Mengapa pendingin air pusat data tidak tersebar luas?

Dari apa yang saya baca dan dengar tentang pusat data, tidak terlalu banyak ruang server yang menggunakan pendingin air, dan tidak ada pusat data terbesar yang menggunakan pendingin air (koreksi saya jika saya salah). Selain itu, relatif mudah untuk membeli komponen PC biasa menggunakan pendingin air, sementara server rak berpendingin air hampir tidak ada.

Di sisi lain, menggunakan water can mungkin (IMO):

1. Kurangi konsumsi daya pusat data besar, terutama jika memungkinkan untuk membuat fasilitas pendingin langsung (yaitu fasilitas tersebut terletak di dekat sungai atau laut).

2. Kurangi kebisingan, sehingga tidak terlalu menyakitkan bagi manusia untuk bekerja di pusat data.

3. Kurangi ruang yang dibutuhkan untuk server:

   • Pada tingkat server, saya membayangkan bahwa di server rack dan blade, lebih mudah untuk melewatkan tabung pendingin air daripada membuang ruang untuk memungkinkan udara masuk ke dalam,
   • Pada tingkat pusat data, jika masih diperlukan untuk menjaga lorong antara server untuk akses pemeliharaan ke server, ruang kosong di bawah lantai dan pada tingkat langit-langit yang digunakan untuk udara dapat dihilangkan.

Jadi mengapa sistem pendingin air tidak tersebar luas, baik pada tingkat pusat data, maupun pada tingkat server rak / blade?

Apakah karena:

• Pendinginan air hampir tidak berlebihan di tingkat server?

• Biaya langsung fasilitas pendingin air terlalu tinggi dibandingkan dengan pusat data biasa?

• Sulit untuk mempertahankan sistem seperti itu (secara teratur membersihkan sistem pendingin air yang menggunakan air dari sungai tentu saja jauh lebih rumit dan mahal daripada hanya menyedot debu membersihkan kipas angin)?

Air + Listrik = Bencana

Pendinginan air memungkinkan kerapatan daya lebih besar daripada pendinginan udara; jadi cari tahu penghematan biaya kepadatan tambahan (kemungkinan tidak ada kecuali Anda sangat dibatasi ruang). Kemudian hitung biaya risiko bencana air (katakanlah 1% * biaya fasilitas Anda). Kemudian lakukan perbandingan risiko-hadiah sederhana dan lihat apakah itu masuk akal untuk lingkungan Anda.

Jadi saya akan memecahkan jawaban saya di bagian serveral:

• Sifat fisik air versus udara dan minyak mineral
• Risiko penggunaan air dan pengalaman buruk historis
• Total biaya pendinginan pusat data
• Kelemahan sistem pendingin cairan klasik

Sifat fisik air dibandingkan dengan yang lain

Pertama, beberapa aturan sederhana:

• Cairan dapat mengangkut lebih banyak panas daripada gas
• Menguapkan ekstrak cair lebih banyak panas (digunakan dalam lemari es)
• Air memiliki sifat pendinginan terbaik dari semua cairan.
• Ekstrak cairan yang bergerak jauh lebih baik daripada cairan yang tidak bergerak
• Aliran turbulen membutuhkan lebih banyak energi untuk dipindahkan tetapi mengekstraksi panas jauh lebih baik daripada aliran laminar.

Jika Anda membandingkan air dan minyak mineral dengan udara (untuk volume yang sama)

• minyak mineral sekitar 1500 kali lebih baik daripada udara

• air sekitar 3500 kali lebih baik daripada udara

• oli adalah konduktor listrik yang buruk di semua kondisi dan digunakan untuk mendinginkan transformator daya tinggi.

• oli tergantung pada jenisnya yang tepat adalah pelarut dan mampu melarutkan plastik
• air adalah konduktor listrik yang baik jika tidak murni (mengandung mineral ...) sebaliknya tidak
• air adalah elektrolit yang baik. Jadi logam yang bersentuhan dengan air dapat dilarutkan dalam kondisi tertentu.

