Rack de servidor de resfriamento com água? Sensível? Reutilizar energia para pequenas instalações?

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Primeiro - não se trata de uma questão de compras e não de preços concretos, mas de viabilidade geral. Não faz sentido procurar um fabricante se a abordagem for ruim.

Estou mudando minha empresa para novos escritórios em setembro e, durante a mudança, expandiremos e consolidaremos nosso cluster de computação. No momento, ele está em um data center, mas eu tenho uma sala agradável no porão preparada para isso.

Eu penso em refrigeração. Provavelmente, usaremos cerca de 10kw de energia até o final do ano. Isso é muito calor, e o resfriamento será caro. Estou localizado no sul da Polônia, perto da fronteira alemã. Esta é uma área em que a água está disponível por um preço relativamente barato - "desperdiçar água" não é uma preocupação aqui. Minha situação é, portanto, diferente de, por exemplo, uma empresa na Espanha;)

A física me diz que, para aquecer 1 litro de água por 1 ° CI, use 1 caloria (1KCal) e 1kWh é (e podemos assumir 100% de eficiência - os aquecedores de água são bastante eficientes) 750 calorias. Isso significa que 1kWh é de 750 litros aquecidos a 1 ° C. 10kw e um aumento de 20 ° no calor significariam que por hora eu preciso de 375 litros. Isso significa 6,25 litros por minuto e não muito;) Estamos falando de 270 metros cúbicos aqui. Mesmo no verão, os canos subterrâneos esfriam muito a água;)

Essa abordagem é viável? Alguém já fez isso? Temos uma instalação de 10kw por enquanto. É possível reutilizar esse calor? A alternativa é um sistema de refrigeração decente que utilizará cerca de 2,5 kWh para executar. Deixar cair a água:

  1. Obtenha uma entrada bastante fria em comparação com o ar externo, mesmo no verão (ou seja, uma temperatura mais baixa para diminuir o calor)
  2. Substitua a necessidade de despejar calor no ar externo, o que pode ser problemático. Se o ar estiver a 22 ° C, isso é MUITO difícil de combater, mas OTOH a água estará bastante fria. Eu também economizaria o investimento para a parte externa do circuito de refrigeração.

Agora, segunda pergunta - existe uma maneira viável de aquecer uma casa com isso? ;) Afinal, é muita energia nessa água;)

Se for uma má ideia, vou parar por aqui. Caso contrário, começarei a procurar fornecedores. Talvez minha matemática esteja errada?

server-room physical-environment TomTom
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Idéia interessante - como as respostas mostraram que foi antes, mas, pessoalmente, eu não gostaria de água em qualquer lugar perto de um cluster de servidores de cem mil moedas - independentemente de quanto dinheiro seja jogado em um sistema de refrigeração a água.
tombull89
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Bem, use-o para o resfriamento do consumidor. No sistema de refrigeração do rack - em que você despeja o calor? ;) Acabei de encontrar en.wikipedia.org/wiki/Deep_water_source_cooling como uma idéia - agora não tenho isso, mas talvez funcione com coisas como aquecer a casa, deixar cair água morna e obter água fresca etc. O resfriamento evaporativo por si só faria coisas muito mais eficiente, em termos de energia.
TomTom
A água normalmente não é o meio de escolha (porque obter 100% de água pura é quase impossível e a água impura tende a conduzir eletricidade). O resfriamento por imersão em óleo é geralmente o método de escolha ... A reciclagem do calor residual desse sistema é deixada como um exercício para o leitor, mas eu diria que a troca de ar usando o escape dos ventiladores é provavelmente mais fácil / barata de implementar. ..
voretaq7
@ voretaq7, já vi o Mineral Oil Cooling antes, mas em uma única área de trabalho e não acho que isso seria feito em uma escala tão alta. Eu estava obviamente errado.
tombull89
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10kw não é de alta escala. Atualmente, as densidades variam de 40kw POR RACK (já vi unidades de refrigeração na porta traseira). Hoje em dia, recebo o padrão de 2 processadores por 1U - faça as contas. Os dias de racks 2.5kw são mais ...;)
TomTom

Respostas:

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Existem duas abordagens para isso, uma que eu sei com certeza existe no mercado e outra que eu só ouvi falar em construções personalizadas.

