Koel-oplossing voor je server: lucht, vloeistof, immersie

Blog
0

Naarmate cpu’s en gpu’s steeds geavanceerder worden, verbruiken ze meer energie en genereren ze meer warmte. Het is essentieel om bij de aanschaf van servers rekening te houden met temperatuurregulatie. Een goede koel-oplossing zorgt ervoor dat alles soepel blijft draaien zonder dat de energierekening de pan uit rijst of er voortdurend onderhoud nodig is. We kijken naar drie veelgebruikte koel-oplossingen: lucht-, water en immersie-koeling.

Luchtkoeling

Bij een luchtgebaseerde koel-oplossing draait alles om de luchtstroom. Dit geldt zowel voor een heel datacenter of een enkele server.

In een datacenter volgt de luchtstroom een specifiek pad dat is ontworpen om warmte efficiënt te verspreiden. Eerst wordt koele lucht door vloeropeningen in de zogenaamde ‘koude gang’ van het datacenter gepompt. Vervolgens wordt de koele lucht door de serverracks geleid, waar de warmte wordt afgevoerd naar de ‘warme gang’. Tot slot wordt de verwarmde lucht naar de plafondventilatieopeningen gezogen en gekoeld door de CRAC (Computer Room Air Conditioning), waarna de cyclus wordt vernieuwd.

Het is ook essentieel om de luchtstroom in de server zelf te optimaliseren. Koele lucht moet langs elk belangrijk onderdeel stromen om de thermische energie te verspreiden. GIGABYTE biedt verschillende innovatieve hardwareontwerpen en softwarematige oplossingen om de luchtstroom te verbeteren en het binnendringen van verontreinigingen in de lucht te voorkomen, waardoor het koelen van servers een koud kunstje wordt.

lucht koel-oplossing

De luchtgekoelde servers van GIGABYTE presteren bewonderenswaardig, zelfs onder de zware werkbelasting van druktesten. Dit komt doordat het chassisontwerp is geoptimaliseerd voor de luchtdoorvoer; krachtige ventilatoren en koellichamen zijn geïnstalleerd op belangrijke plaatsen; en de componenten zijn gemaakt van hittebestendige materialen.

Alle luchtgekoelde servers van GIGABYTE worden geleverd met een eigen luchtstroom-geoptimaliseerd ontwerp. Dit betekent dat de algehele luchtstroomrichting van het chassis via simulatiesoftware wordt geëvalueerd en vervolgens afgestemd om de ventilatie te optimaliseren. Dankzij krachtige ventilatoren en hoogwaardige koellichamen wordt het contact tussen de koele lucht en het oppervlak van belangrijke componenten gemaximaliseerd, waardoor de warmteafvoer wordt verbeterd. Via speciale luchtkanalen aan de koellichamen wordt de luchtstroom nog verder verbeterd. De componenten zijn gemaakt van hittebestendige materialen om te voorkomen dat ze warmte geleiden naar de rest van de machine, zodat de server ook bij zware belasting bestand is tegen de ontwikkelende hitte.

GIGABYTE servers worden standaard geleverd met automatische ventilatorsnelheidsregeling. Sensoren worden in het chassis geplaatst om de temperaturen van de cpu, gpu, geheugen en harde schijf te controleren. Als de baseboard management controller (BMC) een verandering detecteert op bepaalde kritieke locaties, wordt de snelheid van de bijbehorende ventilator (of ventilatoren) automatisch aangepast. Op sommige modellen kunnen ventilatorsnelheidsprofielen worden aangemaakt of bewerkt om aan specifieke eisen te voldoen, zodat gebruikers een optimale balans tussen temperatuurregeling en energie-efficiëntie kunnen bereiken.

Vloeistofkoeling

Een vloeistof koel-oplossing, of in de industrie ook bekend als direct liquid cooling (DLC) of direct-to-chip (D2C) vloeistofkoeling, maakt gebruik van afgesloten buizen (koellussen genoemd) gevuld met koelvloeistof om warmte te verspreiden. Thermische energie wordt via koude platen overgedragen van de componenten naar de koelvloeistof. Vervolgens onttrekt een warmtewisselaar de warmte aan de koelvloeistof, zodat deze terug de server in kan stromen en de cyclus zich kan herhalen.

