Zaawansowane technologie chłodzenia i architektury centrów danych

W miarę jak sztuczna inteligencja, uczenie maszynowe i wysokowydajne przetwarzanie danych generują coraz więcej ciepła, nowoczesne instalacje chłodzenia centrów danych zastępują tradycyjne systemy ogrzewania, wentylacji i klimatyzacji (ang. Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) oraz dystrybucji powietrza. Systemy chłodzenia mogą odpowiadać nawet za 40% całkowitego zużycia energii w centrach danych, zatem skuteczne odprowadzanie ciepła i stabilność termiczna są kluczowymi kryteriami projektowymi. Chłodzenie cieczą coraz częściej uzupełnia, a w strefach o dużej gęstości zastępuje chłodzenie powietrzem, ponieważ odprowadza ciepło "bliżej źródła" i umożliwia bardziej przewidywalne sterowanie procesami.

We wszystkich architekturach kluczowe znaczenie mają dokładne i wiarygodne dane procesowe. Endress+Hauser wspiera prawidłowe działanie instalacji chłodzenia centrów danych, oferując kompleksowe portfolio przyrządów do pomiaru przepływu, temperatury, ciśnienia i cieczy, które pomagają operatorom zoptymalizować wydajność procesów, a także zwiększyć efektywność wykorzystania energii (ang. Power Utilization Effectiveness, PUE) i efektywność wykorzystania wody (ang. Water Utilization Effectiveness, WUE).

Chłodzenie powietrzem przy użyciu centrali klimatyzacyjnych do serwerowni (ang. Computer Room Air Handler, CRAH) i klimatyzatorów do pomieszczeń komputerowych (ang. Computer Room Air Conditioner, CRAC) jest nadal powszechnie stosowane na obiektach o niższej gęstości lub w kompleksach wielofunkcyjnych. Strategie ograniczania przepływu powietrza poprawiają wydajność, ale wraz rosnącą gęstością szaf serwerowych, systemy oparte na powietrzu stają się bardziej wrażliwe na odchylenia temperatury i nadmierne chłodzenie, co może zwiększać zużycie energii.

Dokładny pomiar temperatury ma kluczowe znaczenie dla utrzymania stabilnych warunków zasilania i odprowadzania ciepła w systemach chłodzonych powietrzem. Czujniki temperatury iTHERM ModuLine TM151 i TM152, w połączeniu z przetwornikami iTEMP TMT82, są przeznaczone do precyzyjnego monitorowania temperatury w obiegach chłodniczych i instalacjach mediów użytkowych. Operatorzy doceniają ich wytrzymałą konstrukcję i krótki czas odpowiedzi, ponieważ zapobiega to przegrzaniu i ogranicza niepotrzebne zużycie energii.

Hybrydowe instalacje chłodzenia łączą chłodzenie powietrzem z rozwiązaniami wykorzystującymi ciecz, takimi jak wymienniki ciepła montowane na tylnych drzwiach szafy serwerowej. W tych systemach, ciepło jest odprowadzane "bliżej szafy", a jednocześnie można zachować istniejący układ pomieszczeń. To rozwiązanie jest zatem praktycznym krokiem w kierunku większej wydajności chłodzenia. Urządzenia montowane na tylnych drzwiach szafy serwerowej są zazwyczaj podłączone do obiegu wody lodowej lub wody z glikolem, więc niezawodna kontrola przepływu cieczy będzie tu miała bardzo duże znaczenie.

Rozwiązania hybrydowe często są wymagające pod względem zajmowanej przestrzeni oraz zróżnicowanej sieci rurociągów. Przepływomierze elektromagnetyczne Picomag doskonale nadają się do pomiarów we wtórnych obiegach chłodzenia, ze względu na kompaktową konstrukcję i elastyczność montażu, podczas gdy przetworniki Proline Promag W 300 umożliwiają dokładny pomiar przepływu w większych rurach, bez prostoliniowych odcinków dolotowych i wylotowych lub strat ciśnienia. Wobec rosnącego zastosowania chłodzenia cieczą, te funkcje pomagają utrzymać stabilne odprowadzanie ciepła.

