Képzeljen el egy olyan világot, ahol az adatközpontok csendesek, hangos légkondicionáló egységek nélkül. A szerverállványok speciális folyadékokkal hűtik magukat. Üdvözöljük a merülő hűtésben, egy új technológiában, amely egyre jobban terjed.
Az egész arról szól, hogy a dolgok hűvösek maradjanak anélkül, hogy energiát vagy helyet pazarolnánk. A mérnökök hatékonysága és csendessége miatt szeretik. Az adatközpontok zavartalan működésének fenntartásában nagy szerepet játszik.
Ez az útmutató mélyrehatóan vizsgálja a merülő hűtést. Megnézzük a típusait, a működését és az előnyeit. Ez egy kulcsfontosságú lépés az adatközpontok fenntarthatóbbá tétele felé.
Tartalomjegyzék
Merülő hűtés
A merülő hűtés fejlett hűtési megoldás az adatközpontok számára. Ennek lényege, hogy az elektronikus alkatrészeket, például a CPU-kat, nem vezető folyadékba merítik. Ez a módszer hatékonyan vezeti el a hőt, növelve a teljesítményt és az energiahatékonyságot.
A hagyományos léghűtési módszerek, mint például a számítógéptermi légkondicionálás (CRAC) kevésbé hatékonyak. Ennek oka, hogy a folyadékok hővezető képessége jobb, mint a levegőé. Ennek eredményeképpen a merítéses hűtés jelentősen csökkentheti az energiafogyasztást és költségmegtakarítást eredményezhet.
A merítéses hűtésnek két fő típusa van: egyfázisú és kétfázisú. Az egyfázisú merülő hűtés olyan dielektromos folyadékot tartalmaz, amely állapotváltozás nélkül veszi fel a hőt. A kétfázisú merülő hűtésnél a folyadék melegítéskor gázzá alakul, majd egy hőcserélőben visszatér folyadékká. Mindkét típus hozzájárul a hulladékhő csökkentéséhez és a környezeti hatások javításához.
Az adatközpontok nagy szerepet játszanak a globális villamosenergia-felhasználásban, akár 1,5% fogyasztásért is felelősek. A merülő hűtés használatával az adatközpontok nagyobb CPU-sűrűséget és alacsonyabb energiafogyasztást érhetnek el. Ez fenntartható megoldást jelent a modern adatközpontok számára. A merülő hűtés nemcsak az energiaköltségeket csökkenti, hanem az üzemeltetők karbantartási költségeit is.
Tudjon meg többet:Az adatközpontok kihívásainak leküzdése innovatív hideglemezes hűtési megoldásokkal
A merülő hűtés előnyei
A merítéses hűtés a hőkezelés egyik legjobb módja az adatközpontokban. Úgy működik, hogy a forró alkatrészeket, például a processzorokat és a GPU-kat speciális folyadékokba mártja. Ez a módszer sok szempontból felülmúlja a hagyományos léghűtést.
Jobb az energia szempontjából, mert közvetlenül hűt. Ez nagyszerű a szorosan egymás mellé pakolt rendszereknél. Ráadásul a bolygónak is jót tesz, mivel csökkenti a CO2-kibocsátást és környezetbarát hűtőközegeket használ. Ezek a szempontok teszik a merülő hűtést a legmodernebb választássá az energiatakarékosságra és a környezetvédelemre törekvő adatközpontok számára.
Energiahatékonyság és megtakarítások
A merülő hűtés sokkal energiahatékonyabbá teszi az adatközpontokat. Az energiafelhasználás hatékonysága (PUE) 1,1 alá csökkenthető. Ez sokkal jobb, mint a léghűtésnél szokásos 1,55 PUE.
Emellett csökkenti a nagy, energiafogyasztó légkondicionálók szükségességét. Ez 48% energiafelhasználás-csökkenést eredményez. Ráadásul a környezet számára is kedvezőbb, mivel akár 30%-tel csökkenti a CO2-kibocsátást. Mindezen előnyökkel az adatközpontok akár 33% költséget is megtakaríthatnak, így a merülő hűtés bölcs választás.
Fokozott helykihasználás
A merülő hűtés megváltoztatja az adatközpontok tervezését. Megszabadít a speciális folyosók és a magas mennyezetek szükségességétől. Ez azt jelenti, hogy az adatközpontoknak körülbelül harmadannyi helyre van szükségük, mint korábban.
