Pelo que li e ouvi sobre os datacenters, não há muitas salas de servidores que usem refrigeração a água e nenhum dos grandes datacenters usa refrigeração a água (corrija-me se estiver errado). Além disso, é relativamente fácil comprar componentes de PC comuns usando refrigeração a água, enquanto os servidores de rack com refrigeração a água são quase inexistentes.
Por outro lado, o uso da água pode (IMO):
Reduza o consumo de energia de grandes datacenters, especialmente se for possível criar instalações de resfriamento direto (ou seja, a instalação está localizada perto de um rio ou do mar).
Reduza o ruído, tornando menos doloroso para os humanos trabalharem em datacenters.
Reduza o espaço necessário para os servidores:
- No nível do servidor, imagino que, nos servidores rack e blade, é mais fácil passar pelos tubos de refrigeração a água do que desperdiçar espaço para permitir a passagem do ar,
- No nível do datacenter, se ainda é necessário manter os becos entre os servidores para acesso de manutenção aos servidores, o espaço vazio sob o piso e no nível do teto usado para o ar pode ser removido.
Então, por que os sistemas de resfriamento a água não são comuns, nem no nível do datacenter, nem no nível dos servidores de rack / blade?
É porque:
O resfriamento a água dificilmente é redundante no nível do servidor?
O custo direto das instalações de refrigeração a água é muito alto comparado a um datacenter comum?
É difícil manter esse sistema (limpar regularmente o sistema de resfriamento de água que usa água de um rio é obviamente muito mais complicado e caro do que apenas aspirar os ventiladores)?
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Então, vou quebrar minha resposta em partes do servidor:
Propriedades físicas da água em comparação com outras
Primeiro, algumas regras simples:
Se você comparar água e óleo mineral versus ar (para o mesmo volume)
a água é cerca de 3500 vezes melhor que o ar
o óleo é um mau condutor de eletricidade em todas as condições e é usado para resfriar transformadores de alta potência.
Agora, alguns comentários sobre o que eu disse acima: Comparações são feitas à pressão atmosférica. Nesta condição, a água ferve a 100 ° C, acima da temperatura máxima para os processadores. Portanto, ao resfriar com água, a água permanece líquida. O resfriamento com compostos orgânicos como óleo mineral ou freon (o que é usado na geladeira) é um método clássico de resfriamento para algumas aplicações (usinas de energia, veículos militares ...), mas o uso a longo prazo do óleo em contato direto com o plástico nunca foi feito. no setor de TI. Portanto, sua influência na confiabilidade das partes do servidor é desconhecida (a Green Evolution não diz nada sobre o que é). Fazer você se mexer é importante. Confiar no movimento natural dentro de um líquido não em movimento para remover o calor é ineficiente e direcionar corretamente um líquido sem tubo é difícil. Por estas razões,
Problemas técnicos
Fazer o movimento do ar é fácil e vazamentos não são uma ameaça à segurança (também à eficiência). Exige muito espaço e consome energia (15% do consumo do seu desktop vai para os fãs)
Fazer um movimento líquido é problemático. Você precisa de tubos, blocos de resfriamento (placas frias) conectados a todos os componentes que deseja resfriar, um tanque, uma bomba e talvez um filtro. Além disso, a manutenção de um sistema desse tipo é difícil, pois você precisa remover o líquido. Mas isso requer menos espaço e requer menos energia.
Outro ponto importante é que muitas pesquisas e padronizações foram feitas sobre como projetar placas-mãe, desktops e servidores com base em um sistema de ar com ventiladores de refrigeração. E os projetos resultantes não são adequados para sistemas baseados em líquidos. Mais informações em formfactors.org
Riscos
Observações
O ar de resfriamento reduz sua capacidade de conter água (umidade) e, portanto, há risco de condensação (ruim para a eletrônica). Então, quando você esfria o ar, você precisa remover a água. Isso requer energia. O nível de umidade normal de um ser humano é de cerca de 70% de umidade. Portanto, é possível que você precise, após o resfriamento, colocar água no ar para as pessoas.
Custo total de um datacenter
Ao considerar o resfriamento em um datacenter, você deve levar em consideração todas as partes:
O custo de um datacenter é impulsionado por sua densidade (quantidade de servidores por metro quadrado) e seu consumo de energia. (alguns outros fatores também são levados em consideração, mas não para esta discussão). A superfície total do datacenter é dividida na superfície usada pelo próprio servidor, pelo sistema de refrigeração, pelas concessionárias (eletricidade ...) e pelas salas de manutenção. Se você tiver mais servidores por rack, precisará de mais refrigeração e mais espaço para refrigeração. Isso limita a densidade real do seu datacenter.
Hábitos
Um datacenter é algo altamente complexo que requer muita confiabilidade. As estatísticas das causas de tempo de inatividade em um datacenter dizem que 80% do tempo de inatividade são causados por erros humanos.
