À medida que as aplicações de IA impulsionam a crescente demanda por computação de alta performance, os servidores estão acumulando mais potência de processamento para lidar com tarefas cada vez mais complexas e que usam uma enorme quantidade de dados. Esse aumento de potência resulta em maior geração de calor, ultrapassando os limites do resfriamento a ar tradicional, especialmente em ambientes com racks de alta densidade.
O resfriamento líquido tornou-se um requisito crítico para data centers modernos. Quase um em cada cinco data centers (17%) já usa resfriamento líquido, e outros 61% das equipes de operações estão considerando sua implementação. Essa tendência reflete a confiança da indústria na eficácia e na eficiência do resfriamento líquido para gerenciar o calor de racks de TI de alta densidade.
No entanto, integrar o resfriamento líquido em sistemas existentes pode ser um processo complexo. Como o resfriamento líquido é uma adição relativamente nova ao cenário de resfriamento de data centers, superar os obstáculos dessa transição continua sendo um desafio.
Explore as vantagens do resfriamento líquido, as principais considerações para uma implementação bem-sucedida e os serviços disponíveis para ajudá-lo a navegar pelas complexidades de adicionar essa tecnologia à sua estratégia de resfriamento do data center.
Vantagens do resfriamento líquido
1. Dissipação de calor aprimorada - O resfriamento líquido utiliza a capacidade de transferência térmica mais alta da água ou outros fluidos, que pode ser até 3.000 vezes mais eficaz do que o uso de ar, para resfriar com eficiência racks de alta densidade. Embora possa demandar despesas iniciais mais altas, sua capacidade de reduzir o consumo de energia e prolongar a vida útil do equipamento o torna uma escolha com ótimo custo-benefício no longo prazo.
2. Melhor confiabilidade e performance de TI - Os sistemas de resfriamento líquido permitem que sistemas densamente aglomerados operem com tensões e frequências de clock mais altas através da dissipação de calor de forma eficiente, o que ajuda a manter condições térmicas ótimas.
3. Eficiência energética - O resfriamento líquido reduz a eficácia no uso de energia (PUE) e possibilita o reaproveitamento eficiente do calor para sistemas de aquecimento de edifícios.
4. Menos espaço ocupado - O resfriamento líquido também maximiza a utilização do espaço ao possibilitar uma maior densidade dentro do mesmo espaço físico ocupado. Ao gerenciar o calor com eficiência, o resfriamento líquido reduz a necessidade de expansão das instalações, tornando-o uma solução valiosa para data centers.
5. Menor TCO - O resfriamento líquido pode reduzir o custo total de propriedade (TCO) por meio de maior densidade, maior uso de free-cooling e melhor performance por watt, de acordo com a Sociedade Americana de Engenheiros de Aquecimento, Refrigeração e Ar-Condicionado (ASHRAE).
Principais considerações
Apesar de que algumas novas instalações serão projetadas especificamente para cargas de trabalho de IA e resfriamento líquido, a maioria das instalações ocorrerá em instalações existentes. Dada a natureza complexa dos sistemas de resfriamento líquido, as equipes de data center podem se beneficiar de soluções de serviços completos para resfriamento líquido que abrangem projeto, instalação, start-up, gerenciamento de fluidos, manutenção e gerenciamento digital.
Saiba mais:
Serviços para Resfriamento Líquido
À medida que o calor aumenta em ambientes de computação de alta performance, a necessidade de tecnologias de resfriamento líquido no gerenciamento térmico do TI moderno se torna crítica.
Para implementar com sucesso o resfriamento líquido e maximizar seus benefícios, considere os seguintes fatores-chave:
1. Instalação
A adição incremental de resfriamento líquido, seja em um data center existente ou em uma nova instalação, muitas vezes requer mudanças significativas na infraestrutura. Em projetos de expansão (brownfield), pode haver a necessidade de instalar novos sistemas de tubulação, bombas e trocadores de calor, provavelmente demandando modificações nos racks servidores para acomodar os componentes do resfriamento líquido. Em projetos novos (greenfield), a infraestrutura pode ser projetada do zero.
Os sistemas de resfriamento líquido podem otimizar o espaço de suas instalações ao permitir configurações de servidor mais densas dentro de cada rack. No entanto, as próprias unidades de resfriamento podem necessitar de espaço adicional e podem eventualmente precisar que o layout da sua instalação seja reconfigurado. Para implementações de projetos de expansão, o planejamento cuidadoso é fundamental para proporcionar espaço suficiente para os novos equipamentos sem que haja disrupções nas operações atuais. Em ambientes de projetos novos, a alocação do espaço e seu layout podem ser customizados para o sistema de resfriamento, maximizando a eficiência e a performance desde o início.
Para simplificar esse processo, quer você esteja fazendo um retrofit em um data center existente ou construindo um novo, considere fazer uma parceria com fornecedores experientes especializados em soluções de resfriamento líquido. A Vertiv oferece serviços abrangentes que cobrem todos os aspectos do processo de instalação tanto para projetos de expansão como para projetos novos, incluindo avaliação do site, gestão de projetos e design.
