A medida que las aplicaciones de IA impulsan la creciente demanda de computación de alto rendimiento, los servidores están empacando más potencia de procesamiento para manejar tareas cada vez más complejas y de uso intensivo de datos. Este aumento de la energía da como resultado una mayor generación de calor, que supera los límites del enfriamiento por aire tradicional, especialmente en entornos de rack de alta densidad.
El enfriamiento líquido se ha convertido en un requisito crítico para los centros de datos modernos. Casi uno de cada cinco centros de datos (17 %) ya utiliza enfriamiento líquido, y un 61 % adicional de los equipos de operaciones están considerando su implementación. Esta tendencia refleja la confianza de la industria en la eficacia y eficiencia del enfriamiento líquido en la gestión del calor desde racks de TI de alta densidad.
Sin embargo, integrar el enfriamiento líquido en los sistemas existentes puede ser un proceso complejo. Dado que el enfriamiento líquido es una adición relativamente nueva al panorama de enfriamiento del centro de datos, superar los obstáculos de esta transición sigue siendo un desafío.
Explore las ventajas del enfriamiento líquido, las consideraciones clave para una implementación exitosa y los servicios disponibles para ayudarlo a explorar las complejidades de agregar esta tecnología a su estrategia de enfriamiento del centro de datos.
Ventajas del enfriamiento líquido
1. Disipación de calor mejorada: el enfriamiento líquido utiliza las capacidades de transferencia térmica más altas del agua u otros fluidos, que pueden ser hasta 3000 veces más eficaces que el uso de aire, para enfriar eficientemente los racks de alta densidad. Si bien puede requerir costos iniciales más altos, su capacidad para reducir el consumo energético y prolongar la vida útil del equipo lo convierte en una opción rentable a largo plazo.
2. Mayor confiabilidad y rendimiento de TI: los sistemas de enfriamiento líquido permiten que los sistemas densamente empaquetados funcionen a voltajes y frecuencias de reloj más altos al disipar el calor de manera eficiente, lo cual ayuda a mantener condiciones térmicas óptimas.
3. Eficiencia energética: el enfriamiento líquido reduce la eficacia del uso de la energía (PUE) y permite la reutilización eficiente del calor para los sistemas de calefacción de edificios.
4. Menor huella: el enfriamiento líquido también maximiza la utilización del espacio al permitir una mayor densidad dentro de la misma huella física. Al gestionar el calor de manera eficiente, el enfriamiento por líquido reduce la necesidad de expansiones de las instalaciones, lo que lo convierte en una solución valiosa para los centros de datos.
5. Menor TCO: el enfriamiento líquido puede reducir el costo total de propiedad (TCO) a través de una mayor densidad, un mayor uso de enfriamiento libre y un mejor rendimiento por vatio, según la Sociedad Estadounidense de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE).
Consideraciones clave
Aunque algunas instalaciones nuevas estarán específicamente diseñadas para cargas de trabajo de IA y enfriamiento líquido, la mayoría de las instalaciones se llevarán a cabo en instalaciones existentes. Dada la naturaleza compleja de los sistemas de enfriamiento líquido, los equipos de centros de datos pueden beneficiarse de soluciones de enfriamiento líquido de servicio completo que cubren el diseño, la instalación, el arranque, la gestión de fluidos, el mantenimiento y la gestión digital.
Más información:
Servicios de enfriamiento de líquidos
A medida que el calor aumenta en entornos informáticos de alto rendimiento, la necesidad de tecnologías de enfriamiento líquido en la gestión térmica de TI moderna se vuelve crítica.
Para implementar con éxito el enfriamiento líquido y maximizar sus beneficios, considere los siguientes factores clave:
1. Instalación
La adición incremental de enfriamiento líquido, ya sea en un centro de datos existente o en una nueva instalación, a menudo requiere cambios significativos en la infraestructura. En los proyectos de reacondicionamiento, es posible que se deban instalar nuevos sistemas de tuberías, bombas e intercambiadores de calor, lo cual posiblemente requiera modificaciones en los racks del servidor para acomodar los componentes de enfriamiento líquido. En proyectos nuevos, la infraestructura puede diseñarse desde cero.
Los sistemas de enfriamiento líquido pueden optimizar el espacio de sus instalaciones al habilitar configuraciones de servidor más densas dentro de cada rack. Sin embargo, las unidades de enfriamiento en sí pueden requerir espacio adicional y la reconfiguración de la disposición de su instalación. Para las implementaciones de reacondicionamiento, la planificación cuidadosa es fundamental para proporcionar suficiente espacio para el nuevo equipo sin interrumpir las operaciones actuales. En entornos nuevos, la asignación y el diseño del espacio se pueden adaptar al sistema de enfriamiento, para maximizar la eficiencia y el rendimiento desde el principio.
Para agilizar este proceso, ya sea que esté reacondicionando un centro de datos existente o construyendo uno nuevo, considere asociarse con proveedores experimentados especializados en soluciones de enfriamiento líquido. Vertiv ofrece servicios integrales que cubren todos los aspectos del proceso de instalación para los proyectos de reacondicionamiento y nuevos, incluida la evaluación del sitio, la gestión de proyectos y el diseño.
