Por lo que leo y escucho sobre los centros de datos, no hay demasiadas salas de servidores que utilicen refrigeración por agua, y ninguno de los centros de datos más grandes utiliza refrigeración por agua (corríjame si me equivoco). Además, es relativamente fácil comprar componentes de PC ordinarios utilizando refrigeración por agua, mientras que los servidores en rack refrigerados por agua son casi inexistentes.
Por otro lado, el uso del agua puede (IMO):
Reduzca el consumo de energía de grandes centros de datos, especialmente si es posible crear instalaciones de enfriamiento directo (es decir, la instalación se encuentra cerca de un río o el mar).
Reduce el ruido, lo que hace que sea menos doloroso para los humanos trabajar en centros de datos.
Reduzca el espacio necesario para los servidores:
- A nivel del servidor, imagino que tanto en los servidores en rack como en los servidores blade, es más fácil pasar los tubos de enfriamiento de agua que desperdiciar espacio para permitir que el aire pase al interior,
- En el nivel del centro de datos, si aún se requiere mantener los callejones entre servidores para el acceso de mantenimiento a los servidores, se puede eliminar el espacio vacío debajo del piso y en el nivel del techo utilizado para el aire.
Entonces, ¿por qué los sistemas de refrigeración por agua no están tan extendidos, ni en el nivel del centro de datos, ni en el nivel de los servidores en rack / blade?
Es porque:
¿La refrigeración por agua no es redundante a nivel del servidor?
¿El costo directo de la instalación enfriada por agua es demasiado alto en comparación con un centro de datos ordinario?
¿Es difícil mantener dicho sistema (limpiar el sistema de enfriamiento de agua que usa agua de un río es, por supuesto, mucho más complicado y costoso que simplemente aspirar los ventiladores)?
fuente
Entonces romperé mi respuesta en varias partes:
Propiedades físicas del agua en comparación con otras.
Primero unas pocas reglas simples:
Si compara agua y aceite mineral versus aire (para el mismo volumen)
el agua es aproximadamente 3500 veces mejor que el aire
El aceite es un mal conductor de electricidad en todas las condiciones y se utiliza para enfriar transformadores de alta potencia.
Ahora algunos comentarios sobre lo que dije anteriormente: Las comparaciones se hacen a presión atmosférica. En esta condición, el agua hierve a 100 ° C, que está por encima de la temperatura máxima para los procesadores. Entonces, cuando se enfría con agua, el agua permanece líquida. El enfriamiento con compuestos orgánicos como el aceite mineral o el freón (lo que se usa en el refrigerador) es un método clásico de enfriamiento para algunas aplicaciones (plantas de energía, vehículos militares ...), pero nunca se ha utilizado el aceite a largo plazo en contacto directo con el plástico. en el sector de TI. Por lo tanto, se desconoce su influencia en la confiabilidad de las partes del servidor (Green Evolution no dice una palabra sobre eso). Hacer que te muevas con líquido es importante. Confiar en el movimiento natural dentro de un líquido que no se mueve para eliminar el calor es ineficiente y dirigir correctamente un líquido sin tubería es difícil. Por estas razones,
Problemas técnicos
Hacer movimientos aéreos es fácil y las fugas no son una amenaza para la seguridad (para la eficiencia). Requiere mucho espacio y consume energía (el 15% de su consumo de escritorio va a sus fanáticos)
Hacer un movimiento líquido es problemático. Necesita tuberías, bloques de enfriamiento (placas frías) unidos a cada componente que desea enfriar, un tanque, una bomba y quizás un filtro. Además, el mantenimiento de dicho sistema es difícil ya que necesita eliminar el líquido. Pero requiere menos espacio y requiere menos energía.
