Wyzwania związane z chłodzeniem rozwiązań IT stale rosną, ponieważ nowe technologie serwerów i procesorów graficznych, uczenie maszynowe, sztuczna inteligencja i wysokowydajne przetwarzanie danych zwiększają gęstość ciepła w środowisku centrów danych.
Chłodzenie cieczą szybko staje się technologią coraz częściej wybieraną do efektywnej obsługi gorących punktów o dużej gęstości mocy. Jak pokazuje poniższy wykres, wraz ze wzrostem gęstości szaf w centrum danych, chłodzenie powietrzem nie jest tak skuteczne jak chłodzenie cieczą.
Wykorzystanie cieczy do uzupełnienia istniejących systemów chłodzenia obiektu
Jednostka dystrybucji chłodziwa (CDU) zapewnia szerszy zakres wydajności chłodzenia, wyższą wydajność i bardziej elastyczne rozwiązanie niż tradycyjne opcje chłodzenia powietrzem dla jednostek CPU i GPU o dużej mocy, które działają zgodnie ze specyfikacją, zwaną utrzymywaniem temperatury obudowy.
Jednostka CDU została zaprojektowana do zarządzania wysokimi obciążeniami cieplnymi w przyspieszonych środowiskach obliczeniowych i centrach danych o dużej gęstości, zapewniając krytyczną wydajność chłodzenia i funkcje odprowadzania ciepła. CDU dostarcza kontrolowane, wolne od zanieczyszczeń chłodziwo do wymienników ciepła, urządzeń z chłodzeniem bezpośrednim i zanurzeniowym.
Czym jest jednostka dystrybucji chłodziwa?
Jednostki CDU stanowią integralną część systemów chłodzenia cieczą zaprojektowanych w celu zwiększenia ogólnej wydajności systemu i zmniejszenia całkowitego kosztu posiadania aplikacji o dużej gęstości w centrum danych.
CDU rozprowadza i pompuje chłodziwo w systemie zamkniętej pętli w szafie i obudowie serwera oraz wykorzystuje wodę (w systemach chłodzenia cieczą) i powietrze na zewnątrz szafy do chłodzenia serwerów.
Ciecz jest bardziej skuteczna przy odprowadzaniu ciepła
Ponieważ ciecz jest bardziej wydajna niż powietrze w odprowadzaniu ciepła, jednostki CDU mogą być wprowadzane tam, gdzie większa gęstość szaf zwiększyła ilość wytwarzanego ciepła, które wykracza poza możliwości systemów chłodzonych powietrzem. Sieć CDU wymienia ciepło między istniejącymi systemami chłodzenia obiektu lub pętlą cieczy (FWS) a pętlą CDU (TCS), która działa bliżej sprzętu IT.
Jak działają jednostki CDU?
Jednostki dystrybucji chłodziwa tworzą izolowaną pętlę wtórną od źródła wody lodowej, umożliwiając ścisłe zarządzanie barierami i precyzyjną kontrolę temperatury, ciśnienia i natężenia przepływu systemu chłodzenia cieczą.
CDU utrzymuje temperaturę zasilania w pętli wtórnej powyżej punktu rosy centrum danych, zapobiegając kondensacji i zapewniając 100% rozsądne chłodzenie.
Niezależnie od tego, czy są to niezależne jednostki CDU, czy zintegrowane CDU w szafie, jednostki dystrybucji chłodziwa ciecz-ciecz (liquid-to-liquid) muszą być podłączone do istniejących FWS obsługiwanych przez wymiennik ciepła, który ułatwia odprowadzanie ciepła z listwy CDU.
W przypadku systemu ciecz-powietrze (liquid-to-air) jednostka zasilająca CDU przesyła ciepło do źródła w otoczeniu za pomocą wężownicy wymiany ciepła wewnątrz CDU.
Jednostki CDU są wyposażone w filtry, zwykle 50 mikronów, aby utrzymać dopływ wody wolny od zanieczyszczeń oraz chronić integralność i wydajność zimnej płyty serwera. Większość systemów oferuje zintegrowane wykrywanie wycieków, inteligentne urządzenia do monitorowania przepływu i funkcje alarmowe, które zapewniają wydajność systemu i ochronę sprzętu centrum danych.
Jednostki CDU typu liquid-to-liquid (ciecz-ciecz)
Jednostki CDU typu liquid-to-liquid (ciecz-ciecz) zapewniają najlepszą wydajność chłodzenia. Wymagają one jednak instalacji rur i pomp w celu podłączenia wody do obiektu.
Jednostki CDU typu liquid-to-air (ciecz-powietrze)
Mimo ograniczonej wydajności i możliwości chłodzenia w porównaniu z innymi urządzeniami, produkty z tej kategorii nie wymagają podłączenia rur wodnych do systemu budynku w celu odprowadzania ciepła. Jednostki CDU typu ciecz-powietrze mogą być instalowane bardziej wydajnie, zajmują mniej miejsca i mają niższe koszty instalacji i początkowe niż jednostki CDU typu ciecz-ciecz. Umożliwiają lokalne chłodzenie cieczą dla sprzętu IT o wysokiej wydajności, ale wykorzystują technologie istniejących systemów chłodzenia centrum danych do odprowadzania ciepła.
Zalety jednostki dystrybucji chłodziwa
- Wydajność chłodzenia – Jednostki CDU są bardziej kompaktowe i elastyczne niż tradycyjne systemy klimatyzacji. Ze względu na mniejszy rozmiar i wagę można je również umieścić bliżej chłodzonego serwera, co wymaga mniej energii, ponieważ nie muszą rozprowadzać chłodziwa po całym pomieszczeniu lub budynku. Jednostki CDU pozwalają uzyskać znaczne oszczędności energii w porównaniu z tradycyjnymi klimatyzatorami lub agregatami chłodniczymi poprzez zmniejszenie zużycia energii przy jednoczesnym zwiększeniu dostępności i niezawodności systemu, co w dłuższej perspektywie prowadzi do obniżenia kosztów operacyjnych.
- Precyzyjna regulacja temperatury – Listwy CDU mogą również pomóc chronić centra danych przed potencjalnymi uszkodzeniami spowodowanymi przegrzaniem. Dzięki wyspecjalizowanym kontrolerom, jednostki CDU mogą utrzymywać precyzyjne temperatury od -20°C (-4˚F) do maksymalnie +70°C (158˚F), ułatwiając operatorom centrów danych dostosowanie ich wymagań. Zapobiega to awariom podzespołów, a nawet zagrożeniom pożarowym.
- Nadmiarowość (redundancja) – Redundantne pompy i wejścia zasilania zapewniają ciągłą pracę i precyzyjne utrzymywanie temperatury, natężenia przepływu i ciśnienia, zapewniając w ten sposób nieprzerwany czas pracy i zwiększając niezawodność.
Podsumowanie
Jednostki dystrybucji chłodziwa (CDU) są niezbędne w centrach danych o wysokiej gęstości i zapewniają ściśle kontrolowane doprowadzanie chłodziwa oraz precyzyjną kontrolę nad systemem chłodzenia cieczą. Pomagają one zarządzać obciążeniami cieplnymi, redukować zużycie energii oraz zwiększać wydajność i niezawodność dzięki redundancji (nadmiarowości). Jednostki CDU promują również zrównoważony rozwój poprzez zmniejszenie emisji dwutlenku węgla.