2. Limpeza
A performance dos sistemas de resfriamento líquido pode ser significativamente afetada pela limpeza, pois o resfriamento direto ao chip depende de fluidos limpos e não contaminados para funcionar com eficiência. Qualquer sujeira, poeira ou detritos introduzidos durante a instalação ou manutenção podem contaminar o líquido refrigerante, afetar as operações do servidor, reduzir a performance do gerenciamento térmico e levar a possíveis falhas do sistema.
Os data centers alojam equipamentos eletrônicos sensíveis que podem ser afetados adversamente por poeira e outros contaminantes. Durante a instalação ou manutenção de sistemas de resfriamento líquido, é crucial manter a limpeza dentro do circuito de fluido para evitar a contaminação do líquido dentro das placas frias (cold plates).
Seguir rigorosos padrões e protocolos de limpeza durante a instalação e manutenção de sistemas de resfriamento líquido ajuda a atender aos requisitos regulatórios locais e a manter a garantia.
3. Comissionamento
O comissionamento envolve verificar se o sistema de resfriamento líquido opera como pretendido e se atende aos critérios de performance especificados. Esse processo inclui testes e validação de componentes do sistema, controle da vazão dos fluidos, ajuste do circuito de controle e funcionalidade geral sob condições operacionais reais.
Ele também ajuda a identificar e lidar com possíveis problemas ou defeitos no sistema antes que ele se torne totalmente operacional. Isso inclui detectar vazamentos, verificar a pressão máxima de trabalho do sistema, facilitar a distribuição de fluido em todo o sistema e fazer a verificação cruzada dos parâmetros funcionais desde o nível da unidade até nível do sistema das operações.
Por meio do comissionamento, podem ser feitos ajustes para otimizar a performance do sistema, tais como fazer o ajuste fino do circuito de controle do sistema, ajustar as configurações de temperatura e pressão e calibrar os componentes para um resfriamento eficiente.
4. Controle de fluidos
O gerenciamento adequado dos fluidos concentra-se principalmente na manutenção da composição química do fluido refrigerante. Isso envolve coletar regularmente amostras dos fluidos e realizar análises laboratoriais para monitorar e ajustar o balanceamento químico, adicionando inibidores conforme necessário.
O gerenciamento de fluidos eficaz reduz o risco de contaminação, ajudando a evitar problemas como obstruções, corrosão e performance térmica reduzida. O monitoramento regular e as ações corretivas mantêm o fluido limpo e livre de impurezas e ajudam a manter a qualidade do fluido durante a vida útil do sistema.
5. Serviços recorrentes
Os serviços recorrentes ajudam a identificar e resolver possíveis problemas antes que eles levem a falhas do sistema. Também ajuda a manter a vida útil do sistema de resfriamento líquido e seus componentes.
Além disso, a manutenção regular ajuda a otimizar a eficiência do sistema limpando filtros, ajustando configurações e fazendo as atualizações necessárias, o que também pode contribuir para a economia de energia. A conformidade com as normas da indústria e com os regulamentos de segurança é mantida por meio de verificações periódicas, e a documentação completa proporciona insights valiosos sobre a condição do sistema ao longo do tempo.
Ao manter o sistema em boas condições e lidar com o desgaste imediatamente, os serviços recorrentes podem reduzir a necessidade de reparos ou substituições dispendiosos.
6. Peças de reposição
Ter peças de reposição prontamente disponíveis permite a rápida resolução de problemas, minimiza as indisponibilidades (downtime) e mantém operações contínuas em suas instalações. Com a presença global de serviços da Vertiv e mais de 3.500 engenheiros de serviços de campo, os problemas podem ser resolvidos rapidamente. A extensa rede reduz os prazos de entrega e evita disrupções operacionais, permitindo ação imediata e evitando períodos prolongados de redução da capacidade de resfriamento.
Estabelecer um inventário de peças de reposição também elimina a necessidade de reparos de emergência ou envio de urgência.
7. Monitoramento de ativos digitais
As soluções de resfriamento líquido estão rapidamente se tornando essenciais para manter a performance ótima nas aplicações de alta densidade atuais. Como resultado, o monitoramento e o controle em tempo real são mais importantes do que nunca, exigindo serviços digitais que possam coletar e analisar enormes quantidades de dados em altas frequências. Esses recursos estabelecem as bases para a manutenção baseada nas condições (CBM), onde as atividades de manutenção são disparadas pela saúde do equipamento e dados de uso, ao invés de cronogramas fixos.
