Bygga grönare datacenter
Elektrifiering och digitalisering för med sig både utmaningar och möjligheter för hållbarhet. Efterfrågan på el förväntas tredubblas till 2050, infrastrukturen för elfordon (EV) och förnybar energi expanderar och den åldrande elektriska infrastrukturen ersätts snabbt för att möta det växande energibehovet. I takt med denna utveckling ökar efterfrågan på data kraftigt. I takt med att AI- och maskininlärningsapplikationer exploderar använder datacenter mer och mer av världens kraft.
Enligt International Energy Agency kräver en ChatGPT-fråga 2,9 wattimmar el jämfört med 0,3 wattimmar för en Google-sökning. Dessutom uppskattar IEA att den globala dataenergiförbrukningen utgör upp till 1,5 procent av den globala elefterfrågan – andra källor uppskattar att siffran är ännu högre. AI har en roll att spela i alla branscher, men för att AI ska kunna skala på ett hållbart sätt måste vi bygga grönare datacenter.
Ett AI-drivet paradigmskifte i hur DET kyls
Termisk design power (TDP) är ett mått på ett chip strömförbrukning och dess kylbehov. Om ett chip TDP är högre än kylsystemets kapacitet, kommer det att överhettas, försämra utrustningen och skada prestanda. Att utforma ett lämpligt kylsystem är en viktig del av driften av AI-datacenter och erbjuder möjligheter till hållbarhetsförbättringar inom flera områden.
Traditionellt har IT-utrustning i datacenter kylts med luft. I luftkylningssystem kyls hela rummet med luftkonditionering, och fläktar trycker kyld luft genom servrar och kyler chipsen. Luftkylning kan dock inte tillgodose de höga kylningsbehoven hos AI-datacenter.
För att skydda IT och hantera energi använder datacenter vätskekylning, som använder kyld vätska för att fånga upp och transportera bort värme från IT-utrustningen. Vätskekylning är effektivare eftersom vätska har en högre värmeöverföringskapacitet än luft och kan föras närmare värmekällan.
Detta minskar energiförbrukningen för kylning, vilket leder till lägre kostnader och minskad miljöpåverkan. Medan de allra flesta datacenter idag är luftkylda, förväntas vätskekylning växa snabbt i takt med tillväxten och expansionen av AI.
Typer av vätskekylning
För att framgångsrikt bygga grönare datacenter är det viktigt att förstå de olika konfigurationerna för vätskekylning. Det finns fyra huvudtyper:
Vätska-till-luft
Denna kylning ger vätskekylning till IT-utrustning i luftkylda datacenter genom att cirkulera kyld vätska genom IT-rack. Vätskan kyls sedan med hjälp av en vätske-till-luft värmeavvisarenhet och återcirkuleras. Vid vätskekylning med sluten krets kräver denna metod ingen ny infrastruktur eftersom vätskan är i sluten krets. Vätske-till-luft-system cirkulerar också vätska i en sluten slinga, vilket gör dem mer vatteneffektiva.
Luft-till-vätska
Detta bygger på luft för att kyla IT-utrustningen själv, men använder kyld vätska för att kyla lufteninnan den släpps tillbaka in i rummet. Detta isolerar servervärmen till racket och minskar behovet av att kyla luften i ett helt datarum. I dessa system krävs vätska från anläggningen för att kyla vätskekopplar inuti kylarna i bakdörrarna som är placerade på baksidan av servrarna.
Direkt till chip
Denna kylning tar effektivt bort värme vid källan genom att använda en kylfläns placerad direkt på själva chipet. Den här tekniken kan kombineras med vätske-till-luft-kylare eller använda vätska från anläggningar, men noggrann design är absolut avgörande eftersom vätska finns i närheten av IT-system.
Nedsänkning
Denna kylning innebär att hela servrar sänks ned i en kyld dielektrisk vätska. Denna metod för kylning hanterar inte bara värme i DEN utan skyddar den också mot damm och fukt. Nedsänkning kylning kan vara extremt energieffektiv, men det kommer med sina egna hållbarhetsöverväganden, inklusive produktion av dielektrisk vätska.
I mitten av alla vätskekylningssystem finns kylmedelsenheten (CDU). Beroende på kylningsmetoden kan CDU:er antingen vara fristående delar av utrustningen eller integreras i annan utrustning. CDUS fungerar som hjärtat och hjärnan i alla vätskekylningssystem, med hjälp av avancerade kontrollalgoritmer för att exakt pumpa kyld vätska genom hela kylslingan med en optimerad hastighet och temperatur.
Vätskekylning för att förbättra hållbarheten
Power Usage Effectiveness (PUE) är ett viktigt hållbarhetsmått för datacenter. PUE beräknas genom att dividera den totala mängden energi som används av ett datacenter med mängden energi som används av dess datorutrustning. Lägre PUE innebär ett effektivare datacenter. För en mängd olika datacenterkonfigurationer kan vätskekylning användas för att sänka PUE.
Det finns för många variabler för att säga att en konfiguration alltid är bättre – det viktigaste är att se till att kyllösningen passar problemet. För befintliga datacenter som snabbt behöver skala upp sin kylkapacitet för att stödja AI-chips men inte har tid för en längre eftermontering eller ombyggnad, kan vätskekylningssystem vara ett utmärkt val.
Om ett datacenter försöker förbättra sin effektivitet, men fortfarande kör luftkylda chips, kan luft-till-vätska kylning uppnå det målet. När datacenter förbereder sig för att driva avancerad högpresterande databehandling på ett hållbart sätt kan de vara redo för nedsänkning i kylning.
Teknikerna kan också se bortom datacentret för att driftsätta vätskekylning. Batterilagring spelar en viktig roll i datacentrets ekosystem genom att tillhandahålla reservkraft. Vätskekylning kan också användas för denna lösning, vilket kyler batterierna mer effektivt och hjälper dem att uppnå optimal prestanda.
Bli en förespråkare för gröna datacenter
Teknikledare måste fortsätta att uppmuntra sina team att tänja på gränserna för vätskekylningsteknik och fortsätta att förbättra dem för att förbättra både effektivitet och tillförlitlighet. Ingenjörer kan också leta efter kreativa sätt att återanvända värme från datacentret när den har överförts till varm vätska, inklusive frostskydd och issmältning för datacenterytor, och till och med uppvärmning av hem och företag. Utöver maskinvaruinnovation finns det möjligheter att tillämpa avancerade styralgoritmer för att förbättra kylningseffektiviteten.
Viktigast av allt är att teknikledare måste fortsätta att förespråka grönare datacenter. I takt med att datatekniken fortsätter att utvecklas kommer utvecklingen av mer hållbara ekosystem runt omkring dem att vara en av de viktigaste utmaningarna för teknikledare att erövra.
Med fokus på tillförlitlighet och effektivitet strävar nVent efter att tillhandahålla banbrytande kylningslösningar som är skräddarsydda för att möta kraven från moderna datacenter och högpresterande miljöer. Läs mer om nVent:s omfattande portfölj och expertis, inklusive datacenterlösningar: Datacenter och nätverk | nVents DATALÖSNINGAR