Pronto para o mercado

Essas soluções usam um loop de água para fornecer resfriamento no rack. Eles produzem ar resfriado no lado de entrada do rack e usam o loop de água para trocar calor entre o ambiente e o que ele produz. Essas soluções existem e não exigem modificações no hardware em rack para dar certo. Às vezes, exigem portas de rack especiais para garantir o fluxo de ar correto, mas nem sempre; algumas soluções criam uma 'cortina' de ar frio na frente das entradas do servidor.

Com essa abordagem, você pode facilmente quebrar a barreira de 10KW / rack para obter densidade de potência.

Construções personalizadas

Essa abordagem traz água para o próprio dispositivo. Não conheço nenhum servidor de loja off-line que tenha loops de água embutidos, mas soube que os principais fabricantes podem ajudá-lo se você realmente precisar de dispositivos de 10K com esses requisitos. A vantagem aqui é que você pode empurrar mais alto o envelope de energia, pois não depende muito da transmitância de calor do ar, pois o próprio bloco de água faz a transferência de calor dos dispositivos.

Teoricamente, você pode obter densidades de energia realmente altas com o método de construção personalizada.

sysadmin1138
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Desculpe, isso não responde à pergunta em si. EU SEI que existem soluções em rack. Rittal e outros os vendem - isso é uma condição de ar de rack. A questão é mais sobre o outro lado, livrar-se do calor. Prefiro não pagar por uma unidade externa de CA que APENAS desperdice o calor quando posso ter uma solução mais eficiente. Talvez a água fria funcione como contrapartida, talvez funcione ainda melhor ... quando você usa a água quente em casa?
TomTom
@ TomTom Ah, você está procurando o lado do trocador de calor fora da sala dos servidores! Além do meu conhecimento imediato, receio.
sysadmin1138
Na sala, provavelmente vou com uma instalação em rack ou lateral - verificando essa parte no momento. Existem alguns que usam água, mas certifique-se de economizar (sem água ACIMA dos servidores, um vazamento desce até o fundo e há apenas tubos, obtemos dados e energia da parte superior). O problema é mais - uma vez que o líquido é para fora da sala, como faço para obter esse material refrigerado mais eficiente;)
TomTom
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Quanto à eficiência de custo do resfriamento a água em geral, há outra boa pergunta que eu já respondi: Por que o resfriamento a água do data center não é generalizado?

Quanto à sua situação específica, eu recomendo examinar as bombas de calor com economizadores. É provável que seja frio o suficiente no inverno para executar apenas os economizadores, usando o que é basicamente externo ao ar para resfriar seu data center. No verão, as bombas de calor são muito mais eficientes que as unidades CA padrão, mais ou menos o dobro da eficiência típica.

O uso de bombas de calor de loop comum pode permitir que você extraia o calor de uma área (data center) e bombeie-o para uma área diferente (espaço de escritório ou até mesmo uma casa anexa) com bastante eficiência (embora seja provavelmente mais econômico usar fontes convencionais , depende dos custos de energia em sua localidade).

Você também pode usar o ar para despejar a água para esfriar, o ar dentro do rack (como é típico) e a água fresca para resfriar o ar. Esta água pode vir de fontes novas e ser despejada após o "aquecimento"; isso costumava ser comum em geladeiras de tamanho comercial, porque a matemática funcionava exatamente como você colocou na pergunta. Hoje não é comumente usada porque a água é mais cara do que costumava ser e a matemática não funciona mais (pelo menos no meu canto do mundo, e a água também é muito barata aqui). Seria mais eficiente resfriar diretamente o servidor com resfriamento a água, mas você também apresenta o risco de vazamento (o que implica seus próprios riscos ou custos de seguro).

O maior detrator que você terá na implementação de qualquer um dos itens acima é que é um equipamento caro. A maioria das empresas não se importa se se paga em 10 a 20 anos; elas se importam apenas com os resultados deste ano. O período de pagamento depende dos preços locais.

