Rozwiązania chłodzenia cieczą dla centrów danych AI – analiza korzyści chłodzenia cieczą

 

Ⅰ Zalety chłodzenia cieczą

 

Aby zapewnić płynne i wydajne działanie współczesnych centrów danych, wiele obiektów wymaga rozwiązań chłodzących. Wraz z rozwojem sztucznej inteligencji i dużych zbiorów danych wzrosła ilość danych wymagających przetworzenia, co prowadzi do wzrostu ilości ciepła generowanego przez przetwarzanie o wysokiej wydajności. Niektóre korzyści wynikające z przejścia na rozwiązania chłodzenia cieczą obejmują:

 

1. Przejście z klimatyzacji na bardziej wydajne chłodzenie cieczą może obniżyć koszty operacyjne o ponad 40%

• Przejście z chłodzenia powietrzem na chłodzenie cieczą może zaoszczędzić energię.
• Ograniczając pracę wentylatorów systemowych, oszczędza się dodatkową moc.
• Okres zwrotu inwestycji w obiekt wynosi średnio jeden rok, co zwiększa zwrot z inwestycji (ROI).

 

2. Efektywność chłodzenia cieczą znacznie poprawia efektywność wykorzystania energii (PUE) w przypadku procesorów i procesorów graficznych o dużej wydajności i dużej mocy

• Ciecz jest z natury skuteczniejsza w usuwaniu ciepła, nawet 1000 razy skuteczniejsza niż chłodzenie powietrzem.
• Ponieważ chłodzenie powietrzem nie będzie już spełniać przyszłych wymagań dotyczących chłodzenia procesorów i procesorów graficznych, chłodzenie cieczą może stać się koniecznością.
• Obsługuje serwery o najwyższej wydajności i gęstości, zwiększając moc obliczeniową na metr kwadratowy.

 

3. Obniżenie kosztów i wpływu na środowisko

• Chłodzenie cieczą zmniejsza zużycie energii i emisję dwutlenku węgla z elektrowni zasilanych paliwami kopalnymi. Ograniczanie wpływu współczesnych centrów danych na środowisko staje się odpowiedzialnością korporacji.
• Ponadto chłodzenie cieczą zmniejsza drgania wiórów. Kiedy procesor lub procesor graficzny przegrzewa się lub osiąga maksymalną temperaturę roboczą, wdraża środki zmniejszające wydajność, zwane „dławieniem termicznym”, aby zapobiec uszkodzeniu chipa. Dławienie termiczne powoduje spadek wydajności systemu, wpływając na szybkość przetwarzania aplikacji.

 

▲ Obniżenie kosztów i wpływu chłodzenia cieczą na środowisko

 

 

W szczególności dławienie chipów może objawiać się na dwa sposoby:

1. Zmniejszanie szybkości zegara: Procesor lub procesor graficzny zmniejsza prędkość roboczą, tj. obniża częstotliwość zegara. W rezultacie obciążenie procesora lub karty graficznej, jakie może obsłużyć w cyklu zegara, jest zmniejszone, co powoduje zmniejszenie wydzielania ciepła.

2. Wyłączanie niektórych rdzeni: W niektórych procesorach wielordzeniowych, aby zmniejszyć wytwarzanie ciepła, niektóre rdzenie mogą zostać wyłączone. Chociaż ogólna wydajność spada, pozostałe aktywne rdzenie wytwarzają mniej ciepła.

 

Te środki ograniczające to działania ochronne zapobiegające przegrzaniu procesora. Przegrzanie nie tylko wpływa na wydajność, ale może również skrócić żywotność urządzenia, a nawet spowodować jego uszkodzenie. Dlatego kluczowe znaczenie ma zapewnienie, że procesor i inny sprzęt działają w odpowiednim zakresie temperatur.

 

▲ Serwery chłodzone cieczą

 

 

Ⅱ Słowniczek

 

Efektywność zużycia energii (PUE)

PUE, czyli efektywność wykorzystania energii, to standardowy wskaźnik służący do pomiaru efektywności energetycznej centrum danych. Definiuje się go jako stosunek całkowitego zużycia energii przez centrum danych do zużycia energii przez sprzęt IT. Wzór na obliczenie PUE to:

 

PUE=Całkowite zużycie energii przez centrum danych / zużycie energii przez sprzęt IT

 

Idealna wartość PUE wynosi 1.0, co oznacza, że ​​cała moc wchodząca do centrum danych jest wykorzystywana przez sprzęt IT bez strat energii. Jednak w rzeczywistości, ze względu na czynniki takie jak systemy chłodzenia, oświetlenie i nieefektywność zasilania, wartość PUE jest zazwyczaj wyższa niż 1.0.

 

Chłodzenie cieczą znacząco poprawia PUE centrów danych, głównie w następujących aspektach:

 

1. Bardziej wydajne chłodzenie:Chłodzenie cieczą jest bardziej efektywne niż tradycyjne chłodzenie powietrzem i umożliwia szybsze odprowadzanie ciepła. Oznacza to, że do utrzymania tej samej temperatury roboczej sprzętu IT potrzeba mniej energii.
2. Zmniejszone zużycie energii przez urządzenia pomocnicze:Systemy chłodzenia cieczą mogą zmniejszyć zapotrzebowanie na klimatyzację i liczne wentylatory, które zazwyczaj zużywają znaczną ilość energii w systemach chłodzenia powietrzem. Zmniejszając zużycie energii przez te urządzenia pomocnicze, można znacznie poprawić ogólny współczynnik PUE centrum danych.
3. Obsługa obliczeń o większej gęstości:Chłodzenie cieczą pozwala na umieszczenie większej liczby serwerów i urządzeń komputerowych na mniejszej przestrzeni, zwiększając w ten sposób moc obliczeniową na metr kwadratowy. Takie obliczenia o dużej gęstości poprawiają wydajność sprzętu IT bez zwiększania zapotrzebowania na chłodzenie.
4. Niższe całkowite zużycie energii:Ponieważ chłodzenie cieczą jest bardziej efektywne w usuwaniu ciepła, całkowite zużycie energii na chłodzenie w centrum danych jest zmniejszone, co bezpośrednio wpływa na obliczenia PUE i zbliża je do 1.0.

 

Dlatego w przypadku wysokowydajnych procesorów i procesorów graficznych o dużej mocy chłodzenie cieczą znacznie poprawia PUE centrum danych, zwiększając wydajność chłodzenia i zmniejszając ogólne zużycie energii, dzięki czemu działanie centrum danych jest bardziej przyjazne dla środowiska i opłacalne.