2. Limpieza
El rendimiento de los sistemas de enfriamiento líquido puede verse afectado significativamente por la limpieza, ya que el enfriamiento directo al chip depende de fluidos limpios y no contaminados para funcionar de manera eficiente. Cualquier suciedad, polvo o residuos introducidos durante la instalación o el servicio pueden contaminar el refrigerante, afectar las operaciones del servidor, reducir el rendimiento térmico y provocar posibles fallas del sistema.
Los centros de datos alojan equipos electrónicos sensibles que pueden verse afectados negativamente por el polvo y otros contaminantes. Durante la instalación o el servicio de los sistemas de enfriamiento por líquido, es crucial mantener la limpieza dentro del circuito de fluido para evitar la contaminación del líquido dentro de las placas frías.
Seguir estrictos estándares y protocolos de limpieza durante la instalación y el servicio de los sistemas de enfriamiento líquido ayuda a cumplir con los requisitos normativos locales y a mantener la garantía.
3. Puesta en marcha
La puesta en marcha implica verificar que el sistema de enfriamiento por líquido funcione según lo previsto y cumpla con los criterios de rendimiento especificados. Este proceso incluye la prueba y validación de los componentes del sistema, el control del flujo de fluido, el ajuste del bucle de control y la funcionalidad general en condiciones operativas reales.
También ayuda a identificar y abordar posibles problemas o defectos en el sistema antes de que entre en operación por completo. Esto incluye detectar fugas, verificar la presión máxima de trabajo del sistema, facilitar la distribución de fluidos en todo el sistema y verificar los parámetros funcionales desde el nivel de la unidad hasta el nivel de operaciones del sistema.
A través de la puesta en marcha, se pueden realizar ajustes para optimizar el rendimiento del sistema, como ajustar el bucle de control del sistema, ajustar la temperatura y la presión, y calibrar los componentes para un enfriamiento eficiente.
4. Manejo de fluidos
La gestión adecuada de fluidos se centra principalmente en mantener la química del refrigerante. Esto implica tomar muestras regulares de líquidos y realizar análisis de laboratorio para monitorear y ajustar el equilibrio químico por medio de agregar inhibidores según sea necesario.
El manejo eficaz de fluidos reduce el riesgo de contaminación, lo cual ayuda a prevenir problemas como obstrucciones, corrosión y un menor rendimiento térmico. El monitoreo regular y las medidas correctivas mantienen el fluido limpio y libre de impurezas y ayudan a mantener la calidad del fluido durante la vida útil del sistema.
5. Servicios recurrentes
Los servicios recurrentes ayudan a identificar y abordar posibles problemas antes de que provoquen fallas en el sistema. También ayudan a mantener la vida útil del sistema de enfriamiento líquido y sus componentes.
Además, el servicio regular ayuda a optimizar la eficiencia del sistema mediante la limpieza de filtros, el ajuste de la configuración y las actualizaciones necesarias, lo que también puede contribuir al ahorro de energía. El cumplimiento de los estándares de la industria y las regulaciones de seguridad se mantiene a través de verificaciones periódicas, y la documentación exhaustiva proporciona información valiosa sobre el estado del sistema a lo largo del tiempo.
Al mantener el sistema en buenas condiciones y abordar el desgaste de inmediato, los servicios recurrentes pueden reducir la necesidad de reparaciones o reemplazos costosos.
6. Piezas de repuesto
Tener piezas de repuesto disponibles permite una rápida resolución de problemas, minimiza los periodos de inactividad y mantiene operaciones continuas en sus instalaciones. Con la presencia de los servicios globales de Vertiv y más de 3500 ingenieros de servicio de campo, los problemas pueden abordarse rápidamente. La extensa red reduce los plazos de entrega y evita las interrupciones operativas, lo que permite una acción inmediata y evita períodos prolongados de capacidad de enfriamiento reducida.
El establecimiento de un inventario de piezas de repuesto también elimina la necesidad de reparaciones de emergencia o envío rápido.
7. Monitoreo de activos digitales
Las soluciones de enfriamiento líquido se están volviendo rápidamente esenciales para mantener un rendimiento óptimo en las aplicaciones de alta densidad actuales. Como resultado, el monitoreo y el control en tiempo real son más importantes que nunca, y requieren servicios digitales que puedan recopilar y analizar grandes cantidades de datos a altas frecuencias. Estas capacidades sientan las bases para el mantenimiento basado en condiciones (condition-based maintenance, CBM), donde las actividades de mantenimiento se desencadenan por la salud del equipo y los datos de uso en lugar de los cronogramas fijos.
Estos servicios digitales son fundamentales para mantener el tiempo operativo y proteger el equipo en entornos donde incluso pequeñas desviaciones en la temperatura, el caudal o la presión pueden provocar la degradación del rendimiento o, lo que es peor, fallas del sistema. Al integrar datos de alta resolución, monitoreo avanzado y análisis impulsados por IA/ML, las soluciones de monitoreo de activos digitales permiten estrategias de mantenimiento basadas en condiciones. Como resultado, los operadores pueden intervenir en el momento adecuado con acciones dirigidas, para prolongar la vida útil de los componentes cruciales de enfriamiento y garantizar el funcionamiento continuo y optimizado de los entornos informáticos de alto rendimiento.
