Tive o privilégio de liderar o mais recente webcast da Vertiv da série Engineer's Frontier, com Sandro Gatto, Gerente de Desenvolvimento de Negócios da Vertiv para chillers, e falar sobre a transição dos data centers refrigerados a Ar para os refrigerados a Líquido. Com cada vez mais densidade nos hardwares de TI e maior preocupação com a sustentabilidade, esperamos um aumento no interesse pela implementação de tecnologias de refrigeração líquida.
Tendências na Potência de TI
A Inteligência Artificial (IA), Automação, HPC (Computação de Alta Performance) e o Aprendizado de Máquina aumentam a demanda por processamento, resultando em maiores densidades de calor por chip. Isso contribui para que os servidores gerem mais calor que precisa ser removido, e em algumas aplicações o calor gerado atinge um nível tal que a refrigeração a ar não é suficiente para possibilitar refrigeração suficiente para esses racks de alta densidade.
Há diversas opções em termos de tecnologias para gerenciamento térmico a serem consideradas dependendo dos requisitos do design dentro de uma faixa específica de densidades dos racks. À medida que as densidades chegam perto ou ultrapassam 30 quilowatts (kW), a refrigeração a ar pode não ser adequada para manter a temperatura de trabalho do processador (temperatura do invólucro) e a refrigeração líquida torna-se a única opção para remover calor de forma eficiente.
Isso se deve às propriedades de condução de calor dos líquidos, que são mais eficazes para a transferência de calor a partir do chip, o que pode ser feito através dos métodos Direto ao Chip (D2C) ou Refrigeração por Imersão.
Eficiência
A refrigeração líquida é a forma mais eficiente de refrigerar o data center por dois motivos:
-
A temperatura de fornecimento do fluido sendo usado pode ser elevada para manter as condições operacionais do processador, sem aumentar a energia no ventilador já que a refrigeração é direcionada aos componentes mais quentes, normalmente o processador. Reconhecemos que a transferência de calor entre o processador e a placa fria é muito mais eficiente do que a transferência de calor entre o processador e o ar ao redor – o que é o caso de um sistema de refrigeração tradicional a ar - beneficiando, portanto, a eficiência geral do data center.
-
A temperatura da água de retorno dos racks, sendo maior em comparação com a refrigeração tradicional a ar, pode possibilitar a recuperação de calor de forma mais eficiente do que nos data centers refrigerados a ar.
Com o constante aumento de aplicações necessitando de maior potência de computação, haverá uma mudança para tecnologias inovadoras de gerenciamento térmico de forma a melhor administrar essas densidades de potência mais altas. Acreditamos que diversos data centers introduzirão sistemas térmicos híbridos, incluindo tanto refrigeração a ar quanto a líquido.
Tecnologias de Refrigeração Líquida
A transição para dar suporte a um sistema de refrigeração líquida Direta ao Chip é parecida com o que estamos familiarizados em um rack padrão, com a diferença sendo que o design do rack incluiria um manifold para distribuir o líquido de trabalho para o equipamento de TI (ITE) habilitado para refrigeração Direta ao Chip. A tubulação dentro do rack será correspondente aos manifolds para distribuição de líquido na fila, para entregar o líquido para o rack, tudo controlado por uma Unidade de Distribuição de Refrigeração (CDU). Fazer essa provisão requer mudanças no espaço técnico do prédio, o que demanda um planejamento adequado.
Um sistema de refrigeração por imersão requer um layout diferente para o data center, o layout padrão de racks é substituído por tanques - que são horizontais em oposição aos racks tradicionais que são verticais. Nesse formato de Data Center, o ITE é totalmente imerso em um líquido ou fluido dielétrico condutor térmico (um fluido que não seja condutor elétrico). A refrigeração por imersão é uma tecnologia promissora, mas não está ainda completamente madura já que há falta de padrões abrangentes. Há a necessidade de aumentar a qualificação das equipes de operação dos data centers, uma vez que elas normalmente não estão familiarizadas com a tecnologia e a transferência de conhecimento necessita ser feita antes da instalação e operação.
A abordagem comum das duas tecnologias é utilizar uma CDU com trocador de calor de placas de líquido para líquido entre o TLC (Circuito de Refrigeração da Tecnologia) e o FLC (Circuito de Refrigeração do Prédio) para transferir calor entre o TLC e o FLC. O TLC tem requisitos mais rígidos em relação a limpeza e os requisitos de filtração são muito maiores do que os exigidos para o FLC.
Ambas as tecnologias podem usar um fluido monofásico ou fluidos interativos, conhecidos como fluidos bifásicos, os quais são mais eficientes já que a transferência de calor é beneficiada conforme o líquido vaporiza para um estado gasoso.
Métricas
O design de data center híbrido deve se tornar popular e, portanto, métricas se tornam importantes para medir a eficiência de todo o data center. Precisamos considerar métricas que vão além da métrica tradicional da PUE (Eficácia no Uso da Energia) para que possam ser contabilizadas as reduções no consumo de energia do ventilador que são esperadas através dos sistemas de refrigeração líquida.
Junto com nossos parceiros, a Vertiv desenvolveu um estudo mostrando diferentes métricas, como a TUE (Eficácia no Uso Total), a qual reflete a redução total de energia para o data center completo.
Leia mais sobre a métrica TUE em nosso blog: Quantifying the Impact on PUE and Energy Consumption When Introducing Liquid Cooling Into an Air-cooled Data Center (Quantificando o Impacto na PUE e no Consumo de Energia ao Introduzir a Refrigeração Líquida em um Data Center Refrigerado a Ar).
Saiba mais sobre as Unidades de Distribuição de Refrigerantes Vertiv™ Liebert® XDU, adequadas para aplicações de refrigeração no chip e na porta traseira e que são fáceis de implementar em qualquer data center com um ótimo custo-benefício.
Por fim, não esqueça de ouvir a série completa 'Engineers Frontier Consultant’s Series' para obter com os especialistas da Vertiv mais informações sobre as mais novas tecnologias.