Esses serviços digitais são essenciais para manter a disponibilidade (uptime) e proteger os equipamentos em ambientes onde até mesmo pequenos desvios na temperatura, na taxa de vazão ou na pressão podem levar à degradação da performance ou, pior, a falhas do sistema. Ao integrar dados de alta resolução, monitoramento avançado e análises orientadas por IA/ML, as soluções de monitoramento dos ativos digitais possibilitam estratégias de manutenção baseadas nas condições. Como resultado, os operadores podem intervir no momento certo com ações direcionadas, estendendo a vida útil de componentes cruciais de resfriamento e garantindo a operação contínua e otimizada de ambientes de computação de alta performance.
Explorando opções de resfriamento líquido
Várias tecnologias de resfriamento líquido estão disponíveis para atender às necessidades de resfriamento dos racks de alta densidade. No entanto, a instalação do resfriamento líquido pode ser complexa. As equipes de data center desejarão trabalhar com um parceiro para abordar questões importantes, como requisitos para a tubulação, distribuição do resfriamento, elementos de design customizados, estratégias de mitigação de risco e a arquitetura da solução dos sistemas integrados dentro do circuito de líquido.
Aqui estão algumas opções de resfriamento líquido a considerar:
Trocadores de calor de porta traseira
Os trocadores de calor de porta traseira utilizam as propriedades de alta transferência térmica do líquido sem demandar um servidor resfriado a líquido. Trocadores de calor passivos ou ativos substituem a porta traseira do rack de equipamentos de TI por um trocador de calor a líquido. Em projetos passivos, os ventiladores do servidor empurram o ar aquecido através de uma serpentina cheia de líquido na porta traseira, absorvendo o calor antes que ele entre no data center. Os trocadores de calor ativos usam ventiladores para extrair ar através das serpentinas e remover o calor de racks de densidade ainda mais alta. Esses sistemas podem ser usados juntamente com sistemas de refrigeração a ar.
Unidades de distribuição de líquido (CDU)
As CDUs são parte integrante dos sistemas de resfriamento líquido projetadas para aumentar a eficiência geral do sistema e reduzir o custo total de propriedade para aplicações de alta densidade no data center. As CDUs entregam fluido controlado com precisão para equipamentos de TI de alta densidade e removem o excesso de calor do sistema. Ao atuar como uma ponte entre a infraestrutura de resfriamento da instalação e os servidores resfriados a líquido, as CDUs mantêm temperaturas operacionais ótimas, evitam o sobreaquecimento e aumentam a eficiência geral do processo de resfriamento.
- Líquido para ar: As unidades perimetrais resfriadas a ar existentes continuam sendo componentes essenciais da infraestrutura térmica. Uma rede de fluidos secundária (SFN) que vai da CDU até os racks entrega capacidade de resfriamento ótima para dar suporte aos servidores resfriados a líquido. O trocador de calor líquido-ar então rejeita o calor no data center para ser capturado pela infraestrutura de resfriamento a ar existente na instalação, integrando-se perfeitamente com as soluções de gerenciamento térmico existentes.
- Líquido para líquido: Esse tipo de CDU usa um trocador de calor líquido-líquido para transferir calor do equipamento de TI para o abastecimento de água gelada, que então rejeita o calor para o ar livre. Isso permite um suporte eficiente para maiores densidades de rack e condições ótimas do sistema, oferecendo uma implementação fácil e econômica em qualquer data center.
Ambos os tipos contêm filtros, detecção de vazamentos, monitoramento inteligente da vazão e alarmes do sistema para proteger os equipamentos do data center.
Resfriamento por imersão
O resfriamento por imersão submerge os servidores em um líquido condutor, eliminando a necessidade de resfriamento a ar e ventiladores. Existem sistemas de uma fase e sistemas de duas fases. No sistema de uma fase, os servidores são submersos em um fluido condutor, com o calor removido por uma unidade de distribuição de líquido (CDU). O sistema de duas fases, ainda não disponível comercialmente, usa um fluido que ferve em contato com componentes quentes, transformando-se em vapor que é então condensado de volta em líquido.
Saiba mais:
Opções de resfriamento líquido para data centers
Os operadores de data centers estão avaliando tecnologias de resfriamento líquido para aumentar a eficiência energética à medida que as aplicações de computação com enorme quantidade de processamento crescem.
Implementação de resfriamento líquido
Em resumo, o resfriamento líquido oferece uma solução eficiente para gerenciar o calor em ambientes de computação de alta densidade. Sua capacidade de fornecer resfriamento constante ao longo de várias temperaturas proporciona uma performance consistente do resfriamento, tornando-o uma escolha atraente para data centers modernos. No entanto, a implementação bem-sucedida exige mais do que tecnologia, ela requer uma abordagem abrangente.
Os serviços para resfriamento líquido da Vertiv tratam desse desafio oferecendo avaliação, projeto, instalação, manutenção contínua, bem como gestão de fluidos e gerenciamento digital para uma disponibilidade de 100% e performance máxima, em conformidade com os padrões globais de eficiência para data centers prósperos.
Se você tiver mais perguntas ou precisar de aconselhamento personalizado, entre em contato conosco sobre os serviços para resfriamento líquido.
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