Ezáltal az adatközpontok többet tudnak elhelyezni, növelve a teljesítményt és a területenkénti teljesítményt. Ez új tervezési lehetőségeket is megnyit, például kétszintes adatcsarnokokat. Összességében a merülő hűtés sok helyet takarít meg és növeli a hatékonyságot.
Zajcsökkentés
A merülő hűtés csendesebbé teszi az adatközpontokat. Ventilátorok helyett folyadékot használ, ami azt jelenti, hogy nincs ventilátorzaj. Ez csendesebb munkakörnyezetet eredményez.
A hagyományos adatközpontok nagyon hangosak lehetnek a ventilátoros hűtőrendszerek miatt. A merítéses hűtés csendesebb alternatívát kínál. Segít nyugodtabb teret teremteni a dolgozók számára, csökkentve a hangos léghűtéses rendszerek okozta zavaró hatásokat.
A merülő hűtőrendszerek típusai
A merülő folyadékhűtés speciális folyadékokat használ az elektronikus alkatrészek hűtésére. Az adatközpontok gyakran alkalmazzák ezt a módszert a hő jobb kezelése érdekében. Ennél a módszernél a szervereket teljes mértékben nem vezető folyadékba merítik. Ez a folyadék elnyeli és elvezeti a hőt ventilátorok vagy hűtőbordák nélkül.
A merítéses hűtésnek két fő típusa van: egyfázisú és kétfázisú. Mindkettő dielektromos folyadékokat használ, amelyek nem vezetik az elektromosságot és nagy hővezető képességgel rendelkeznek. Ezáltal kiválóan alkalmasak a hő kezelésére.
Egyfázisú merülő hűtés
Az egyfázisú merítéses hűtés hatékony és egyszerű hűtési módszer. Ebben a rendszerben a dielektromos folyadék folyékony állapotban marad. Az elektronikus alkatrészek fölött és körül áramlik, közvetlenül felveszi a hőt, és átadja azt a hőcserélőknek. Ez a módszer megbízható és költséghatékony, mivel kevesebb karbantartást igényel, és a forrás és a kondenzáció bonyolultsága nélkül működik. Az egyfázisú merülőhűtés a hőleadó kapacitás tekintetében körülbelül tízszeresen felülmúlja a léghűtést. Ez teszi tökéletessé a nagy teljesítményű számítástechnikai környezetekben. Az alacsonyabb energiafogyasztás és a kisebb helyigény miatt jobb energiamegtakarítást és kisebb környezeti terhelést kínál.
Kétfázisú merülő hűtés
A kétfázisú merülő hűtés fejlettebb. Ennek során a szervereket dielektromos hűtőközegbe merítik, amely folyadékból gőzzé alakul. Amikor a hűtőfolyadék hőt vesz fel a forró alkatrészekből, például a CPU-kból és a GPU-kból, felforr, és elszállítja a hőt. A gőz ezután ismét folyadékká kondenzálódik, és a ciklus folytatódik. Ez a módszer kiváló hűtési sűrűséget és hatékonyságot biztosít, így ideális az olyan intenzív munkaterhelésekhez, mint az AI és a nagy teljesítményű számítástechnika. Bár a kezdeti költségek magasabbak, idővel csökkenti a hely- és energiafogyasztást, így az általános karbantartási költségek is csökkennek. Az alkalmazott mesterséges folyadékok alacsonyabb hőmérsékleten forrnak, mint a víz, ami növeli az energiahatékonyságot, és kisebb alapterület mellett nagyobb hűtési teljesítményt biztosít a központok üzemeltetőinek.
Működési mechanizmusok
A merülő folyadékhűtés az adatközpontok hőkezelésének legmodernebb módszere. Ennek során a szervereket nem vezető folyadékba, úgynevezett dielektromos folyadékba merítik. Ez a folyadék nagyobb hőelnyelő képességgel rendelkezik, mint a levegő, így hatékonyabb.
A hűtési folyamat során a dielektromos folyadékot egy hőcserélőn keresztül keringetik. Ez a rendszer az elnyelt hőt egy másodlagos hűtőrendszerbe, például egy hűtőtoronyba vagy hűtőbe továbbítja. Ezek a folyadékok nem vezetőképesek, így megvédik az elektronikus alkatrészeket az elektromos zárlatoktól és az oxidációtól.