Para alcançar o melhor nível de confiabilidade, você precisa de muitos procedimentos e medidas de segurança. Portanto, historicamente nos datacenters, todos os procedimentos são feitos para sistemas de refrigeração a ar e a água é restrita ao seu uso mais seguro, se não for banida dos datacenters. Basicamente, é impossível que a água entre em contato com os servidores.
Até agora, nenhuma empresa era capaz de oferecer uma solução de refrigeração a água suficientemente boa para mudar essa questão.
Sumário
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Embora tenhamos alguns racks refrigerados a água (os da HP, na verdade, não sei se ainda os fabricam), o resfriamento direto à água é um pouco antiquado nos dias de hoje. A maioria dos novos grandes centros de dados está sendo construída com túneis de sucção nos quais você empurra o rack, puxando o ar ambiente e expelindo ou capturando para reutilizar o calor coletado à medida que ele se move pelo equipamento. Isso significa que não é necessário resfriamento e economiza enormes quantidades de energia, complexidade e manutenção, embora limite os sistemas ao uso de racks / tamanhos muito específicos e exija espaço de rack extra para ser 'apagado' na frente.
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A água é um solvente universal. Com tempo suficiente, ele comerá TUDO.
O resfriamento a água também adicionaria um nível considerável (e caro) de complexidade a um data center ao qual você alude em sua postagem.
Na maioria dos datacenters, os sistemas de supressão de incêndio não contêm água por alguns motivos muito específicos; em muitos casos, os danos causados pela água podem ser maiores que os causados pelo incêndio e porque os data centers recebem tarefas com tempo de atividade (com geradores de backup para energia, etc.) , isso significa que é muito difícil cortar energia em algo (no caso de um incêndio) para esguichar água nele.
Então, você pode imaginar se você tem algum tipo de sistema complexo de resfriamento de água em seu data center, que desiste do fantasma em caso de incêndio? Caramba.
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Penso que a resposta curta é que acrescenta considerável complexidade. Não é tanto uma questão de espaço.
Se você tem grandes quantidades de água para lidar (tubulação, escoamento etc.), está acrescentando muitos riscos ... água e eletricidade não se misturam bem (ou se misturam muito bem, dependendo de como você olha) isto).
O outro problema com a água é a umidade. Em larga escala, ele jogará todos os seus sistemas de ar condicionado em um loop. Depois, há acúmulo de minerais por evaporação e, sem dúvida, toneladas de outras coisas em que não pensei aqui.
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NÃO deve ser utilizada água para o resfriamento do datacenter, mas um óleo mineral que se mistura muito bem com a eletricidade. consulte http://www.datacenterknowledge.com/archives/2011/04/12/green-revolutions-immersion-cooling-in-action/
mesmo que a solução seja nova, a tecnologia é bastante antiga; no entanto, fazer esse tipo de alteração nos datacenters existentes torna-se muito difícil, pois você precisa substituir os racks existentes por um novo tipo de racks ...
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O grande desincentivo por não usar água nos data centers é o fato de que a maioria dos sistemas de refrigeração é primitiva. Todos eles precisam de conexões rápidas para conectar o servidor à fonte de água no rack e esses são uma fonte de falha, especialmente porque você pode ter milhares deles em um controlador de domínio. Eles também dificultam a manutenção dos servidores e, na maioria dos casos, você ainda precisa de fãs. Então você está aumentando a complexidade.
No lado humano, a maioria dos gerentes de instalações resistem às mudanças. Eles são muito habilidosos com refrigeração a ar e uma mudança para o líquido tornaria essas habilidades obsoletas. Além disso, todas as instalações que o OEM resistirá às mudanças, pois isso implicaria uma completa linha de produtos.
A mudança só virá com a) melhores projetos de refrigeração líquida eb) legislação para forçar a mudança
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Eles precisam, mas você precisa de componentes de engenharia personalizados, a OVH (uma das maiores empresas de datacenters do mundo) usa resfriamento a água há mais de 10 anos.
Confira este link onde você pode ver os racks deles: http://www.youtube.com/watch?v=wrrZxmfevoE
O principal problema para as empresas clássicas é que você precisa fazer alguma pesquisa e desenvolvimento para usar essa tecnologia.
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Os centros de datação refrigerados a água são muito eficientes e economizam em energia, desde que você tenha água purificada. no entanto, os perigos são maiores se eles estiverem em contato próximo. 1) umidade / níveis de umidade
2) água contra a eletricidade.
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A água pode não ser o melhor fluido para usar. Conforme indicado, ele dissolverá tudo / qualquer coisa ao longo do tempo. Certamente a água tem um bom uso em aplicações de refrigeração, mas em geral não é a melhor. No entanto, o óleo mineral também pode entrar em jogo, também não é a melhor opção para escolher.
Estão disponíveis óleos especiais de transferência de calor que não são corrosivos - ao contrário da água - e foram projetados especificamente para serem usados como um fluido de transferência de calor. Paratherm já faz uma grande variedade disso.
O problema seria conectar as coisas a um trocador de calor em circuito fechado e estamos falando de grandes números.