Sekarang beberapa komentar tentang apa yang saya katakan di atas: Perbandingan dilakukan pada tekanan atmosfer. Dalam kondisi ini air mendidih pada 100 ° C yang berada di atas suhu maksimum untuk prosesor. Jadi saat pendinginan dengan air, air tetap cair. Pendinginan dengan senyawa organik seperti minyak mineral atau freon (apa yang digunakan dalam lemari es) adalah metode pendinginan klasik untuk beberapa aplikasi (pembangkit listrik, kendaraan militer ...) tetapi penggunaan jangka panjang minyak dalam kontak langsung dengan plastik belum pernah dilakukan di sektor IT. Jadi pengaruhnya terhadap keandalan bagian server tidak diketahui (Green Evolution tidak mengatakan sepatah kata pun tentang). Membuat Anda bergerak cair itu penting. Mengandalkan gerakan alami di dalam cairan yang tidak bergerak untuk menghilangkan panas tidak efisien dan mengarahkan cairan dengan benar tanpa pipa adalah sulit. Untuk alasan-alasan ini,

Masalah teknis

Membuat pergerakan udara mudah dan kebocoran bukanlah ancaman bagi keselamatan (untuk efisiensi dengan baik). Ini membutuhkan banyak ruang dan mengkonsumsi energi (15% dari konsumsi desktop Anda pergi ke penggemar Anda)

Bergerak cair itu menyusahkan. Anda memerlukan pipa, blok pendingin (pelat dingin) yang melekat pada setiap komponen yang ingin Anda dinginkan, sebuah tangki, pompa, dan mungkin filter. Terlebih lagi, memperbaiki sistem seperti itu sulit karena Anda harus mengeluarkan cairan. Tetapi membutuhkan lebih sedikit ruang dan membutuhkan lebih sedikit energi.

Poin penting lainnya adalah banyak penelitian dan standardisasi mengenai bagaimana mendesain motherboard, desktop, dan server berdasarkan sistem berbasis udara dengan kipas pendingin. Dan desain yang dihasilkan tidak memadai untuk sistem berbasis cairan. Info lebih lanjut di formfactors.org

Risiko

• Sistem pendingin air dapat bocor jika desain Anda tidak dilakukan dengan benar. Pipa panas adalah contoh yang baik dari sistem berbasis cairan yang tidak memiliki kebocoran ( lihat di sini untuk info lebih lanjut )
• Sistem pendingin air umum hanya mendinginkan komponen panas dan karenanya masih memerlukan aliran udara untuk komponen lainnya. Jadi Anda memiliki 2 sistem pendingin dan bukan satu dan Anda menurunkan kinerja sistem pendingin udara Anda.
• Dengan desain standar, kebocoran air memiliki risiko besar menyebabkan banyak kerusakan jika bersentuhan dengan bagian logam.

Catatan

• Air murni adalah penghantar listrik yang buruk
• Hampir setiap bagian dari komponen elektronik dilapisi dengan lapisan non konduktif. Hanya bantalan solder yang tidak. Jadi, beberapa tetes air tidak berbahaya
• Risiko air dapat dikurangi dengan solusi teknis yang ada

Udara pendingin mengurangi kapasitasnya untuk menampung air (kelembaban) sehingga ada risiko kondensasi (buruk untuk elektronik). Jadi ketika Anda mendinginkan udara, Anda perlu mengeluarkan air. Ini membutuhkan energi. Tingkat kelembaban normal untuk manusia adalah sekitar 70% dari kelembaban. Jadi mungkin saja Anda perlu setelah pendinginan untuk mengembalikan air ke udara untuk orang-orang.

Total biaya pusat data

Ketika Anda mempertimbangkan untuk mendinginkan dalam pusat data, Anda harus memperhitungkan setiap bagiannya:

• Mengkondisikan udara (menyaring, menghilangkan kelembaban berlebih, menggerakkannya ...)
• Udara dingin dan panas tidak boleh bercampur jika tidak Anda menurunkan efisiensi dan ada risiko hot spot (titik yang tidak cukup dingin)
• Anda memerlukan sistem untuk mengekstraksi panas berlebih atau Anda harus membatasi kepadatan produksi panas (lebih sedikit server per rak)
• Anda mungkin sudah memiliki pipa untuk menghilangkan panas dari ruangan (untuk memindahkannya ke atap)

Biaya pusat data didorong oleh kepadatannya (jumlah server per meter persegi) dan konsumsi dayanya. (beberapa faktor lain juga masuk tetapi tidak untuk diskusi ini) Total permukaan pusat data dibagi menjadi permukaan yang digunakan oleh server itu sendiri, oleh sistem pendingin, oleh utilitas (listrik ...) dan oleh ruang servis. Jika Anda memiliki lebih banyak server per rak, Anda perlu lebih banyak pendinginan dan lebih banyak ruang untuk pendinginan. Ini membatasi kepadatan aktual pusat data Anda.