Een vloeistofgebaseerde koel-oplossing is niet alleen effectiever in het afvoeren van warmte, maar het maakt ook de noodzaak voor luchtgebaseerde koelcomponenten zoals koellichamen of ventilatoren overbodig. De extra ruimte kan worden gebruikt om meer cpu’s of gpu’s toe te voegen. Daarom maken high-density servers en high-performance computing (HPC) oplossingen vaak gebruik van een vorm van vloeistofkoeling, of deze nu warmte afvoert via een hybride vloeistof-naar-lucht-systeem of een pure vloeistof-naar-vloeistof-warmtewisselaar.

vloeistof koel-oplossing

Een vloeistofgekoelde server gebruikt gesloten koellussen gevuld met koelvloeistof om warmte af te voeren. Thermische energie wordt via koude platen overgedragen van de componenten naar de koelvloeistof. Vervolgens onttrekt een warmtewisselaar de warmte aan de koelvloeistof, en kan de cyclus zich herhalen.

Een hybride vloeistof-naar-lucht-systeem is ideaal voor luchtgekoelde datacenters die vloeistofkoeling willen gebruiken zonder de infrastructuur volledig om te gooien. Vloeistofgekoelde servers worden geïnstalleerd in standaard serverracks; de koellussen zijn verbonden met warmtewisselaars die in hetzelfde rack zijn gemonteerd. De warmte wordt afgevoerd naar de warme gang van het datacenter, net zoals een luchtgekoelde server warmte afvoert. Hierdoor is het mogelijk om een mix van luchtgekoelde en vloeistofgekoelde servers in dezelfde faciliteit te hebben. Hoewel warmtewisselaars wat rackruimte innemen, kunnen vloeistofgekoelde servers meer processors herbergen, waardoor de totale rekenkracht toeneemt.

Een vloeistof-naar-vloeistof-systeem kan meer warmte afvoeren dan vloeistof-naar-lucht, maar er is een nadeel: het kan alleen worden gebruikt in datacenters met een bestaande infrastructuur voor vloeistofkoeling. In plaats van warmte af te voeren naar de warme gang, geven de in racks geïnstalleerde warmtewisselaars energie af aan de vloeistofkoellus van de faciliteit, die efficiënter is in het afvoeren van warmte dan een standaard CRAC. Hierdoor kan de serverdichtheid exponentieel worden verhoogd, wat resulteert in nog meer rekenkracht.

GIGABYTE is een samenwerking aangegaan met de toonaangevende leverancier van koel-oplossingen CoolIT Systems om high-density, in de fabriek geïnstalleerde, drop-in ready vloeistofgekoelde servers te leveren voor zowel vloeistof-naar-lucht als vloeistof-naar-vloeistof configuraties. De modulaire, rack-gebaseerde koel-oplossing maakt drastische verhogingen van de rackdichtheid, componentprestaties en energie-efficiëntie mogelijk. Door gebruik te maken van passieve koude plaat-lussen om afzonderlijke pompmechanismen te elimineren, wordt de kans op systeemuitval geminimaliseerd. De rackverdeler is eenvoudig te installeren en neemt slechts één PDU-ruimte in aan elke kant van het rack. Het heeft een betrouwbaar ontwerp van roestvrij staal en 100% dry-break quick disconnects voor snel onderhoud van elk server-node.

Immersiekoeling

Immersiekoeling is het summum van vloeistofkoeling. Door de servers direct in een bad van niet-geleidende vloeistoffen onder te dompelen, kan warmte worden afgevoerd zonder een verdere koel-oplossing zoals ventilatoren of koelplaten. Thermische energie wordt op twee manieren uit de vloeistof overgedragen: via een warmtewisselaar, zoals het geval is bij een-fase immersiekoeling; of via een cyclus van verdamping en condensatie, zoals het geval is bij twee-fasen immersiekoeling.