Chris S
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Na verdade não. Mesmo que você retire a sala do servidor - ignore o lado da água, etc ..... que tal usar água fresca como depósito de calor? Para uma instalação de 1 mw, isso pode ser um problema (a menos que você esteja em um rio), mas isso eliminaria metade do problema de energia do CA e proporcionaria um despejo de calor significativamente mais frio do que o ar externo. Minha pergunta não é generalizada - estou disposto a investir aqui. Minha pergunta é a economia / viabilidade. E existem kits que funcionam no resfriamento do rack - mesmo com água.
TomTom
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Imperial - os galões são ruins o suficiente, mas um BTU não é algo que usamos aqui. É tudo sobre Watts;)
TomTom
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Usar a água como dissipador de calor em um ciclo de refrigeração típico (refrigeradores típicos) os torna 2-3 vezes mais eficientes (assumindo que o suprimento de água seja aproximadamente a temperatura do solo, 12ºC). Isso se aplica a loops de terra fechados (comumente chamados de bombas de calor geotérmicas) e a loops abertos, como água de descarga fresca. Os sistemas evaporativos típicos são muito menos eficientes e geralmente mais adequados para aplicações movidas a vapor (onde a concessionária local fornece vapor, geralmente por incineração de lixo).
Chris S
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É melhor. Foram encontradas algumas reivindicações de resfriamento com água subterrânea que coloca o resfriamento a 500 watts (!) Por 15kw (!), Desde que a temperatura da água seja de 14 a 18 graus.
TomTom
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A água fornece resfriamento de 1,16 W por grau-litro. Para resfriar 10kW, você precisa de 11600 graus-litro; a maioria dos computadores roda em torno de 32 ° C. Se a água subterrânea começasse a 12 ° C, seria um aumento de 20 ° C (assumindo uma eficiência irreal de 100%), então 11600l-C ÷ 200C = 580l (minha estimativa de 650l é mais realista). Seu número de 500 watts não significa nada sem diferencial de temperatura e vazão. Por exemplo, se você usar uma bomba de calor (Peltier, evap, refrigerante), poderá aumentar o diferencial de temperatura, mas terá que pagar pela eletricidade para executá-lo também.
Chris S
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TomTom - I muito quase comprei um monte de HP MCS prateleiras refrigeradas a água para um projeto de alguns anos atrás, mas escolheu para data center mudança em seu lugar.

Não é exatamente barato, mas eles apoiam isso em termos de confiabilidade, por exemplo, ficam felizes por você colocar o material de integridade deles. Ele pode lidar com ~ 36Kw por rack a propósito.

Só queria que você estivesse ciente dessas coisas, pois elas não saem exatamente do site delas.

Chopper3
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Sim, especialmente a HP;) Ainda existem alguns por aí - e eu acho que o cooler lateral é o melhor. Avaliando atualmente as abordagens. A minha pergunta principal não é o lado do servidor, que é basicamente como despejar o calor;)
TomTom
Há um data center no leste de Londres que usamos que tem algum tipo de maneira maluca de fazer isso no caso de uma falha grave de CA - eles têm um grande lago entre os prédios cheios de muita água da chuva regular. No caso de falha de corrente alternada, eles podem, de alguma forma, direcionar o calor através dele, não sabem os detalhes, mas não é um pequeno lago, talvez 100m x 10m?
Chopper3
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Bem, a casa tem um canto nas costas para águas residuais de banheiros etc. - que não está mais em uso. Eu poderia pagar algumas pessoas para limpá-lo e instalar um tanque lá para a água da chuva. Concordado;) Na verdade, a água da chuva também pode reduzir significativamente a fatura da água;)
TomTom
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Não consigo responder a todas as perguntas que você fez, mas há um host que baseou quase toda a sua estratégia no resfriamento a base de água, que é a OVH . Todos os seus servidores são refrigerados a água, o que lhes permite oferecer preços interessantes. Se bem me lembro das estatísticas, elas são a maior empresa de hospedagem na Europa e a quinta no mundo. Então, sim, pode funcionar.

É simples? Não. Eles fabricam a maioria de seus equipamentos de refrigeração a água, o que induz custos iniciais elevados. No entanto, leva a uma grande eficiência energética.

Você pode reutilizar a água aquecida? Não tenho tanta certeza, pois você não quer que a água fique com temperatura muito alta, pois perderá sua eficiência para resfriar seus servidores.

Antoine Benkemoun
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O LRZ tem um grande cluster de HPC resfriado a água quente e eles estão fazendo esse tipo de recuperação de calor residual.

O SuperMUC usa uma nova e revolucionária forma de resfriamento a água quente desenvolvida pela IBM. Componentes ativos como processadores e memória são resfriados diretamente com água que pode ter uma temperatura de entrada de até 40 graus Celsius. O "Refrigeração Líquida a Alta Temperatura", juntamente com o software do sistema muito inovador, promete reduzir o consumo de energia do sistema. Além disso, todos os edifícios da LRZ serão aquecidos reutilizando essa energia.

Mais informações em http://www.lrz.de/services/compute/supermuc/systemdescription/

physicsgeekn
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