Kebiasaan

Datacenter adalah sesuatu yang sangat kompleks yang membutuhkan banyak keandalan. Statistik penyebab downtime dalam pusat data mengatakan bahwa 80% downtime disebabkan oleh kesalahan manusia.

Untuk mencapai tingkat keandalan terbaik, Anda memerlukan banyak prosedur dan tindakan keselamatan. Jadi secara historis di pusat data, semua prosedur dibuat untuk sistem pendingin udara dan air dibatasi untuk penggunaan teramannya jika tidak dilarang dari pusat data. Pada dasarnya, tidak mungkin bagi air untuk bersentuhan dengan server.

Hingga kini, tidak ada perusahaan yang mampu menyediakan solusi pendinginan air yang cukup baik untuk mengubah fakta itu.

Ringkasan

• Secara teknis air lebih baik
• Desain server dan desain pusat data tidak disesuaikan dengan pendinginan air
• Prosedur pemeliharaan dan keselamatan saat ini melarang penggunaan pendingin air di dalam server
• Tidak ada produk komersial yang cukup baik untuk digunakan di pusat data

Meskipun kami memiliki beberapa rak berpendingin air (yang sebenarnya HP, tidak tahu apakah mereka masih membuatnya) pendinginan air langsung adalah sekolah tua hari ini. Sebagian besar pusat data besar sedang dibangun dengan terowongan isap tempat Anda mendorong rak Anda, ini kemudian menarik udara sekitar dan mengeluarkan atau menangkap-untuk-menggunakan kembali panas yang dikumpulkan saat bergerak melalui peralatan. Ini berarti tidak ada pendinginan sama sekali dan menghemat banyak energi, kompleksitas dan pemeliharaan, meskipun itu membatasi sistem untuk menggunakan rak / ukuran yang sangat spesifik dan membutuhkan ruang rak cadangan untuk 'dikosongkan' di bagian depan.

Air adalah pelarut universal. Diberi cukup waktu, ia akan makan melalui SEMUANYA.

Pendinginan air juga akan menambah tingkat kompleksitas (dan mahal) yang cukup besar ke pusat data yang Anda singgung di pos Anda.

Sistem pemadaman kebakaran di sebagian besar pusat data tidak mengandung air untuk beberapa alasan yang sangat spesifik, kerusakan air dapat lebih besar daripada kerusakan akibat kebakaran dalam banyak kasus dan karena pusat data ditugaskan dengan uptime (dengan generator cadangan untuk daya, dll.) , ini berarti cukup sulit untuk memutuskan aliran listrik ke sesuatu (jika terjadi kebakaran) untuk menyemprotkan air ke dalamnya.

Jadi bisakah Anda bayangkan jika Anda memiliki beberapa jenis sistem pendingin air yang kompleks di pusat data Anda, yang menghilangkan hantu jika terjadi kebakaran ?? Astaga.

Saya pikir jawaban singkatnya adalah menambah kompleksitas. Ini bukan masalah ruang.

Jika Anda memiliki air dalam jumlah besar untuk ditangani (perpipaan, limpasan, dll.) Anda menambahkan banyak risiko ... air dan listrik tidak dapat bercampur dengan baik (atau bercampur terlalu baik, tergantung bagaimana Anda melihat Itu).