Exploración de opciones de enfriamiento líquido
Existen varias tecnologías de enfriamiento líquido disponibles para satisfacer las necesidades de enfriamiento de los racks de alta densidad. Sin embargo, la instalación de enfriamiento líquido puede ser compleja. Los equipos de centros de datos querrán trabajar con un socio para abordar problemas clave, como los requisitos de plomería, la distribución de enfriamiento, elementos de diseño personalizados, las estrategias de mitigación de riesgos y la arquitectura de la solución de los sistemas integrados dentro del bucle de líquido.
Estas son algunas opciones de enfriamiento líquido para tener en cuenta:
Intercambiadores de calor de puerta trasera
Los intercambiadores de calor de puerta trasera utilizan las propiedades de alta transferencia térmica del líquido sin necesidad de un servidor enfriado por líquido. Los intercambiadores de calor pasivos o activos reemplazan la puerta trasera del rack del equipo de TI con un intercambiador de calor líquido. En diseños pasivos, los ventiladores del servidor empujan el aire caliente a través de un serpentín lleno de líquido en lugar de la puerta trasera, para absorber el calor antes de que ingrese al centro de datos. Los intercambiadores de calor activos utilizan ventiladores para extraer aire a través de los serpentines y eliminar el calor de racks de mayor densidad. Estos sistemas se pueden utilizar junto con sistemas de enfriamiento por aire.
Unidades de distribución de refrigerante (CDU)
Las CDU son una parte integral de los sistemas de enfriamiento líquido diseñados para aumentar la eficiencia general del sistema y reducir el costo total de propiedad de las aplicaciones de alta densidad en el centro de datos. Las CDU suministran fluido controlado con precisión a los equipos de TI de alta densidad y eliminan el exceso de calor del sistema. Al actuar como puente entre la infraestructura de enfriamiento de la instalación y los servidores enfriados por líquido, las CDU mantienen temperaturas operativas óptimas, evitan el sobrecalentamiento y mejoran la eficiencia general del proceso de enfriamiento.
- Líquido a aire: Las unidades perimetrales existentes y enfriadas por aire siguen siendo componentes esenciales de la infraestructura térmica. Una red de fluidos secundaria (SFN) que va desde la CDU hasta los racks ofrece una capacidad de enfriamiento óptima para soportar los servidores enfriados por líquido. Luego, el intercambiador de calor líquido-aire rechaza el calor en el centro de datos para ser capturado por la infraestructura de enfriamiento de aire existente de la instalación, y se integra perfectamente con las soluciones de gerenciamiento térmico existentes.
- Líquido a líquido: Este tipo de CDU utiliza un intercambiador de calor de líquido a líquido para transferir calor del equipo de TI al suministro de agua helada, que luego rechaza el calor al aire libre. Esto permite un soporte eficiente para mayores densidades de rack y condiciones óptimas del sistema, y a la vez ofrece una implementación fácil y rentable en cualquier centro de datos.
Ambos tipos cuentan con filtros, detección de fugas, monitoreo inteligente del flujo y alarmas del sistema para proteger el equipo del centro de datos.
Enfriamiento por inmersión
El enfriamiento por inmersión sumerge los servidores en un líquido conductor, lo cual elimina la necesidad de enfriamiento por aire y ventiladores. Hay sistemas monofásicos y bifásicos. En el sistema monofásico, los servidores se sumergen en un fluido conductor, con calor eliminado por una unidad de distribución de refrigerante (CDU). El sistema bifásico, que aún no está disponible comercialmente, utiliza un fluido que hierve al entrar en contacto con componentes calientes y se convierte en vapor que luego se condensa nuevamente en líquido.
Más información:
Opciones de enfriamiento líquido para centros de datos
Los operadores de centros de datos están evaluando tecnologías de enfriamiento líquido para aumentar la eficiencia energética a medida que crecen las aplicaciones informáticas de procesamiento intensivo.
Implementación del enfriamiento líquido
En resumen, el enfriamiento líquido ofrece una solución eficiente para gestionar el calor en entornos informáticos de alta densidad. Su capacidad para ofrecer enfriamiento constante a través de diversas temperaturas proporciona un rendimiento de enfriamiento consistente, lo cual lo convierte en una opción convincente para los centros de datos modernos. Sin embargo, la implementación exitosa exige más que tecnología: requiere un enfoque integral.
Los servicios de enfriamiento líquido de Vertiv abordan este desafío al ofrecer la evaluación, el diseño, la instalación, el mantenimiento continuo, así como la gestión digital y de fluidos para un tiempo operativo del 100 % y un rendimiento máximo, de conformidad con los estándares de eficiencia globales para centros de datos prósperos.
Si tiene más preguntas o necesita asesoramiento personalizado, comuníquese con nosotros para conocer más de los Servicios de enfriamiento líquido.
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