima de fluido.
O novo sistema de resfriamento permite reduzir
o coeficiente de PUE do data center para 1,02 e aumentar a densidade do equipamento - não é necessário espaço adicional para instalações de resfriamento. O próprio "sistema de refrigeração" desempenha o papel de um rack e efetivamente lida com 40 megawatts de potência de computação (252 kW por rack) sem consumo excessivo de eletricidade.
Métodos de refrigeração alternativos
Como dissemos, o desenvolvimento de sistemas de refrigeração por imersão envolvidos em muitas empresas globais. Uma tecnologia popular é mergulhar o equipamento em óleo mineral, que remove o excesso de calor. Por exemplo, essa solução é usada pelo Green Revolution Cooling. Eles usam uma mistura transparente de óleos minerais
ElectroSafe como fluido de transferência de calor. Segundo os autores do projeto, essa abordagem é mil vezes mais eficiente que o resfriamento a ar e a capacidade do sistema atinge 100 kW por rack.
O princípio de operação dos sistemas de óleo é semelhante ao que usamos na Bitfury, apenas para a remoção de calor, aqui são necessárias bombas adicionais para transferir refrigerante (o óleo é mais viscoso que a água). Em nosso sistema, a circulação de "água seca" ocorre passivamente, devido ao calor gerado durante a operação dos chips ASIC.
Mas também existem abordagens quando o data center é totalmente inundado, mergulhando no oceano. Nesse caso, a água entra nos radiadores nos chips através de tubos especiais e remove o excesso de calor. O líquido gasto volta ao reservatório. No entanto, isso não causa danos significativos ao ecossistema - a água em torno do data center submerso é aquecida por apenas alguns milésimos de grau Celsius.
O primeiro protótipo desse data center foi "
inundado " no Oceano Pacífico cinco anos atrás, na costa da Califórnia. Ele trabalhou sem interrupção por 105 dias. Este ano, a empresa
enviou ao fundo o segundo data center experimental. O mergulho ocorreu perto das
Ilhas Órcades , localizadas a 16 km da Escócia. De acordo com o plano, o data center deve funcionar por cinco anos. Se tudo der certo, o data center de “combate”, usado para solucionar problemas reais, ficará submerso.
A principal desvantagem da abordagem é a dificuldade de reparar e atualizar a infraestrutura. Além disso, esse data center é suscetível a corrosão e ataques marítimos. Mas a empresa está trabalhando para resolver esses problemas.
Estamos convencidos de que, devido ao aumento dos preços da eletricidade e à necessidade de introduzir novas tecnologias verdes no futuro, mais e mais empresas começarão a introduzir sistemas de refrigeração por imersão. A tendência já foi delineada e, com o tempo, se desenvolverá cada vez mais.PS Nosso primeiro Habrapost em inglês: como Exonum passou de Iron para Actix-web .