Masalah lain dengan air adalah kelembaban. Dalam skala besar, itu akan membuang semua sistem pendingin udara Anda untuk satu putaran. Lalu ada penumpukan mineral dari penguapan, dan tidak diragukan lagi banyak hal lain yang tidak saya pikirkan di sini.

air TIDAK boleh digunakan untuk pendinginan pusat data tetapi minyak mineral yang bercampur sangat baik dengan listrik. lihat http://www.datacenterknowledge.com/archives/2011/04/12/green-revolutions-immersion-cooling-in-action/

walaupun solusinya baru, teknologinya cukup lama, namun membuat jenis perubahan ini menjadi pusat data yang ada menjadi sangat sulit, karena Anda perlu mengganti rak yang ada dengan jenis rak baru ...

Disinsentif besar untuk tidak menggunakan air di pusat data adalah kenyataan bahwa sebagian besar sistem pendingin air adalah primitif. Mereka semua memerlukan koneksi cepat untuk menghubungkan server ke sumber air di rak dan itu adalah sumber kegagalan, terutama karena Anda mungkin memiliki ribuan di DC. Mereka juga membuat server lebih sulit untuk diservis dan dalam kebanyakan kasus Anda masih membutuhkan penggemar. Jadi, Anda menambah kompleksitas.

Di sisi manusia, sebagian besar manajer fasilitas menolak perubahan. Mereka sangat terampil dengan pendingin udara dan pindah ke cairan akan membuat keterampilan itu usang. Lebih jauh setiap fasilitas OEM akan menolak perubahan karena itu akan menyiratkan lini produk lengkap ulang.

Perubahan hanya akan datang dengan a) desain pendingin cair yang lebih baik dan b) undang-undang untuk memaksa perubahan

Ya, tetapi Anda membutuhkan komponen rekayasa khusus, OVH (salah satu perusahaan pusat data terbesar di dunia) menggunakan pendingin air selama lebih dari 10 tahun.

Lihat tautan ini di mana Anda dapat melihat rak mereka: http://www.youtube.com/watch?v=wrrZxmfevoE

Masalah utama bagi perusahaan klasik adalah Anda perlu melakukan R&D untuk menggunakan teknologi tersebut.

Pusat-pusat air berpendingin air sangat efisien dan menghemat biaya dalam energi asalkan Anda memiliki air murni. akan tetapi bahaya lebih besar jika mereka berhubungan dekat. 1) tingkat kelembaban / kelembaban
2) air di sekitar Listrik.

Air mungkin sebenarnya bukan cairan terbaik untuk digunakan. Seperti yang ditunjukkan, itu akan membubarkan setiap hal dari waktu ke waktu. Tentunya air memiliki kegunaan yang baik dalam aplikasi pendinginan, tetapi semua hal bukan yang terbaik. Namun minyak mineral juga ikut berperan, itu juga bukan pilihan terbaik untuk dipilih.

Tersedia minyak transfer panas khusus yang tidak korosif - tidak seperti air - dan dirancang khusus untuk digunakan sebagai cairan transfer panas. Paratherm sudah membuat berbagai macam ini.

Masalahnya adalah mengaitkan hal-hal ke penukar panas loop tertutup dan kita berbicara tentang jumlah besar.

Solusinya sudah dibuat, tetapi tidak digunakan dalam lingkungan elektronik dan berasal dari mesin pertanian. Untuk menyebutkannya, hidrolika. Ujung selang cepat adalah bukti bocor, jika karena alasan apapun mereka terputus mereka juga menutup sendiri dari ujung jantan dan betina. paling buruk satu akan memiliki tidak lebih dari 1-2 tetesan kecil setelah pemutusan.

Jadi kita bisa menghilangkan bagian itu. Merancang bagian tembaga yang tepat yang sesuai dengan setiap chip / sirkuit tunggal yang perlu didinginkan adalah tugas yang menuntut. Seperti halnya pendingin cair, setiap bagian yang perlu disingkirkan dari panas berlebih perlu ditutupi. Dibutuhkan pompa bertekanan tinggi, sensor presure, dan reduktor untuk memastikan setiap rak memiliki jumlah cairan yang tepat dan untuk mencegah kegagalan. Katup pemutus elektronik juga dibutuhkan. Ini bukan hal yang baru karena bagian-bagian ini sudah dibuat, bahkan jika untuk niat yang berbeda di tempat pertama. Banyak kipas kecil memiliki keunggulan redundansi, sehingga beberapa unit pompa diinginkan untuk mencegah kemungkinan kegagalan satu titik.

