Co to jest chłodzenie cieczą (Liquid Cooling)?

Co to jest chłodzenie cieczą (Liquid Cooling)?

Jak sama nazwa wskazuje, technologia chłodzenia cieczą wykorzystuje ciecz (w tym przypadku chłodziwo) jako mechanizm przenoszenia ciepła. Dwie popularne technologie chłodzenia cieczą dostępne na rynku dla serwerów to bezpośrednie chłodzenie cieczą (DLC), znane również jako chłodzenie cieczą bezpośrednio na chipie (D2C); oraz chłodzenie zanurzeniowe, które można dalej podzielić na jednofazowe i dwufazowe chłodzenie zanurzeniowe.

• Bezpośrednie chłodzenie cieczą pomaga serwerowi rozproszyć ciepło poprzez zastosowanie uszczelnionych rurek (zwanych pętlami chłodzącymi) wypełnionych płynem chłodzącym. Pętle chłodzące owijają się wokół kluczowych komponentów wewnątrz obudowy serwera. Energia cieplna przekazywana jest z komponentów do chłodziwa poprzez przewodzące płyty miedziane, zwane także zimnymi płytami. Ogrzany płyn chłodzący jest następnie rozprowadzany na zewnątrz serwera do wymiennika ciepła, który usuwa ciepło z chłodziwa przed skierowaniem go z powrotem do serwera w celu powtórzenia cyklu.
• Chłodzenie cieczą i powietrzem - wymiennik ciepła można zainstalować w tej samej szafie serwerowej, co serwer chłodzony cieczą, dzięki czemu ciepło jest odprowadzane bezpośrednio do gorącej strefy centrum danych chłodzonego powietrzem. Konfiguracja ta ułatwia konwencjonalnym centrom danych korzystanie z chłodzenia cieczą bez konieczności remontu całej infrastruktury.
• Chłodzenie ciecz-ciecz przenosi podgrzany płyn chłodzący ze wszystkich szaf serwerowych do scentralizowanego wymiennika ciepła, który jest częścią pętli chłodzenia cieczą obiektu. Chociaż ta metoda jest jeszcze bardziej skuteczna w rozpraszaniu ciepła, serwerownia będzie musiała zostać zaprojektowana od początku tak, aby obsługiwała serwery chłodzone cieczą.

Chłodzenie cieczą jest bardziej wydajne w przenoszeniu ciepła niż tradycyjne systemy chłodzone powietrzem, dlatego często jest stosowane do chłodzenia serwerów, które generują dużą ilość ciepła, na przykład tych, które wykorzystują obliczenia o wysokiej wydajności (HPC) w celu wspierania rozwoju sztucznej inteligencji (AI) lub tworzenie cyfrowych bliźniaków. W porównaniu do chłodzenia powietrzem, które wymaga wentylatorów i radiatorów do wspomagania odprowadzania ciepła, chłodzenie cieczą nie ma zastosowania dla tych elementów, a także nie wymaga dodatkowej przestrzeni dla przepływu powietrza. Wszystko to pomaga zmniejszyć całkowitą powierzchnię serwera, co można wykorzystać do znacznego zwiększenia gęstości procesora i karty graficznej, dzięki czemu można wdrożyć większą moc obliczeniową na ograniczonej przestrzeni. Wydajne chłodzenie może chronić serwery przed przekroczeniem zamierzonego TDP, co prowadzi do większej niezawodności, wyższej dostępności i jeszcze lepszej wydajności chipów. Technologia chłodzenia cieczą zmniejsza również zużycie energii i poprawia PUE (efektywność zużycia energii) centrum danych.

Korzyści

1. Przejście z chłodzenia powietrzem (klimatyzacja) na bardziej efektywne chłodzenie cieczą zmniejsza OPEX o ponad 40%
2. Wydajność chłodzenia cieczą radykalnie poprawia PUE centrów danych w przypadku procesorów i procesorów graficznych o dużej wydajności i dużej mocy
3. Zmniejsza koszty i wpływ na środowisko

• Wydajność chłodzenia
  • Woda ma 1000x wiekszą pojemność chłodzenia niż powietrze
• Przewodność cieplna
  • Woda jest 25x lepsza w przewodzeniu ciepła
• Transport energii
  • Woda wymaga 10x mniej energii aby odprowadzić ciepło

Dlaczego chłodzenie ciecza staje się koniecznością?

Koszty chłodzenia centrów danych (Data Center) ciągle rosną:

• Najnowsza generacja CPU:
  • 400W
• Najnowsza generacja GPU:
  • 700W

Podsumowanie

Rodzaje instalacji chłodzenia cieczą:

1. Liquid to Liquid Cooling - Skalowalne dla centrów danych, chłodzenie bezpośrednio chipów (Direct to Chip (D2C))
2. Immersion Cooling - Świetne usuwanie ciepła z całych systemów. Od 25kW do 200kW.
3. Air to Liquid Cooling - Całe szafy rack serwerów - Od 12kW do 75kW

Powiązane strony:

1. Co to jest serwer?
2. Co to jest Data Center?
3. Serwery Supermicro chłodzone cieczą (Supermicro Liquid Cooling Systems)
4. Serwery Gigabyte chłodzone cieczą (Giga Computing Liquid Cooling Systems)