Otro punto importante es que se ha realizado una gran cantidad de investigación y estandarización sobre cómo diseñar placas base, computadoras de escritorio y servidores basados en un sistema basado en aire con ventiladores de refrigeración. Y los diseños resultantes no son adecuados para sistemas basados en líquidos. Más información en formfactors.org
Riesgos
Observaciones
El aire de refrigeración reduce su capacidad de contener agua (humedad) y, por lo tanto, existe el riesgo de condensación (perjudicial para la electrónica). Entonces, cuando enfríe el aire, debe eliminar el agua. Esto requiere energía. El nivel normal de humedad para un ser humano es alrededor del 70% de la humedad, por lo que es posible que lo necesite después de enfriar para devolver el agua a la gente.
Costo total de un centro de datos
Cuando considere enfriar en un centro de datos, debe tener en cuenta cada parte del mismo:
El costo de un centro de datos depende de su densidad (cantidad de servidores por metro cuadrado) y su consumo de energía. (algunos otros factores también se tienen en cuenta, pero no para esta discusión). La superficie total del centro de datos se divide en la superficie utilizada por el propio servidor, por el sistema de enfriamiento, por los servicios públicos (electricidad ...) y por las salas de servicio. Si tiene más servidores por rack, necesita más refrigeración y, por lo tanto, más espacio para la refrigeración. Esto limita la densidad real de su centro de datos.
Hábitos
Un centro de datos es algo altamente complejo que requiere mucha confiabilidad. Las estadísticas de las causas del tiempo de inactividad en un centro de datos dicen que el 80% del tiempo de inactividad se debe a errores humanos.
Para lograr el mejor nivel de confiabilidad, necesita muchos procedimientos y medidas de seguridad. Históricamente, en los centros de datos, todos los procedimientos se realizan para sistemas de enfriamiento de aire y el agua está restringida a su uso más seguro si no se prohíbe el acceso a los centros de datos. Básicamente, es imposible que el agua entre en contacto con los servidores.
Hasta ahora, ninguna compañía podía ofrecer una solución de enfriamiento de agua lo suficientemente buena como para cambiar ese hecho.
Resumen
fuente
Si bien tenemos algunos bastidores refrigerados por agua (los de HP en realidad, no sé si todavía los fabrican) el enfriamiento directo por agua es un poco anticuado en estos días. La mayoría de los nuevos centros de datos grandes se están construyendo con túneles de succión en los que empuja su rack, esto luego extrae el aire ambiental y expulsa o captura para reutilizar el calor acumulado a medida que se mueve a través del equipo. Esto significa que no se enfría en absoluto y ahorra grandes cantidades de energía, complejidad y mantenimiento, aunque limita los sistemas para usar bastidores / tamaños muy específicos y requiere espacio de bastidor adicional para ser 'en blanco' en la parte delantera.
fuente
El agua es un solvente universal. Con suficiente tiempo, comerá TODO.
El enfriamiento por agua también agregaría un nivel considerable (y costoso) de complejidad a un centro de datos al que alude en su publicación.
Los sistemas de extinción de incendios en la mayoría de los centros de datos no contienen agua por algunas razones muy específicas, el daño por agua puede ser mayor que el daño por incendio en muchos casos y porque los centros de datos tienen la tarea de tiempo de actividad (con generadores de respaldo para energía, etc.) , esto significa que es bastante difícil cortar la energía de algo (en caso de incendio) para echarle agua.
Entonces, ¿te imaginas si tienes algún tipo de sistema complejo de refrigeración por agua en tu centro de datos, que abandona el fantasma en caso de incendio? Yikes
fuente
Creo que la respuesta corta es que agrega una complejidad considerable. No es tanto una cuestión de espacio.
Si tiene que lidiar con grandes cantidades de agua (tuberías, escorrentía, etc.) está agregando un gran riesgo ... el agua y la electricidad no se mezclan bien (o se mezclan demasiado bien, dependiendo de cómo se mire) eso).
