Hlađenje data centara (1. dio): Vodom, zrakom, uranjanjem

Kako tehnologija, internetski promet i radna opterećenja koja zahtijevaju više energije zahtijevaju više računalnih resursa, tako raste i potražnja za data centrima. Nedavno izvješće Data Center Trends 2023 donijelo je mnoge zanimljive uvide. Glavni među njima bio je opći trend da će potražnja nastaviti rasti za 15 posto godišnje.

Ova povećana upotreba dovodi do zabrinutosti u pogledu održivosti. Data centri već koriste 1,5 posto globalne potrošnje električne energije, što njihove operatore čini ključnim igračem u lovu na nultu potrošnju. Poboljšanje energetske učinkovitosti predstavlja mnoge izazove za industriju data centara — ali također i uzbudljive prilike za inovacije.

Srž ovog izazova leži u implementaciji učinkovitih i održivih rješenja za hlađenje. Prosječni moderni data centar koristi oko 40 posto svoje snage za hlađenje.

U pripremi su mnoge nove tehnike koje obećavaju, no danas se uobičajeno koristi nekoliko metoda hlađenja:

• Zračno hlađenje

Zračno hlađenje koristi klima uređaj, ventilatore i otvore za cirkulaciju okolnog zraka, izbacujući vrući zrak koji proizvodi računalna oprema. To je najtradicionalnija metoda i čini osnovu za mnoge strategije hlađenja podatkovnih centara. Nudi pouzdane razine performansi i pogodna je za različite vrste data centara, no ima potencijal velike potrošnje energije, posebno za objekte u toplijim klimatskim uvjetima.

• Hlađenje tekućinom

Tehnologije tekućeg hlađenja pojavile su se u novije vrijeme kao popularno rješenje, a gotovo 40 posto data centara koristi ih na neki način. Sustavi tekućeg hlađenja koriste rashladne tekućine koje cirkuliraju kroz mrežu cijevi, odvodeći toplinu dalje od IT opreme. Mogu biti posebno učinkoviti za hlađenje poslužitelja visoke gustoće.

Obično nude superiorno uklanjanje topline u usporedbi s hlađenjem zrakom, no mogu koristiti velike količine lokalne vode, a propuštanje rashladne tekućine može biti nepovoljno za okoliš ako se ne riješi na odgovarajući način

Digital Realty je nedavno otvorio novi pariški centar s posebnim naglaskom na energetsku učinkovitost. Rješavajući problem gravitacije podataka, čvorište La Courneuve uključuje izravno hlađenje tekućinom, fokusirajući se na potrebe performansi uz minimaliziranje emisija. Ovo vrhunsko rješenje za hlađenje tekućinom jamči optimalno korištenje energije i donosi ekonomske prednosti za klijente.

• Hlađenje uranjanjem

Kod hlađenja uranjanjem, ili potapanjem, IT komponente su izravno uronjene u dielektrične tekućine koje hlade upijanjem topline. Poslužitelji se drže u nevodljivim, upijajućim tekućinama koje omogućuju učinkovito upravljanje toplinom.

Hlađenje uranjanjem može omogućiti vrlo učinkovito upravljanje temperaturom i značajno smanjiti potrošnju energije, no nije prikladno za sve vrste data centara te donosi potencijalne rizike povezane s curenjem. Također, još uvijek je skupo i zahtjevno za implementaciju

• Hlađenje isparavanjem

Hlađenje isparavanjem koristi ventilatore za uvlačenje vanjskog zraka, hladeći ga prije nego što se iskoristi za hlađenje opreme. Koristeći prirodni fenomen isparavanja vode, ova metoda na učinkovit način odvodi toplinu iz zraka.

Nudi pouzdano hlađenje kada se koristi u odgovarajućim klimatskim uvjetima i u određenim okolnostima može biti učinkovitije od tradicionalnog hlađenja zrakom, no učinak se smanjuje ako su uvjeti nepovoljni te ovisi o dostupnosti i kvaliteti vode.

• Slobodno hlađenje

Ovaj sustav kapitalizira vanjske uvjete, prvenstveno hladniji vanjski zrak ili vodu. Hlađenje data centara korištenjem slobodnog zraka zaobilazi tradicionalne mehanizme hlađenja kada vanjski uvjeti to dopuštaju. Omogućuje učinkovito hlađenje kada su vanjske temperature povoljne i uklanja potrebu za mehaničkim hlađenjem, donoseći goleme uštede energije. Ograničeno je na regije s hladnijom klimom ili hladnim godišnjim dobima i u nekim slučajevima traži postojanje pričuvnih rješenja.

Prilikom projektiranja data centra, projektanti će osim na odabir hlađenja pripaziti i na druge stvari koje imaju učinak na upravljanje temperaturom, a time i potrošnjom energije:

• Konfiguraciju po hladnim i toplim prolazima: serverski rackovi smještaju se tako da je ulaz zraka uvijek okrenut na jednu stranu, a izlaz na drugu, stvarajući izmjenične tople i hladne prolaze. To osigurava da je hladan zrak potreban za hlađenje uvijek hladan i da ne dolazi do miješanja toplog i hladnog zraka.
• Upravljanje tijekom zraka: optimiziranjem tijeka zraka kroz prolaze i barijere osigurava se da u data centru ne postoje područja sa stacionarnim zrakom, čime se smanjuje broj toplih točaka.
• Dizajn unutar sigurnosnih granica: moderna hardverska oprema može izdržati puno toga. Pravilan dizajn osigurava da se oprema ne hladi pretjerano, što smanjuje troškove.
• Automatizirani nadzor: sustavi senzora, Internet-of-things i automatizirani sustavi pomažu uočiti problematične pojave prije nego što one uzrokuju probleme, što znatno smanjuje troškove popravaka.
• Kontrolu vlažnosti: ključan dio u svakom data centru, budući da previsoka vlažnost može oštetiti opremu, a preniska dovodi do pojave opasnog statičkog elektriciteta.

Ovisno o geografskoj poziciji data centra, njegovoj veličini, gustoći servera i drugim parametrima, projektanti će prilikom projektiranja odabrati jedan ili više od ovih načina. Način hlađenja moguće je promijeniti čak i u postojećim data centrima, no takvi projekti se zbog visokih troškova izvode isključivo ako postoji jasan dokaz ekonomske isplativosti.