Bij de een-fase-variant wordt de warmte die wordt afgegeven door cpu’s, gpu’s en andere componenten direct overgedragen aan de vloeistof via een koellichaam. De warme vloeistof wordt naar een warmtewisselaar geleid – in dit geval een koelmiddeldistributie-eenheid (Coolant Distribution Unit, CDU) – waar een tweede overdracht plaatsvindt waarbij de warmte wordt afgevoerd naar de buitenlucht of een vloeistof-lus. De koelvloeistof wordt dan teruggepompt naar de immersietank om de cyclus voort te zetten. Zoals de naam al zegt, verandert de vloeistof in de immersietank niet van toestand, dus er vindt geen verdamping of condensatie plaats.

GIGABYTE biedt een complete productlijn voor een-fase immersiekoeling, inclusief GIGABYTE’s eigen immersietanks voor EIA- of OCP-standaard servers, evenals randapparatuur zoals liften, droge rekken en koelmiddelen. GIGABYTE biedt ook twee-fasen immersiekoelingsoplossingen waarbij de servers worden ondergedompeld in een afgesloten tank die gedeeltelijk is gevuld met een bad van niet-geleidende en niet-giftige vloeistoffen met een ultralaag kookpunt. De warmte van de chips zorgt ervoor dat de vloeistof in het bad op natuurlijke wijze op lage temperatuur condenseert, waardoor warmte wordt afgevoerd. De condens stijgt naar de bovenkant van de tank, waar hij wordt afgekoeld door een warmtewisselaar, zoals een condensorspoel, en de condens weer vloeibaar wordt. De vloeistof stroomt terug in het bad om opnieuw gebruikt te worden.

Twee-fasen immersiekoeling heeft veel voordelen. Zo vindt de circulatie in de tank op natuurlijke wijze plaats zonder extra energie te verbruiken, waardoor de Power Usage Effectiveness (PUE) wordt verbeterd. Volgens sommige schattingen kan het vervangen van luchtkoeling door twee-fasen immersiekoeling voor energiebesparingen tot 90% leiden. Bovendien betekent het weglaten van onderdelen zoals pompen en dergelijke minder onderhoud en een kleinere kans op uitval. De stabiliteit van het systeem wordt verbeterd terwijl de bedrijfskosten dalen.

immersie koel-oplossing

Bij immersiekoeling in twee fasen worden servers rechtstreeks in een bad van een niet-geleidende vloeistof met een zeer laag kookpunt geplaatst. Door de warmte van de componenten verdampt de vloeistof en verspreidt de warmte. De damp wordt vervolgens afgekoeld door een spoelcondensor en gaat weer over in vloeibare vorm, die terugstroomt in het bad om opnieuw te worden gebruikt.

Of je nu kiest voor een een-fase of twee-fasen immersie koel-oplossing, GIGABYTE-servers zijn modulair ontworpen, wat betekent dat luchtgekoelde servers kunnen worden aangepast voor gebruik in immersiekoeling. De immersietanks van GIGABYTE zijn ook zelfvoorzienend, wat betekent dat ze minder onderhoud nodig hebben. Ze zijn uitgerust met sensoren om de ideale bedrijfstemperatuur te handhaven en met een redundante CDU voor een stabielere werking.

Of je nu kiest voor luchtkoeling, vloeistofkoeling of immersiekoeling, GIGABYTE heeft de koel-oplossing die je nodig hebt. Neem contact met ons op voor deskundig advies en oplossingen op maat.

 

Meer over

Servers

Deel dit artikel

Lees ook

Vloeistof-immersie koelsystemen: waterkoeling voor rekencentra

Nieuwe IT-toepassingen kunnen veel rekenkracht vereisen en daarmee grote uitdagingen vormen voor de koelsystemen in rekencentra. Waterkoeling, ofwel v...

Nieuwe immersiekoeling-oplossingen van GIGABYTE

GIGABYTE heeft een serverserie voor vloeistof immersiekoeling uitgebracht en zijn aanbod uitgebreid met twee immersiekoeltanks.

0 Praat mee
avatar
  Abonneer  
Laat het mij weten wanneer er