El otro problema con el agua es la humedad. A gran escala, lanzará todos sus sistemas de aire acondicionado para un bucle. Luego está la acumulación de minerales por evaporación, y sin duda toneladas de otras cosas que no pensé aquí.
fuente
NO se debe usar agua para el enfriamiento del centro de datos, sino un aceite mineral que se mezcle muy bien con la electricidad. ver http://www.datacenterknowledge.com/archives/2011/04/12/green-revolutions-immersion-cooling-in-action/
A pesar de que la solución es nueva, la tecnología es bastante antigua, sin embargo, hacer este tipo de cambio en los centros de datos existentes se vuelve muy difícil, ya que necesita reemplazar los bastidores existentes con un nuevo tipo de bastidores ...
fuente
El gran desincentivo para no usar agua en los centros de datos es el hecho de que la mayoría de los sistemas de enfriamiento de agua son primitivos. Todos necesitan conexiones rápidas para conectar el servidor a la fuente de agua en el bastidor y son una fuente de falla, especialmente porque puede tener miles de ellos en una CC. También hacen que los servidores sean más difíciles de mantener y, en la mayoría de los casos, aún necesita ventiladores. Entonces estás agregando complejidad.
Del lado humano, la mayoría de los gerentes de instalaciones se resisten al cambio. Son muy hábiles con la refrigeración por aire y un cambio al líquido haría que esas habilidades fueran obsoletas. Además, todas las instalaciones OEM resistirán el cambio, ya que implicaría un rehacer completo de la línea de productos.
El cambio solo vendrá con a) mejores diseños de refrigeración líquida yb) legislación para forzar el cambio
fuente
Lo hacen, pero necesita componentes diseñados a medida, OVH (una de las empresas de centros de datos más grandes del mundo) utiliza refrigeración por agua durante más de 10 años.
Consulte este enlace donde puede ver sus bastidores: http://www.youtube.com/watch?v=wrrZxmfevoE
El principal problema para las empresas clásicas es que necesita hacer un poco de I + D para utilizar dicha tecnología.
fuente
Los centros de fechado enfriados por agua son muy eficientes y ahorran costos en energía siempre que tenga agua purificada. Sin embargo, los peligros son mayores si están en contacto cercano. 1) niveles de humedad / humedad
2) agua contra electricidad.
fuente
Es posible que el agua no sea el mejor líquido para usar. Como se señaló, se disolverá todo / cualquier cosa con el tiempo. Seguramente el agua tiene un buen uso en aplicaciones de enfriamiento, pero en general no es el mejor. Sin embargo, el aceite mineral también puede entrar en juego, tampoco es la mejor opción para elegir.
Se encuentran disponibles aceites especiales de transferencia de calor que no son corrosivos, a diferencia del agua, y se diseñaron específicamente para usarse como fluido de transferencia de calor. Paratherm hace una gran variedad de estos ya.
El problema sería conectar cosas a un intercambiador de calor de circuito cerrado y estamos hablando de grandes números.
La solución ya está hecha, pero no se usa en entornos electrónicos y se origina en maquinaria agrícola. Por nombrarlo, hidráulica. Los extremos rápidos de la manguera de presión son a prueba de fugas, si por alguna razón están desconectados, también se cierran a sí mismos tanto en el extremo macho como en el hembra. en el peor de los casos, no tendría más de 1-2 gotas pequeñas al desconectar.
Entonces podemos eliminar esa parte. Sin embargo, diseñar piezas de cobre adecuadas que se adapten a cada chip / circuito que deba enfriarse es una tarea exigente. Como en el caso del enfriamiento por líquido, se debe cubrir cada parte que necesita eliminar el exceso de calor. Se necesitaría una bomba de presión relativamente alta, sensores de presión y reductores para asegurarse de que cada estante tenga la cantidad adecuada de líquido circulando y para evitar una falla. También se necesitarían válvulas de cierre electrónicas. Esto no es nada nuevo ya que estas partes ya están hechas, incluso para diferentes intenciones en primer lugar. Muchos ventiladores pequeños tienen la ventaja de la redundancia, por lo que se desearían múltiples unidades de bombeo para evitar la posibilidad de una falla de un solo punto.
