Jeszcze przed niecałą dekadą postęp w projektowaniu i produkcji chipów zmniejszał zużycie energii przez serwery, ale w ostatnich latach dotarto do granic możliwości w tym zakresie. Doprowadziło to do gwałtownego wzrostu energii zużywanej przez serwery, który – jak wynika z danych Standard Performance Evaluation Corporation (SPEC) – wyniósł od 2017 roku do teraz aż 266 proc. (!). Ten gwałtowny skok jest jednym z wielu czynników technicznych i rynkowych, które kierują uwagę zarówno ustawodawców, jak i klientów na sprawy związane ze świadomością ekologiczną oraz napędzają popyt na rozwiązania infrastruktury fizycznej, które pozwalają łatwiej osiągnąć cele zrównoważonego rozwoju (ESG).

Technicznie rzecz ujmując, rosnący popyt na energooszczędne i przyjazne środowisku rozwiązania będzie wynikać ze stałego wzrostu wartości TDP (Thermal Design Power) komponentów półprzewodnikowych, która osiąga obecnie 350 i 400 W dla najnowszej generacji CPU oraz do 700 W dla GPU. W konsekwencji musi to prowadzić do zwiększenia mocy w szafach, co wymaga zmian w zasilaniu i zarządzaniu temperaturą.

Chłodzenie cieczą zgodne z ESG

Przez lata wspomniana gęstość mocy w szafach serwerowych była względnie stała, ale to już przeszłość. Z badania Global Data Centre Survey 2022 przeprowadzonego przez Uptime Institute wynika, że u ponad jednej trzeciej operatorów centrów danych gęstość szaf w ciągu ostatnich trzech lat szybko wzrosła. Szczególnie dotyczy to większych przedsiębiorstw i centrów danych o dużej skali. Niemal połowa ankietowanych, którzy prowadzą obiekty o mocy 10 MW i więcej, deklarowała posiadanie szaf o mocy powyżej 20 kW, a jedna piąta z nich stwierdziła, że ich szafy mają moc powyżej 40 kW.

A gęstość mocy rośnie wraz z rozwojem aplikacji związanych ze sztuczną inteligencją, uczeniem maszynowym, rozszerzoną rzeczywistością i wszelkimi innymi rozwiązaniami opartymi na HPC (High Performance Computing). To z ich powodu wzrasta ilość ciepła, które należy z centrum danych odprowadzić. W rezultacie wielu dostawców usług data center, którzy tradycyjnie polegali na chłodzeniu powietrzem, zwraca się w stronę bardziej wydajnych rozwiązań zarządzania ciepłem, takich jak chłodzenie cieczą.

– Podczas spotkań z klientami jednym z ciekawszych poruszanych zagadnień jest właśnie chłodzenie cieczą. Ilość gromadzonych i przetwarzanych danych stale rośnie, a więc potrzebne są serwery, które mają coraz większą moc obliczeniową. Pobierają one więcej energii, a w związku z tym generują więcej ciepła. W niektórych sytuacjach oznacza to, że tradycyjne chłodzenie może nie być wystarczające i jedynym sensownym rozwiązaniem jest wtedy bardziej efektywne odprowadzanie ciepła w cieczy. Tak jak PDU dostarczają energię do każdego serwera, tak system chłodzenia może dostarczać ciecz docierającą bezpośrednio na chip – tłumaczy Krzysztof Krawczyk, Senior Application Engineer IRS Central Eastern Europe w Vertivie.

Gdy w centrach danych, obsługujących najnowsze aplikacje, chłodzenie cieczą zaczyna być koniecznością, przechodzenie na nowy sposób odprowadzania ciepła ułatwiają dostawcy serwerów, coraz powszechniej wprowadzający na rynek maszyny, które są do tego dostosowane. Jednak chłodzenie cieczą wiąże się z nowymi wyzwaniami i może nawet budzić opory zarządzających centrami danych, przyzwyczajonych do tradycyjnych architektur z obiegiem powietrza. Dlatego nowe rozwiązanie w środowisku data center wymaga niezawodnej dystrybucji cieczy do szaf serwerowych lub zbiorników zanurzeniowych, eliminując przy tym obawy o bezpieczeństwo krytycznej infrastruktury IT, a dotyczące jakości i właściwości cieczy, jej potencjalnych wycieków, kontroli natężenia przepływu i zarządzania całym obiegiem cieczy w instalacji.

I chociaż chłodzenie cieczą nie jest żadną nowością, to właśnie w niej eksperci upatrują obecnie szansę na tworzenie bardziej innowacyjnych rozwiązań w zakresie zarządzania ciepłem. Chłodzenie cieczą stanowi także bardziej ekologiczną alternatywę dla wykorzystywania powietrza w centrum danych.

– Zrównoważony rozwój centrów danych znalazł się na szczycie kryteriów podejmowania decyzji, planowania i projektowania w branży. Otworzyło to drzwi do znaczącej zmiany technologicznej w najbliższych latach, a więc przejścia z zarządzania termicznego opartego na powietrzu na ciecz – potwierdza Lucas Beran, główny analityk w Dell’Oro Group.

Jednak pomimo przewag ekologicznych systemów chłodzenia cieczą, chłodzenie powietrzem nadal dominuje. Na popularności zyskuje jednak elastyczna infrastruktura centrów danych, zgodna z wytycznymi Open Compute Project (OCP). Obserwatorzy rynku przewidują, że systemy przetwarzania danych o dużej wydajności oraz niektóre układy scalone, które generują tak dużo ciepła, że nie są w stanie skutecznie oddawać go do powietrza, doprowadzą wkrótce do zwiększenia zainteresowania chłodzeniem cieczą i przyspieszą wdrażanie tego typu rozwiązań.

Eksperci Vertiva twierdzą, że wykorzystanie cieczy do chłodzenia w data center nie tylko zapewnia lepszą wydajność i oszczędność kosztów, ale również stanowi bardziej „zrównoważoną” metodę klimatyzowania urządzeń. Ich zdaniem chłodzenie cieczą w centrach danych w nadchodzących latach może przyczynić się do realizacji przyjętych przez firmy celów zrównoważonego rozwoju.

Chłodzenie cieczą ma swoje wymagania Chłodzenie cieczą wiąże się z nowymi wyzwaniami i może nawet budzić opory po stronie zarządzających centrami danych, przyzwyczajonych do tradycyjnych architektur z obiegiem powietrza. Dlatego nowe rozwiązanie w środowisku data center wymaga niezawodnej dystrybucji cieczy do szaf serwerowych lub zbiorników zanurzeniowych, eliminując przy tym obawy o bezpieczeństwo krytycznej infrastruktury informatycznej.