ИММЕРСИОННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ В ДАТА-ЦЕНТРАХ

ТЕХНОЛОГИЯ, ПРЕИМУЩЕСТВА И ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Иммерсионное охлаждение — это передовая технология охлаждения, в которой серверы и электронные компоненты полностью погружаются в специальную диэлектрическую жидкость с высокой теплопроводностью и устойчивостью к электрическим зарядам. Основное отличие этой технологии от традиционного воздушного охлаждения заключается в том, что охлаждающая жидкость гораздо эффективнее передает тепло от оборудования, позволяя избежать использования больших вентиляторов и системы кондиционирования воздуха.

ТИПЫ ИММЕРСИОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ
1. Однофазное иммерсионное охлаждение: серверы погружаются в жидкость, которая, нагреваясь, циркулирует через теплообменник, где охлаждается и возвращается к оборудованию. Температура жидкости остается ниже точки кипения.
2. Двухфазное иммерсионное охлаждение: жидкость закипает при относительно низкой температуре, поглощая тепло от оборудования. Пары жидкости затем конденсируются на охлаждающем радиаторе и возвращаются в жидкое состояние, снова омывая оборудование.
Для погружения оборудования часто используются фторсодержащие жидкости, такие как 3M Novec и Fluorinert, которые обладают высокой теплопроводностью и химической стабильностью. Эти жидкости позволяют эффективно удалять тепло даже в условиях интенсивной работы высокопроизводительных серверов, характерных для дата-центров, обслуживающих задачи машинного обучения и искусственного интеллекта.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИММЕРСИОННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ В ДАТА-ЦЕНТРАХ
Иммерсионное охлаждение предлагает целый ряд преимуществ, которые делают его перспективной технологией для современных дата-центров:
1. Повышение энергетической эффективности: Иммерсионное охлаждение достигает показателя PUE (Power Usage Effectiveness) до 1.05, что заметно лучше стандартных систем воздушного охлаждения, где этот показатель часто превышает 1.5. Это означает, что практически вся потребляемая энергия расходуется на работу серверов, а не на их охлаждение.
2. Сокращение эксплуатационных затрат: Обычные системы охлаждения требуют использования больших вентиляторов, кондиционеров и дополнительных инфраструктур для отвода тепла. Однофазное иммерсионное охлаждение, напротив, работает с меньшим числом подвижных частей, что снижает затраты на техническое обслуживание и продлевает срок службы оборудования.
3. Плотность и производительность: Благодаря эффективной теплоотдаче, обеспечиваемой жидкостью, компании могут размещать больше серверов на единицу площади, что увеличивает плотность оборудования и позволяет ЦОД справляться с более высокими нагрузками. Это особенно важно для гипермасштабных центров обработки данных, таких как те, что управляются компаниями в области больших данных и искусственного интеллекта.
4. Продление срока службы оборудования: иммерсионное охлаждение защищает серверы от воздействия пыли, влаги и колебаний температуры, что положительно сказывается на долговечности и надежности оборудования.
5. Снижение уровня шума: в отличие от традиционного охлаждения, где используются крупные вентиляторы, иммерсионное охлаждение не производит значительных шумов, что важно для дата-центров, расположенных вблизи жилых районов.
6. Экологичность и снижение выбросов углекислого газа: Поскольку иммерсионное охлаждение уменьшает потребность в традиционных системах кондиционирования, оно помогает существенно снизить углеродный след дата-центра. По оценкам, благодаря сокращению энергозатрат на охлаждение, эта технология позволяет уменьшить выбросы CO₂ на десятки процентов по сравнению с воздушным охлаждением.

Volcano Engine

Эксперимент проведённый для ByteDance, показал, что иммерсионное охлаждение снижает PUE и позволяет экономить на охлаждении до 50% в сравнении с традиционным воздушным охлаждением.

ПРИМЕРЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
Некоторые из ведущих мировых компаний активно внедряют или тестируют иммерсионное охлаждение в своих дата-центрах:
- Microsoft тестирует однофазное иммерсионное охлаждение в своих дата-центрах для поддержки более интенсивных вычислительных задач и повышения энергоэффективности.
- Alibaba Cloud применяет иммерсионное охлаждение в гипермасштабных ЦОД для улучшения производительности оборудования.
- Tencent и Baidu также активно используют иммерсионное охлаждение, чтобы справляться с возрастающими требованиями обработки данных.
- ByteDance (владельцы TikTok) используют решение Volcano Engine с иммерсионным охлаждением для своих центров обработки данных, улучшая энергопотребление и тепловую эффективность.
Эти примеры показывают, что лидеры отрасли уже принимают эту технологию в эксплуатацию, что подтверждает ее актуальность и значимость.

ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ В СРАВНЕНИИ С ВОЗДУШНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ
В эксперименте компании Green Revolution Cooling (GRC) также был продемонстрирован экономический эффект: в условиях использования иммерсионного охлаждения затраты на охлаждение серверов были уменьшены на 90% по сравнению с воздушным охлаждением. Это связано с тем, что теплопередача в жидкости позволяет быстрее и эффективнее снижать температуру оборудования, что особенно важно для высоконагруженных дата-центров.

Кроме того, иммерсионное охлаждение позволяет снизить эксплуатационные расходы за счет продления срока службы оборудования, уменьшения числа отказов и затрат на техническое обслуживание. Однофазные системы иммерсионного охлаждения особенно привлекательны с экономической точки зрения, так как не требуют сложной инфраструктуры, необходимой для двухфазных решений, и могут быть использованы в гипермасштабных ЦОД, не вызывая перегрузки системы охлаждения.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Иммерсионное охлаждение представляет собой инновационное решение для современных дата-центров, которое решает сразу несколько задач, стоящих перед индустрией: снижает потребление энергии, повышает плотность оборудования и продлевает срок его службы. Данная технология особенно актуальна в условиях роста нагрузок, связанных с развитием технологий машинного обучения и искусственного интеллекта.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
- Иммерсионное охлаждение снижает расходы на электроэнергию и эксплуатацию, улучшая PUE и снижая углеродный след.
- Повышение плотности размещения серверов делает иммерсионное охлаждение привлекательным для гипермасштабируемых дата-центров.
- Защита от внешних факторов и повышение срока службы оборудования делают технологию выгодной с точки зрения долговременных инвестиций.

Таким образом, внедрение иммерсионного охлаждения может стать важным шагом в сторону устойчивого развития и повышения эффективности дата-центров.