A merítéses hűtés jelentősen javítja a hővezető képességet és csökkenti az energiafogyasztást a hagyományos léghűtési rendszerekhez képest, mint például a számítógéptermi légkondicionáló egységek (CRAC). E technológia alkalmazásával az adatközpontok nagyobb CPU-sűrűséget támogathatnak, és igazodhatnak a globális energiatakarékossági célokhoz.
Hogyan működnek az egyfázisú rendszerek?
Az egyfázisú merítéses hűtés egyszerű megközelítés a szerverhőmérséklet kezelésére. Ennek lényege, hogy a teljes szervert, beleértve a CPU-kat és a GPU-kat is, egy hővezető, dielektromos folyadékba merítik. Ezekben a rendszerekben a hűtőfolyadék folyékony állapotban marad; nem forr el.
Ez azt jelenti, hogy a szerver alkatrészeinek hőjét közvetlenül a hűtőfolyadék veszi fel. Miután a folyadék felforrósodott, a hő hatékony elvezetése érdekében a folyadékot egy hőcserélőn keresztül keringetik. Az egyfázisú rendszerek támogatják a nagy sűrűségű rack-konfigurációkat, és egyenletes hűtést biztosítanak ingadozó hőmérséklet nélkül.
Ezek az egyszerűségükről ismert rendszerek megfizethetőbbek és könnyebben karbantarthatók, mint a kétfázisú rendszerek. Kevesebb karbantartást igényelnek, és ideálisak az adatközpontok működési komplexitásának csökkentésére.
A kétfázisú rendszerek működési elvei
Kétfázisú merülő hűtés dinamikusabb megoldást kínál a hőkezelésre. Ennek lényege, hogy az elektronikus alkatrészeket egy dielektromos folyékony hűtőfolyadékba helyezik, amely hőfelvételkor felforr. A forrás hatására a folyadék gőzzé alakul, és hatékonyan elvezeti a hőt az alkatrészekből.
Ahogy a gőz felemelkedik, lehűl, és visszasűrűsödik folyékony formájába, így egy folyamatos körfolyamat zárul le. Ez a folyamat a párolgás látens hőjét használja ki, ami hatékony hőátadást biztosít. A rendszer kondenzációs tekercseket használ, amelyek jellemzően egy lezárt állvány tetején helyezkednek el, hogy a gőzt ismét folyadékká alakítsák.
A kétfázisú merülő hűtést nagy sűrűségű környezetekhez tervezték. Energiahatékony megoldást kínál olyan igényes alkalmazásokhoz, mint az AI, a nagy teljesítményű számítástechnika (HPC) és a fejlett felhőszolgáltatások.
A merülő hűtés alkalmazásai
A merülő hűtés megváltoztatja a hőkezelés módját az adatközpontokban és más területeken. Úgy működik, hogy az alkatrészeket egy speciális folyadékba mártjuk. Ez a folyadék elvonja a hőt a berendezésből, így energiát takarít meg és csökkenti a költségeket.
Ez a módszer biztonságos folyadékokat használ, amelyek nem károsítják az elektronikát. Jót tesz a bolygónak és pénzt takarít meg a karbantartáson. Ráadásul a hulladékhőt még másra is fel lehet használni.
Hatékonyabbá és zöldebbé teszi az adatközpontokat. Ez nagyszerű azok számára, akik fenntarthatóbbá kívánnak válni.
Hiperscale adatközpontok
A hiperskála adatközpontok növekedésével a merülő hűtés felé fordulnak. Több energiára van szükségük az olyan dolgokhoz, mint az AI. De a léghűtés nem tud lépést tartani.
A merülő hűtés több mint 100 kW teljesítményű állványokat képes kezelni. Ez helyet és energiát takarít meg, így ezek a központok környezetbarátabbak. Kevesebb földet és energiát használnak, ami jót tesz a bolygónak.
Ez a beállítás azt is lehetővé teszi, hogy több kiszolgálót helyezzenek el kisebb területen. Ez támogatja a növekvő digitális igényeinket.
Edge Computing megoldások
Az Edge Computing-rendszerek gyakran szűk helyeken vannak a városokban. Az egyfázisú merülő hűtés tökéletes ezekre a területekre. Hatékonyabbá teszi a hűtést a kis helyiségekben.
Ez a technológia kiválóan alkalmas több adat kezelésére szűk helyeken. Skálázható, ami kulcsfontosságú a növekvő edge computing szempontjából. Okos választás olyan városok számára, ahol a hely drága.