A solução já está pronta, mas não é usada em ambientes eletrônicos e é originária de máquinas agrícolas. Para nomear, hidráulica. As extremidades da mangueira de pressão rápida são à prova de vazamentos; se, por qualquer motivo, forem desconectadas, elas também se fecharão da extremidade macho e fêmea. na pior das hipóteses, não haveria mais do que 1-2 pequenas gotas ao desconectar.
Para que possamos eliminar essa parte. Projetar peças de cobre adequadas para todos os chips / circuitos que precisam ser resfriados é, no entanto, uma tarefa exigente. Como no caso de refrigeração líquida, todas as partes que precisam se livrar do excesso de calor precisam ser cobertas. Seria necessária uma bomba de pressão relativamente alta, pressurizar sensores e redutores para garantir que cada rack tenha a quantidade adequada de líquido circulando e para evitar uma falha. Válvulas de corte eletrônicas também seriam necessárias. Isso não é novidade, pois essas peças já foram feitas, mesmo que para intenções diferentes em primeiro lugar. Muitos ventiladores pequenos têm a vantagem de redundância; portanto, várias unidades de bomba seriam desejadas para evitar chances de falha de um único ponto.
Além disso, se for um ciclo de ciclo fechado real, mover um fluido de transferência de calor de baixa viscosidade, em vez de uma quantidade enorme de ar, naturalmente se pagará.
Na verdade, haveria várias maneiras de fazer isso. Antes de tudo, os custos com ar-condicionado e os custos de operação dos ventiladores seriam reduzidos. Nunca subestime esses custos. Mesmo um pequeno ventilador pode consumir alguns watts de energia e os ventiladores falham após um tempo. Uma bomba hidráulica pode funcionar - considerando a baixa pressão envolvida nesta aplicação - literalmente por anos 24/7, substituindo um grande número de ventiladores. Em seguida, os chips de servidor são capazes de resistir a abusos e podem ser executados em temperaturas muito altas em comparação com os itens de desktop. Mesmo assim, mantenha-os mais frios e a vida útil esperada será maior, o que nunca será subestimado, dado o preço dessas coisas. A filtragem do ar para evitar poeira e umidade não seria mais necessária.
Esses fatores superam de longe as desvantagens desse tipo de tecnologia de refrigeração. No entanto, o investimento inicial é maior. Certamente a solução pode fornecer configurações de servidor de maior densidade, mas no momento o investimento simplesmente não é considerado pelos datacenters. Reconstruir uma solução de refrigeração existente levaria tempo e tempo é dinheiro. A manutenção também seria muito fácil, pois os dissipadores de calor volumosos simplesmente não seriam necessários, nem os ventiladores. Um número reduzido de pontos de falha em potencial (cada ventilador é um deles) é algo a ter em mente, também bombas redundantes podem funcionar sem nenhuma interação dos operadores. Também os fãs também se aquecem. Considere uma unidade com 20 ventiladores dentro de cada um, produzindo não mais que 5 watts. O resultado final seria outros 100 watts de calor para se livrar de alguma forma. Bombas e motores também produziam calor, mas não dentro de uma unidade de rack. Em vez separado e isolado do sistema de destino. No caso de um curto-circuito, diga-se um curto-circuito do elemento ativo de fornecimento de energia, esse tipo de resfriamento líquido pode realmente mover calor suficiente e, portanto, reduzir a probabilidade de propagação do fogo. Mover o ar fresco para perto de um incêndio não é a melhor idéia. Também as peças plásticas derretem e as peças plásticas são inflamáveis. O fluido de transferência de calor funcionará alegremente a temperaturas em que os ventiladores derreterão, potencialmente dando oportunidade para outra fonte de curto-circuito. Também as peças plásticas derretem e as peças plásticas são inflamáveis. O fluido de transferência de calor funcionará alegremente a temperaturas em que os ventiladores derreterão, potencialmente dando oportunidade para outra fonte de curto-circuito. Também as peças plásticas derretem e as peças plásticas são inflamáveis. O fluido de transferência de calor funcionará alegremente a temperaturas em que os ventiladores derreterão, potencialmente dando oportunidade para outra fonte de curto-circuito.
Então, o resfriamento líquido seria perigoso? Eu acho que, do ponto de vista da segurança, montes de pequenos fãs são muito mais perigosos. Do ponto de vista da vida útil, o resfriamento líquido é de longe mais preferido na minha opinião. Os únicos inconvenientes são o treinamento da equipe e os investimentos iniciais. Além disso, é uma solução muito mais viável que se paga bem, mesmo no meio do caminho.
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Ele funciona muito bem, mas é caro e demorado para configurar para milhares de máquinas e ocupa muito espaço. Além disso, não é necessário. As plataformas de jogos têm um caminho muito apertado para se fecharem. Qualquer coisa com ventilação decente funcionará bem com um bom fluxo de ar 70f, mesmo funcionando 100%, o que quase nunca faz.
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