Уникальный подход HoMEDUCS к охлаждению модульных центров обработки данных

Джо Милан | 25 июля 2023 г.

С развитием искусственного интеллекта и 5G, проблемами конфиденциальности и продолжающимся расширением Интернета вещей существует постоянно растущий спрос на периферийные вычисления. Модульные центры обработки данных становятся все более популярными для удовлетворения этого спроса, поскольку их можно быстро развернуть в удаленных районах, а также дополнить традиционные центры обработки данных.

Однако одной из основных проблем для всех центров обработки данных является потребление энергии и воды (особенно на охлаждение, на которое приходится до 40% энергопотребления центров обработки данных), что сделало их предметом первых полос новостей.

Связанный: Рабочие нагрузки искусственного интеллекта стимулируют конкуренцию среди сетевых чипов

В феврале 2023 года выяснилось, что центр обработки данных Google использует четверть воды города Орегона, и, согласно исследованию Технологического института Вирджинии, проведенному в 2021 году, «одна пятая часть прямого водного следа серверов центров обработки данных приходится на умеренный или высокий уровень воды». напряженные водоразделы». Большая часть этой воды используется для испарительного охлаждения, что становится проблемой в условиях исторической засухи, переживаемой на юго-западе США.

Для модульных центров обработки данных охлаждение является особенно важной проблемой из-за их ограниченного пространства и возможности развертывания в удаленных местах, требующих жидкостного погружного охлаждения с использованием энергоемких чиллеров или испарительного охлаждения, забираемого из системы водоснабжения.

По теме: Устойчивость центров обработки данных в 2023 году: главные новости на данный момент

В мае Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства энергетики США (ARPA-E) объявило о своей программе «Операции охлаждения, оптимизированные для скачков в энергетике, надежности и сверхэффективности выбросов углерода для систем обработки информации» (COOLERCHIPS), которая финансирует проекты по снижению воздействия на окружающую среду. влияние центров обработки данных путем разработки «высокоэффективных и надежных технологий охлаждения».

Основная цель проекта, по словам доктора Питера де Бока, программного директора COOLERCHIPS, состоит в том, чтобы найти «путь трансформации к более энергоэффективным центрам обработки данных и вычислениям» в рамках более широкой надежды на сокращение выбросов углекислого газа, чтобы, как сказала министр энергетики США Дженнифер М. Грэнхолм, «победить изменение климата и достичь нашего экологически чистого энергетического будущего».

Одним из финансируемых проектов, который показывает особые перспективы в области охлаждения модульных центров обработки данных, является проект Калифорнийского университета Дэвиса «Целостные модульные энергоэффективные решения для направленного охлаждения» (HoMEDUCS).

Вместо того, чтобы пытаться добиться лучшего охлаждения с помощью одного элемента или простого обновления предыдущих методов охлаждения, проект HoMEDUCS внедряет ряд значительных улучшений во всю модульную систему охлаждения центра обработки данных, начиная с основного принципа того, что действительно необходимо охлаждать. .

Дата-центр HoMEDUCS в рабочем режиме (с разрешения команды UC Davis HoMEDUCS)

В отличие от офисов, в которых комфортная температура составляет 68–76 градусов по Фаренгейту (20–24,4 градуса по Цельсию) — согласно рекомендациям OSHA, — компьютерные чипы выдерживают гораздо более высокие температуры (158–176 градусов по Фаренгейту/70–80 градусов по Цельсию). (Это факт, который все мы узнаем от горячих ноутбуков, иногда вызывающих серьезные ожоги). Компьютерные чипы могут выдерживать температуры, которых даже в самые жаркие дни Юго-Запад США не достигает.

Сосредоточив внимание на этой идее, руководитель проекта HoMEDUCS доктор Винод Нараянан говорит: «Если у вас есть компьютерный чип, температура которого составляет 80 градусов по Цельсию, даже если температура окружающей среды на открытом воздухе составляет 40 градусов по Цельсию (104 градуса по Фаренгейту)… это [ разницу температур] можно использовать для отвода тепла от чипа». Проект охлаждения HoMEDUCS направлен на извлечение и рассеивание тепла от чипа в окружающий воздух, начиная с прямого жидкостного охлаждения чипа.

HoMEDUCS использует конструкцию охлаждающей пластины, которая отличается от других конструкций холодных пластин своей уникальной конструкцией каналов для жидкости, ориентированной на меньшие масштабы и отличающейся геометрией, которая улучшает теплопередачу при одновременном уменьшении перепада давления, тем самым уменьшая мощность перекачки, необходимую для жидкости холодной пластины (пропиленгликоля). ).