Selain itu, jika itu adalah siklus loop tertutup yang nyata, maka memindahkan fluida perpindahan panas viskositas rendah daripada sejumlah besar udara secara alami akan membayar sendiri.

Sebenarnya ada beberapa cara untuk melakukannya. Pertama-tama biaya AC dan biaya kipas akan dikurangi. Jangan pernah meremehkan biaya-biaya itu. Bahkan kipas kecil dapat mengambil daya beberapa watt dan kipas gagal setelah beberapa saat. Sebuah pompa hidrolik dapat berjalan - mengingat tekanan rendah yang terlibat dalam aplikasi ini - secara harfiah selama bertahun-tahun 24/7, menggantikan sejumlah besar penggemar. Selanjutnya, chip tingkat server mampu menahan penyalahgunaan, dan dapat berjalan pada suhu yang sangat tinggi dibandingkan dengan barang-barang desktop. Meski begitu jaga mereka tetap dingin dan umur yang diharapkan akan lebih lama yang tidak pernah diremehkan mengingat harga barang-barang ini. Penyaringan udara untuk mencegah debu dan kelembaban tidak akan dibutuhkan lagi.

Faktor ini jauh melebihi kelemahan dari jenis teknologi pendingin ini. Namun, investasi awal lebih tinggi. Tentunya solusinya dapat menyediakan pengaturan server dengan kepadatan lebih tinggi, tetapi saat ini investasi tidak dipertimbangkan oleh pusat data. Membangun kembali solusi pendinginan yang ada akan membutuhkan waktu, dan waktu adalah uang. Servis juga akan sangat mudah karena heatsink yang besar tidak diperlukan, juga bukan penggemar. Berkurangnya jumlah titik kegagalan potensial (setiap kipas adalah salah satunya) adalah hal yang perlu diingat, juga pompa yang berlebihan dapat masuk tanpa ada interaksi dari operator. Juga penggemar membuat panas sendiri. Pertimbangkan sebuah unit dengan 20 kipas di dalam masing-masing hanya menghasilkan tidak lebih dari 5 watt. Hasil akhirnya akan menjadi 100 watt panas untuk menghilangkan entah bagaimana. Pompa dan motor penggerak juga akan menghasilkan panas, tetapi tidak di dalam unit rak. Agak dipisahkan dan terisolasi dari sistem target. Jika terjadi korsleting, katakanlah elemen aktif yang mensuplai daya lebih pendek, pendinginan cair semacam ini sebenarnya dapat menggerakkan panas yang cukup dan karenanya mengurangi kemungkinan penyebaran api. Memindahkan udara segar di dekat api bukanlah ide terbaik. Bagian plastik juga meleleh dan bagian plastik mudah terbakar. Cairan transfer panas akan dengan senang hati beroperasi pada suhu di mana kipas akan mencair berpotensi memberikan peluang bagi sumber korsleting lain. Bagian plastik juga meleleh dan bagian plastik mudah terbakar. Cairan transfer panas akan dengan senang hati beroperasi pada suhu di mana kipas akan mencair berpotensi memberikan peluang bagi sumber korsleting lain. Bagian plastik juga meleleh dan bagian plastik mudah terbakar. Cairan transfer panas akan dengan senang hati beroperasi pada suhu di mana kipas akan mencair berpotensi memberikan peluang bagi sumber korsleting lain.

Jadi pendinginan cairan akan berbahaya? Saya pikir dari sudut pandang keamanan, tumpukan penggemar kecil jauh lebih berbahaya. Dari sudut pandang umur, pendingin cairan jauh lebih disukai menurut saya. Satu-satunya kelemahan adalah pelatihan staf dan investasi awal. Selain itu itu adalah solusi yang jauh lebih layak yang membayar dengan baik bahkan di pertengahan

Ini bekerja sangat baik tetapi mahal dan memakan waktu untuk mengatur ribuan mesin dan membutuhkan banyak ruang. Plus itu tidak perlu. Rig permainan memiliki cara untuk banyak dikemas untuk berdekatan. Apa pun dengan ventilasi yang baik akan baik-baik saja dengan aliran udara 70f yang bagus bahkan berjalan 100% yang hampir tidak pernah mereka lakukan.