Aparte de eso, si se trata de un ciclo de circuito cerrado real, mover un fluido de transferencia de calor de baja viscosidad en lugar de una gran cantidad de aire naturalmente se amortizaría.
En realidad, tendría múltiples formas de hacerlo. En primer lugar, se reducirían los costos de aire acondicionado y los costos de funcionamiento del ventilador. Nunca subestimes esos costos. Incluso un ventilador pequeño puede tomar unos pocos vatios de potencia y los ventiladores fallan después de un tiempo. Una bomba hidráulica puede funcionar, considerando la baja presión involucrada en esta aplicación, literalmente durante años 24/7, sustituyendo a una gran cantidad de ventiladores. A continuación, los chips de nivel de servidor pueden soportar el abuso y pueden ejecutarse a temperaturas muy altas en comparación con las cosas de escritorio. Aun así, manténgalos más frescos y la vida útil esperada será más larga, lo que nunca se subestimará dado el precio de estas cosas. La filtración de aire para evitar el polvo y la humedad ya no sería necesaria.
Estos factores superan con creces los inconvenientes de este tipo de tecnología de enfriamiento. Sin embargo, la inversión inicial es mayor. Seguramente la solución puede proporcionar configuraciones de servidor de mayor densidad, pero en este momento la inversión simplemente no es considerada por los centros de datos. Reconstruir una solución de refrigeración existente llevaría tiempo, y el tiempo es dinero. El servicio también sería muy fácil ya que los disipadores de calor voluminosos simplemente no serían necesarios, ni tampoco los fanáticos. Hay que tener en cuenta un número reducido de puntos de falla potenciales (cada ventilador es uno de ellos), también las bombas redundantes pueden funcionar sin ninguna interacción por parte de los operadores. También los fanáticos también hacen calor. Considere una unidad con 20 ventiladores dentro de cada uno que no rinda más de 5 vatios. El resultado final sería otros 100 vatios de calor para eliminar de alguna manera. Las bombas y los motores de accionamiento también generarían calor, pero no dentro de una unidad de rack. Más bien separados y aislados del sistema de destino. En caso de cortocircuito, digamos que un elemento activo de suministro de energía está en cortocircuito, este tipo de refrigeración líquida puede mover suficiente calor y, por lo tanto, reducir la probabilidad de propagación del fuego. Mover aire fresco cerca del fuego no es la mejor idea. También las piezas de plástico se derriten y las piezas de plástico son inflamables. El fluido de transferencia de calor funcionará felizmente a temperaturas en las que los ventiladores se derretirían potencialmente dando la oportunidad de otra fuente de cortocircuito. También las piezas de plástico se derriten y las piezas de plástico son inflamables. El fluido de transferencia de calor funcionará felizmente a temperaturas en las que los ventiladores se derretirían potencialmente dando la oportunidad de otra fuente de cortocircuito. También las piezas de plástico se derriten y las piezas de plástico son inflamables. El fluido de transferencia de calor funcionará felizmente a temperaturas en las que los ventiladores se derretirían potencialmente dando la oportunidad de otra fuente de cortocircuito.
¿Sería peligroso el enfriamiento líquido? Creo que desde el punto de vista de la seguridad, los montones de pequeños fanáticos son mucho más peligrosos. Desde el punto de vista de la vida útil, en mi opinión, el enfriamiento por líquido es mucho más preferido. Los únicos inconvenientes son la capacitación del personal y las inversiones iniciales. Aparte de eso, es una solución mucho más viable que paga bien incluso a medio plazo.
fuente
Funciona muy bien, pero es costoso y requiere mucho tiempo configurarlo para miles de máquinas y ocupa mucho espacio. Además no es necesario. Las plataformas de juego tienen una forma muy compacta de estar juntas. Cualquier cosa con ventilación decente funcionará bien con un buen flujo de aire de 70 ° C incluso funcionando al 100%, lo que casi nunca hacen.
fuente