La demanda global de tecnologías como AIComputación de alto rendimiento (HPC) y servicios en la nube se está acelerando y la eficiencia de los sistemas de refrigeración utilizados en los centros de datos detrás de estas tecnologías es cada vez más importante.
Hoy en día, los centros de datos representan alrededor del 1,5% del consumo mundial de electricidad: para 2030, tecnologías como la IA significarán que la demanda de energía se duplicará en todo el mundo, según la Agencia Internacional de Energía.
Director de HPC/AI EMEA en Lenovo.
El enfoque convencional para la refrigeración de centros de datos es la refrigeración por aire, con grandes ventiladores dentro de los centros y dispositivos de datos. A medida que aumenta la demanda de energía, la refrigeración por aire tiene dificultades para satisfacer las demandas actuales. centros de datos y el de mañana.
La refrigeración líquida, que utiliza agua caliente para enfriar los componentes, se perfila como una alternativa importante, con importantes ventajas en términos de eficiencia y sostenibilidad.
Con cargas de trabajo de IA que exigen densidades de energía cada vez mayores y sostenibilidad pasando a la vanguardia de infraestructura estrategia, es fundamental que los líderes de los centros de datos tomen decisiones informadas sobre refrigeración. Las siguientes son las principales ventajas y desventajas de los dos enfoques, consideradas en función de varios factores.
Eficiencia térmica
Una de las principales ventajas de los sistemas de refrigeración líquida es en términos de eficiencia, donde el agua es capaz de suministrar aire con mucha mayor eficiencia. El agua es más de 3.000 veces más eficiente para eliminar el calor que el aire, lo que significa que datos Los operadores de centros necesitan utilizar menos electricidad para mantener frescos los equipos y los centros de datos.
Las técnicas de refrigeración líquida, como la refrigeración directa al nodo, pueden eliminar hasta el 98 % del calor de los servidores, y el agua caliente también se puede reutilizar para calentar instalaciones como edificios e incluso piscinas. En general, la refrigeración líquida puede reducir el consumo de energía hasta en un 40%.
Sostenibilidad
La refrigeración líquida y la refrigeración por aire tienen ventajas y desventajas en términos de sostenibilidad, aunque la tecnología de refrigeración líquida está evolucionando rápidamente. La refrigeración por aire consume mucha energía pero ahorra agua.
La refrigeración líquida es más eficiente desde el punto de vista energético, pero los sistemas más antiguos que funcionan con refrigeración por evaporación, en los que se rocía agua caliente sobre las almohadillas para enfriarlas, deben reponerse con fuentes externas.
Los sistemas de refrigeración por agua caliente reducen la pérdida de agua y los sistemas más nuevos pueden aceptar altas temperaturas de entrada, lo que significa que se desperdicia menos energía en el agua de refrigeración.
Las organizaciones también están pasando de sistemas de circuito abierto para la gestión del calor (donde el agua se enfría mediante evaporación) a sistemas de circuito cerrado (que eliminan el calor a través de un intercambiador de calor líquido-aire de circuito cerrado) para hacer que la refrigeración líquida sea más eficiente y escalable.
Densidad espacial
Los sistemas enfriados por aire requieren un mayor espacio físico para funcionar, siendo capaces de soportar alrededor de 70 kilovatios por rack, pero existe un límite físico conocido como “capacidad calorífica específica” más allá del cual no pueden funcionar.
EL GPU que alimentan las plataformas de IA requieren hasta 10 veces más energía que las CPU tradicionales, que contienen una mayor cantidad de transistores: otras características de diseño, como el apilamiento de silicio 3D, están permitiendo a los fabricantes de GPU colocar más componentes en espacios más pequeños.
Esto aumenta la densidad de potencia de los centros de datos, lo que está llevando la refrigeración por aire más allá del límite donde es factible. Dado que los centros de datos son cada vez más densos en energía, el aire limita la escalabilidad, lo que significa que se puede empaquetar menos potencia informática en la misma cantidad de espacio.
La refrigeración líquida permite que los componentes se ejecuten más rápido, lo que significa que los centros de datos pueden ejecutar cargas de trabajo de IA y HPC más intensas, lo que permite una mayor densidad informática.
Preparación futura
Según Goldman Sachs, para finales de esta década, las demandas energéticas de tecnologías como la IA habrán impulsado un aumento del 160% en las necesidades energéticas de los centros de datos. Esto significa que la mayor eficiencia de la refrigeración líquida será cada vez más importante.
Medida en términos de efectividad en el uso de energía (PUE), la eficiencia del centro de datos es la energía necesaria para operar todo el centro de datos, dividida por los requisitos de energía del equipo de TI.
Algunos centros de datos optimizados para líquidos ya están alcanzando un PUE de 1,1 o incluso 1,04, y clientes También podrán utilizar agua caliente para calentar edificios de oficinas, lo que resulta aún más fácil con los últimos sistemas. A medida que la demanda de informática crezca en todo el mundo, estas eficiencias serán cada vez más importantes.
Fiabilidad y mantenimiento
Los sistemas de refrigeración por aire tienen claras desventajas en lo que respecta a la confiabilidad y el mantenimiento: los ventiladores utilizados pueden exponer el hardware al polvo y es más probable que las temperaturas fluctúen en los centros de datos refrigerados por aire, lo cual tiene implicaciones en términos de mantenimiento.
En términos generales, los sistemas de refrigeración líquida requieren más experiencia para su mantenimiento. Pero esto está cambiando. Los sistemas modernos de refrigeración líquida son utilizables, seguros y muy prácticos en una amplia variedad de entornos.
Los últimos sistemas refrigerados por agua pueden funcionar en múltiples configuraciones para una adopción más sencilla, incluidos sistemas híbridos que utilizan aire y agua.
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