Обзор новых технологий охлаждения серверов

Вычислительные мощности серверов и центров обработки данных растут, а значит повышаются требования к их охлаждению. Традиционные воздушные системы охлаждения уже не всегда справляются с задачей. Это приводит к разработке новых, более эффективных технологий. Рассмотрим современные решения, которые снижают энергопотребление, повышают надежность оборудования и минимизируют перегревы.

Жидкостное охлаждение

Еще недавно жидкостное охлаждение применяли только в мэйнфреймах и суперкомпьютерах, но теперь оно активно используется и в обычных серверных стойках. Жидкость отводит тепло в 30 раз быстрее воздуха, поэтому способна охлаждать серверные компоненты даже при небольшой разнице температур. Привычные системы воздушного охлаждения с такой задачей не справляются — им требуется гораздо больший перепад температур. А это увеличивает затраты на электроэнергию. Сейчас до половины эксплуатационных расходов дата-центров приходится именно на охлаждение.

Жидкостные системы эффективнее отводят тепло, снижают энергопотребление и практически не создают шума, так как работают без вентиляторов. Они занимают меньше места, что важно при высокой плотности размещения серверов.

Компании, такие как Supermicro, предлагают серверы с интегрированными жидкостными системами. Это позволяет эффективнее отводить тепло и использовать высокопроизводительные процессоры в компактных корпусах без риска перегрева. В результате серверы могут работать с меньшим уровнем шума и энергопотребления, что необходимо для крупных центров обработки данных.

Но у технологии есть и недостатки. Жидкостное охлаждение дороже воздушного, а его установка сложнее. При модернизации серверов, например при замене процессоров или памяти, приходится адаптировать и систему охлаждения. Также существует риск протечек, которые могут повредить оборудование

Иммерсионное охлаждение

Иммерсионное охлаждение — еще один прорыв в индустрии. В этом методе серверы полностью погружаются в диэлектрическую жидкость, которая отводит тепло намного эффективнее, чем воздух.

Исследования показывают, что такой подход может сократить энергопотребление на охлаждение до 50%. Системы с иммерсионным охлаждением занимают меньше места и требуют меньше вспомогательного оборудования, чем традиционные решения. Уже сейчас крупные дата-центры рассматривают этот метод как способ значительной оптимизации работы серверов.

Инженеры Техасского университета разработали новый термоинтерфейсный материал. Он состоит из смеси жидкого металла и нитрида алюминия. Он обладает высокой теплопроводностью, что позволяет эффективнее отводить тепло от мощных процессоров. Первые испытания показали, что использование этого материала снижает энергопотребление систем охлаждения в среднем на 13%.

Металлическая пена Apheros

Ещё одна интересная разработка — металлическая пена от компании Apheros. Этот материал улучшает теплообмен за счёт своей структуры и обеспечивает более эффективное рассеивание тепла. Металлическая пена повышает эффективность охлаждения серверов. Ее микроструктура улучшает теплообмен и циркуляцию жидкости и снижая энергопотребление систем охлаждения до 90%. 

В августе 2024 года компания привлекла $1,85 млн инвестиций для продвижения решения среди производителей систем охлаждения. В дальнейшем Apheros планирует расширить применение своей пены, включая использование в электродах и катализаторах.

Эта технология открывает новые возможности для энергоэффективного и экологичного охлаждения серверного оборудования.

JouleForce™

JouleForce™ — это запатентованная технология охлаждения от Forced Physics DCT. Она отводит тепло с помощью управляемых молекулярных потоков в микроканалах. Система снижает энергопотребление и достигает PUE до 1,02. Вода и хладагенты не используются, что упрощает обслуживание и исключает риск утечек.

Технология подходит для разных нагрузок и работает в любых климатических условиях без кондиционирования воздуха. Ее применяют в центрах обработки данных, высокопроизводительных вычислениях и криптомайнинге. Например, компания ART Digital использует этот метод для повышения эффективности добычи биткоинов.

JouleForce™ — это инновационное и надежное решение, которое заменяет традиционные системы охлаждения без потери эффективности.

Теркон

Система Теркон основана на контурных теплопередающих трубках. Эта технология обеспечивает эффективный отвод тепла и повышает надежность серверного оборудования. Её уже внедряют такие компании, как HOSTKEY, для оптимизации работы дата-центров.

Одним из экспериментов HOSTKEY в этом направлении стало тестовое внедрение двухфазной системы теплоотвода Теркон. Это решение от российского производителя позволяет снизить энергозатраты на охлаждение серверов, так как требует меньше воздуха. Кроме того, оно обеспечивает более высокий уровень безопасности по сравнению с жидкостными системами. Гибкость технологии позволяет адаптировать охлаждение под нестандартные задачи, а простота эксплуатации снижает нагрузку на персонал — система работает по принципу «поставил и забыл». Кроме того, внедрение такого оборудования поддерживает отечественного производителя, что особенно важно в текущих условиях.

С развитием ИТ-инфраструктуры можно ожидать дальнейших улучшений в этой сфере, включая автономные интеллектуальные системы охлаждения, которые будут автоматически адаптироваться к нагрузке серверов. Уже сейчас выбор правильного охлаждения становится критически важным фактором для работы с высокопроизводительными вычислениями.