W przypadku bezpośredniego chłodzenia chipów (ang. Direct‑to‑chip), płyn chłodzący przepływa w płytkach chłodzących zamontowanych bezpośrednio na jednostkach centralnych (ang. Central Processing Unit, CPU), procesorach do operacji na tensorach (ang. Tensor Processing Unit, TPU) i procesorach graficznych (ang. Graphics Processing Unit (GPU). Taka architektura umożliwia dostosowanie wydajności chłodzenia w czasie rzeczywistym do zmieniających się obciążeń i jest coraz częściej stosowana w środowiskach sztucznej inteligencji, uczenia maszynowego i wysokowydajnych obliczeń, w których chłodzenie powietrzem osiąga kres swoich możliwości.

Stabilna praca systemu zależy od niezawodnego monitorowania systemów chłodniczych, sieci rozprowadzających i instalacji mediów użytkowych. Endress+Hauser obsługuje instalacje typu direct‑to‑chip, dostarczając przyrządy do precyzyjnych pomiarów przepływu i temperatury. W ten sposób pomaga operatorom utrzymać stabilność termiczną i unikać przegrzania w chłodzonych cieczą systemach o dużej gęstości.

Chłodzenie zanurzeniowe polega na bezpośrednim zanurzaniu wszystkich podzespołów elektronicznych (sprzętu IT) w cieczach dielektrycznych, co zapewnia bardzo wysoką wydajność odprowadzania ciepła przy jednoczesnym zachowaniu kompaktowych rozmiarów. Jednofazowe i dwufazowe systemy chłodzenia zanurzeniowego są przede wszystkim przeznaczone do specjalistycznych zastosowań o bardzo wysokiej gęstości lub w projektach badawczo-rozwojowych.

Jednak, nawet w przypadku zastosowania chłodzenia zanurzeniowego, obiektowe obiegi cieczy i instalacje odprowadzania ciepła nadal będą miały kluczowe znaczenie. Wiarygodne pomiary przepływu, poziomu i temperatury w tych punktach zapewnią bezpieczną i przewidywalną pracę całej infrastruktury chłodzącej.

Niezależnie od technologii chłodzenia na poziomie szafy, ogólna wydajność zależy od powiązanej infrastruktury, takiej jak agregaty chłodnicze, wymienniki ciepła i systemy odprowadzania ciepła. Wiele nowoczesnych centrów danych centralizuje te zasoby, aby zapewnić skalowalność i wydajność procesów. Optymalizacja takich systemów jest niezbędna, aby móc w pełni wykorzystać potencjał energetyczny chłodzenia cieczą.

Dokładny pomiar przepływu i temperatury w instalacjach mediów użytkowych i systemów odprowadzania ciepła, zapewnia przejrzystość, optymalizację zużycia energii i stabilną pracę, w miarę wzrostu zapotrzebowania na chłodzenie. Aparatura kontrolno pomiarowa Endress+Hauser wspiera te cele, oferując niezawodność klasy przemysłowej.

Infrastruktura chłodzenia centrów danych ewoluuje wraz ze wzrostem mocy obliczeniowych i wprowadzaniem nowych technologii. Znormalizowane i wiarygodne pomiary redukują złożoność i pozwalają uzyskać spójne parametry w architekturach chłodzenia powietrzem, chłodzenia hybrydowego (z użyciem chłodnic suchych) i chłodzenia cieczą.

Dzięki szerokiej ofercie przyrządów pomiarowych i usług cyfrowych, Endress+Hauser zapewnia dostęp do danych dotyczących zasobów, umożliwia monitorowanie stanu i optymalizację cyklu eksploatacji oraz pomaga operatorom odpowiednio skalować chłodzenie cieczą, przy jednoczesnym utrzymaniu ciągłej pracy instalacji. Więcej informacji na temat przyrządów i strategii pomiarowych przeznaczonych dla systemów chłodzenia cieczą w centrach danych.