Az edge computing növekedésével a merülő hűtés okos, hatékony választás. Megfelel a mai technológia nagy sűrűségű számítási igényeinek.
Nagy teljesítményű számítástechnika (HPC)
A nagy teljesítményű számítástechnika (HPC) nagy lendületet kap az egyfázisú merülő hűtéssel. Ez lehetővé teszi a sűrű rack-összeállításokat. A folyadék több hőt nyel el, mint a levegő, így tökéletes a HPC számára.
A felhasznált folyadékok biztonságosak és nem vezetik az elektromosságot. Ez megakadályozza a károsodást és biztosítja a berendezés hosszabb élettartamát. A merülő hűtés felkészíti a HPC-t a jövőbeli technológiai fejlesztésekre.
Olyan vállalatok, mint a Shell, az Intel és az Asperitas azon dolgoznak, hogy a HPC-t energiahatékonyabbá tegyék. A merülő hűtés erősebbé teszi a HPC-rendszereket, és felkészíti őket a holnap kihívásaira.
Fenntarthatóság és merülő hűtés
A merülő hűtés megváltoztatja az adatközpontok hűtését. A jobb hűtés érdekében levegő helyett speciális folyadékokat használ. Ez a módszer energiát takarít meg, és jobb a környezet számára.
Ezek a folyadékok biztonságosak és természetes módon lebomlanak. Ez fontos a zöld jövő szempontjából. Sokkal kevesebb CO2-t és vizet használnak.
Emellett megvédi a berendezéseket a portól és a nedvességtől. Ez azt jelenti, hogy kevesebb javításra és cserére van szükség. A merülő hűtés egy lépés a tisztább, intelligensebb adatközpontok jövője felé.
A szénlábnyom csökkentése
A merülő hűtésre való áttérés nagy lépés a szén-dioxid-kibocsátás csökkentése felé. A régi hűtési módszerekhez képest akár 39%-tel is csökkentheti a kibocsátást. Kevesebb energiát használ, akár 48%-tel kevesebbet.
Ventilátorok és légtechnikai rendszerek nélkül még kevesebb energiát használ. A fenntarthatóságra törekvő vállalatok a CO2-kibocsátás 30%-nyi csökkenését tapasztalhatják. Közvetve vizet is megtakarít, így a bolygónak is jobb.
A befektetés megtérülésének (ROI) növelése
A merülő hűtés jót tesz a bolygónak és a pénztárcának. Energiatakarékosabbá teheti az adatközpontot. Ez azt jelenti, hogy sokat spórolhat az energiaköltségeken.
Emellett több kiszolgálót is elhelyezhet kisebb helyen. Ez hatékonyabbá teszi az adatközpontot, és növeli a megtérülést. Ráadásul megbízható és kevesebb karbantartást igényel, így hosszú távon pénzt takaríthat meg.
A merülő hűtés még a hulladékhőt is energiává alakíthatja. Ez a pénzkeresés új módját teremti meg. Emellett az adatközpontot jövőállóvá teszi, így nem kell olyan gyakran frissítenie a hűtőrendszereket. Ezáltal a technológia fejlődésével együtt a befektetése intelligens és értékes marad.
Összehasonlítás más hűtési módszerekkel
Ahogy a technológia egyre jobb lesz, egyre jobb hűtőrendszerekre van szükségünk. A merítéses hűtés a legjobb választás, mert hatékony és energiatakarékos. Úgy működik, hogy az elektronikát egy speciális folyadékba mártjuk, amely jól kezeli a hőt.
Jobb, mint a régi hűtési módszerek, mert energiát takarít meg, és könnyebb beállítani. Emellett több szervert lehet kis helyen elhelyezni. Ez nagyszerű azon adatközpontok számára, amelyek pénzt akarnak megtakarítani és zöldek akarnak lenni.
A merülő hűtés a berendezések zavartalan működésének fenntartására is jó. Segít abban, hogy az adatközpontja fenntarthatóbb legyen, és megtakarítja a karbantartási költségeket. Ez teszi okos választássá a mai technológiai igényekhez.
Merülő hűtés vs. léghűtés
A merítéses hűtés energiafelhasználás és helyigény tekintetében felülmúlja a léghűtést. A léghűtés nem képes annyi szervert kezelni, mint a merülő hűtés. Ennek oka, hogy a merülő hűtés az összes hőt megtartja, nem csak egy részét.
