Opções de refrigeração líquida para data centers

Os operadores de data center estão avaliando as opções de refrigeração líquida à medida que os aplicativos de computação de processamento intensivo crescem. A previsão é que o mercado de refrigeração líquida alcance os US$ 3 bilhões até 2026, uma vez que as organizações adotam mais serviços de cloud, usam inteligência artificial (IA) para potencializar analytics avançadas e a tomada de decisões automatizada e possibilitam aplicativos de blockchain e criptomoeda.

Atualmente, os data centers suportam requisitos de energia em rack acima de 20 quilowatts (kW), mas o mercado caminha para os 50 kW ou mais. As unidades de processamento central (CPUs) e as unidades de processamento gráfico (GPUs) de geração mais recente possuem propriedades de densidade térmica muito maiores do que as arquiteturas da geração anterior. Além disso, os fabricantes de servidores estão colocando mais CPUs e GPUs em cada rack, para atender à demanda acelerada por computação de alto desempenho e aplicativos de IA.

O processamento a ar está agora mostrando seus limites. Os sistemas de refrigeração a ar simplesmente não conseguem refrigerar esses racks de alta densidade de uma maneira eficiente e sustentável.

Como resultado, os operadores de data center estão investigando suas opções de refrigeração líquida. A refrigeração líquida aproveita as propriedades de transferência térmica maiores da água ou de outros fluidos para manter a refrigeração eficiente e econômica de racks de alta densidade e pode ser até 3.000 vezes mais eficiente que o ar. Comprovada há muito tempo para aplicativos de mainframe e jogos, a refrigeração líquida está se expandindo para a proteção de servidores montados em rack em data centers em todo o mundo.

A Vertiv criou uma ampla gama de recursos para ajudá-lo a entender os desafios, oportunidades e requisitos técnicos que a refrigeração líquida apresenta. Esses recursos ajudarão você a decidir como aplicar e expandir o uso da refrigeração líquida para todo o espaço ocupado de seu data center.

Com que velocidade estamos nos aproximando do ponto de inflexão para data centers com refrigeração líquida?

Refrigeração líquida versus refrigeração a ar: Como os sistemas de gerenciamento térmico estão evoluindo

Entendendo as opções e o desempenho da refrigeração líquida

Os operadores de data center estão buscando um entre três caminhos, quando se trata de refrigeração líquida. Estão desenvolvendo data centers somente com líquido, protegendo instalações refrigeradas a ar da obsolência com uma nova infraestrutura que suportará racks de refrigeração líquida no futuro ou integrando a refrigeração líquida nas instalações atuais refrigeradas a ar que não possuem a infraestrutura para suportá-la. A maioria provavelmente escolherá o último caminho para ganhar uma capacidade que atenda às necessidades de negócios no curto prazo e forneça retorno rápido sobre o investimento.

A instalação de refrigeração líquida pode ser complicada. As equipes de data center deverão trabalhar com um parceiro para considerar os principais problemas, incluindo requisitos de encanamento, distribuição de refrigeração, capacidade de equilíbrio, estratégias de mitigação de riscos e sistemas de rejeição de calor.

Suas opções para refrigeração líquida incluem:

• Trocadores de calor de porta traseira – Trocadores de calor passivos ou ativos substituem a porta traseira do rack de equipamentos de TI por um trocador de calor a líquido. Esses sistemas podem ser usados em conjunto com sistemas de refrigeração a ar para refrigerar ambientes com densidades de rack mistas.

• Refrigeração líquida direto no chip – As placas frias diretas no chip ficam sobre os componentes geradores de calor da placa para extrair o calor por meio de placas frias monofásicas ou unidades de evaporação bifásicas. Essas tecnologias de refrigeração podem remover cerca de 70 a 75% do calor gerado pelo equipamento no rack, deixando 25 a 30% que deverão ser removidos por sistemas de refrigeração a ar.

• Refrigeração por imersão – Sistemas de refrigeração por imersão monofásicos e bifásicos submergem servidores e outros componentes no rack em líquido ou fluido dielétrico termicamente condutor, eliminando a necessidade de refrigeração a ar. Essa abordagem maximiza as propriedades de transferência térmica do líquido e é a forma com a maior eficiência energética de refrigeração líquida do mercado.

Requisitos de manutenção da refrigeração líquida

O maior obstáculo para o crescimento da refrigeração líquida até hoje tem sido a preocupação dos operadores de data center com os riscos associados à movimentação de líquido para o rack. Os sistemas de refrigeração líquida que estão sendo implantados hoje minimizam o risco de danos ao equipamento limitando o volume de fluidos distribuído e integrando tecnologia de detecção de líquido nos componentes do sistema e em locais essenciais do sistema de tubulação.

Quando fluidos dielétricos são usados, o risco de danos ao equipamento devido a vazamentos é removido, mas o alto custo desses fluidos justifica a inclusão de sistemas de detecção de vazamentos semelhantes aos usados em sistemas à base de água. A leitura do artigo do The Open Compute Project, Leak Detection and Integration (Integração e detecção de vazamento), é recomendada para qualquer pessoa que pretenda usar líquido em seu data center

Onde quer que você esteja em sua jornada de refrigeração líquida, a Vertiv oferece soluções e serviços para ajudá-lo a alcançar suas metas de negócios e requisitos técnicos.

Como líder global em gerenciamento térmico, a Vertiv traz uma abordagem holística à refrigeração líquida. Nossas soluções são baseadas em anos de pesquisa e desenvolvimento em colaboração com as universidades parceiras do Center for Energy-Smart Electronic Systems (ES2), The Green Grid and Open Compute Project e Green Revolution Cooling.

Através desses esforços e de nosso programa intensivo de P&D em refrigeração líquida, a Vertiv acompanha os requisitos em constante mudança dos clientes. Oferecemos um portfólio de soluções que suportam refrigeração híbrida a ar e líquida, assim como data centers que operam totalmente com refrigeração líquida, incluindo:

• Unidades de distribuição de líquido de arrefecimento (CDUs) e resfriadores internos projetados para proporcionar soluções completas de infraestrutura para refrigeração líquida de data centers

• Trocadores de calor ativos e passivos de porta traseira

• Sistemas de refrigeração por imersão inovadores e eficientes

• Sistemas de rejeição de calor projetados para funcionar com CDUs e resfriadores de refrigeração líquida

• Soluções de modernização que permitem que equipamentos com refrigeração a ar sejam modificados para ser compatíveis com a refrigeração líquida

• Práticas e serviços estabelecidos para comissionamento, inicialização e operação de infraestrutura de refrigeração líquida