Tanulmányok szerint a merülő hűtés 61%-vel csökkentheti az energiafelhasználást a léghűtéshez képest. Ez nagy megtakarítást jelent az adatközpontok számára. A szervereket is hűvösebb állapotban tartja, ami kulcsfontosságú a teljesítményük szempontjából. Ráadásul több szerver fér el kisebb helyen, így az infrastruktúra költségei is csökkennek.
Mivel a szerverekhez egyre nagyobb teljesítményre van szükség, a merülő hűtés egyre népszerűbbé válik. Világszerte az adatközpontok egyik legjobb választása.
Merülő hűtés vs. Direct-to-Chip hűtés
A merítéses hűtésnek nagy előnyei vannak a közvetlenül a chipre történő hűtéssel szemben. Sokkal energiahatékonyabbá teheti az adatközpontot. Ez azért van így, mert folyadékkal hűt mindent, nem csak bizonyos alkatrészeket.
A merítéses hűtés megkezdése azonban trükkös lehet. Különleges képzésre van szükség, és lehet, hogy meg kell változtatnia a berendezés karbantartását. Mégis, nagyszerű a sok hő kezelésére, és még a hőt is újrahasznosíthatja energiaként.
Ez teszi a modern számítógépek hűtéséhez a legjobb választássá. Ahogy a technológia egyre jobb lesz, a merülő hűtés továbbra is nagyszerű lehetőség marad.
Kihívások és megfontolások
Az adatközpontban a merülő hűtéssel való kezdésnek megvannak a maga kihívásai. Először is, a berendezéseket fel kell készíteni a folyadékra. Ez nagy feladat lehet.
Különleges képzésre is szüksége lesz ahhoz, hogy minden zökkenőmentesen működjön. A megfelelő alkatrészek megtalálása is nehéz lehet. Számos beszállítóval kell együttműködnie mindazokért, amikre szüksége van.
A merülő hűtésre való áttérés azt jelenti, hogy újra kell gondolnia az adatközpont elrendezését. Ez nagy változást jelenthet. A kétfázisú merülőhűtéssel való indítás is többe kerül, mint az egyfázisú. De hatékonyabb, és hosszú távon pénzt takaríthat meg.
Folyadék karbantartás és életciklus
A merülő hűtőrendszerek folyadékkarbantartása kulcsfontosságú a jó teljesítményhez. A felhasznált folyadék nem párolog el, így nem kell gyakrabban pótolni. Ez azt jelenti, hogy kevesebb karbantartásra van szükség.
Fontos azonban, hogy rendszeresen ellenőrizze a folyadékot. Ezekkel a tesztekkel ellenőrizhető, hogy a folyadék még mindig jól működik-e. A biztonság is fontos szempont, mivel a folyadék nagyon biztonságos, és nem gyullad meg könnyen.
A folyadék a környezetre nézve is biztonságos. Nem mérgező, természetes úton lebomlik, és újrahasznosítható. A könnyű karbantartás érdekében speciális tisztítófolyadékok állnak rendelkezésre.
Tervezési és végrehajtási költségek
A merülő hűtéssel sok pénzt lehet megtakarítani az adatközpontokban. Kevesebb energiát használ, így nincs szükség nagy léghűtési rendszerekre. A kétfázisú hűtés eleinte talán többe kerül, de hosszú távon pénzt takarít meg.
A merülő hűtés beállításához egyedi segítségre lehet szükség. Az olyan cégek, mint az Trumonytechs, segítséget nyújthatnak a tervezésben és a mérnöki munkában. A merülőhűtésre való áttérés nagy változtatásokat igényelhet az adatközpont elrendezésében.
Ez a változtatás azonban sok helyet takaríthat meg. A merülő hűtés sokkal kevesebb helyet foglal el, mint a hagyományos hűtőrendszerek. Míg az egyfázisú rendszerek kezdetben olcsóbbak, a kétfázisú hűtés idővel hatékonyabb lehet.
Következtetés
A merülő folyadékhűtés a modern adatközpontok élvonalbeli megoldása. Ez a fejlett hűtési módszer csökkenti a zajt, mivel nincs szükség ventilátorokra és légáramlásra. A dielektromos folyadékok használatával a merülő hűtés közvetlenül elnyeli és eltávolítja a hőt a forró alkatrészekből. Ez lehetővé teszi, hogy a központok energiatakarékosabbak legyenek, és jobban megfeleljenek a nagy teljesítményű számítástechnikai feladatokhoz.
