Porque é que o arrefecimento eficaz do servidor é crucial para o centro de dados

Introdução

No mundo moderno, tudo requer dados e estes são a base de tudo o que fazemos. Há uma grande probabilidade de que tudo gire em torno do funcionamento de diferentes centros de dados. Transmitir programas de televisão em fluxo contínuo ou executar sistemas avançados de IA, tudo depende de centros de dados que funcionem sem esforço. Estas máquinas robustas alimentam uma enorme carga de trabalho mas, em contrapartida, geram uma enorme quantidade de calor. Se o calor gerado não for gerido com dispositivos de arrefecimento de servidores eficientes, os sistemas dentro dos servidores podem falhar drasticamente ou sem qualquer aviso.

Não é mentira quando dizemos que os sistemas de arrefecimento de servidores são fundamentais para o arrefecimento dos centros de dados. Não só permitem que o servidor funcione corretamente e preservam a vida útil de peças sensíveis, como também utilizam vários tipos de unidades de processamento. Neste blogue, vamos centrar-nos na necessidade de sistemas de arrefecimento avançados em bastidores de servidores e outras salas, e nas caraterísticas que o sistema escolhido deve ter.

Porque é que o arrefecimento do servidor é crucial para o desempenho do centro de dados?

Compreender o arrefecimento do servidor

O arrefecimento do servidor é o procedimento de extração do calor excedente criado pelos servidores e outro equipamento de TI num centro de dados. À medida que os servidores são submetidos ao processamento de dados e a outras tarefas complicadas, é produzido calor que, se não for controlado, pode tornar-se excessivo para o servidor, diminuindo a sua eficácia. Esta grande quantidade de calor pode danificar fortemente os componentes do servidor e aumenta a possibilidade de colapso do servidor. Um arrefecimento adequado do servidor permite que as unidades de arrefecimento em bastidor dos servidores controlem eficazmente a quantidade de calor produzida.

O impacto do sobreaquecimento na fiabilidade do servidor e na integridade dos dados

O sobreaquecimento é um fenómeno significativo que pode afetar seriamente o servidor e as informações nele armazenadas. Os seguintes problemas são encontrados quando o servidor é operado a altas temperaturas por longos períodos:

Quando os componentes de hardware são expostos a temperaturas mais elevadas do que a gama de funcionamento normal, existe uma maior probabilidade de falharem num curto espaço de tempo
Quando os servidores são mantidos sempre sobreaquecidos, a sua produção é inferior à taxa esperada e verifica-se um aumento do desfasamento temporal
Os trabalhos que requerem um processamento de dados imenso podem gerar enormes quantidades de calor, o que torna o servidor inutilizável durante um longo período de tempo, resultando em corrupção de dados.

Desafios no arrefecimento de servidores: Superando problemas comuns

De acordo com um relatório do Uptime Institute, as falhas de equipamento são responsáveis por mais de 65% das interrupções nos centros de dados. O sobreaquecimento é um fator crítico e é responsável por contribuir grandemente para estas falhas. Investir nos melhores sistemas de arrefecimento de servidores e de controlo de temperatura é crucial para evitar estas falhas.

O arrefecimento eficaz de um servidor é tão crítico como desafiante. Os centros de dados enfrentam os seguintes problemas e eis como estes afectam as suas operações:

Transferência de calor ineficiente: Nos servidores de alta densidade, os métodos tradicionais de arrefecimento não conseguem frequentemente dissipar energia térmica suficiente, o que resulta em pontos quentes.
Aumento da procura de energia: Os CPUs e GPUs mais avançados tendem a criar uma maior produção térmica que, por sua vez, exige sistemas de arrefecimento robustos. Estes sistemas são frequentemente problemáticos para os orçamentos de energia.
Colocação de hardware: Projectos ineficientes de arrefecimento de salas de servidores ou racks mal concebidos podem bloquear o fluxo de ar à volta das unidades, impedindo a remoção adequada do calor.
Limitações de escala: As abordagens padrão, como ventoinhas ou ar refrigerado, podem não ser suficientes para arrefecer servidores de alta densidade, o que exigirá a adoção de sistemas de arrefecimento por líquido ou por imersão.
Ruído e consumo de energia: A entrada de temperaturas elevadas pelas unidades de arrefecimento de bastidores para servidores aumenta o consumo de energia e perde eficiência com o tempo, ao mesmo tempo que gera um ruído incómodo.

Para resolver estes desafios, são normalmente necessárias tecnologias promissoras da próxima geração que garantam que os centros de dados não se atrasem em relação ao volume de trabalho emergente.

Desafio	Impacto	Solução/Tecnologia
Transferência de calor ineficiente	Os pontos quentes ocorrem em servidores de alta densidade, reduzindo a eficácia do arrefecimento.	Arrefecimento por líquido, Arrefecimento por imersão, Otimização do fluxo de ar
Aumento da procura de energia	As CPUs e GPUs avançadas produzem mais calor, sobrecarregando os sistemas de arrefecimento e os orçamentos de energia.	Sistemas de refrigeração energeticamente eficientes, otimização baseada em IA
Colocação de hardware	A má conceção da sala de servidores impede o fluxo de ar, resultando numa remoção ineficiente do calor.	Otimização da conceção do bastidor, contenção de corredores quentes/frios
Limitações de escala	O arrefecimento por ar pode não ser suficiente para servidores de alta densidade, levando a sobreaquecimento.	Arrefecimento por líquido, Arrefecimento por imersão, Soluções híbridas
Ruído e consumo de energia	O aumento do consumo de energia e o ruído dos métodos de arrefecimento tradicionais diminuem a eficiência do sistema ao longo do tempo.	Ventoinhas com várias velocidades, ventoinhas de arrefecimento avançadas

desafios na conceção da refrigeração dos centros de dados

Como o arrefecimento do servidor afecta a eficiência do centro de dados

Como as soluções de arrefecimento de servidores reduzem o consumo de energia

A refrigeração de servidores é mais do que a regulação da temperatura; abrange também a eficiência energética. É falso pensar que a refrigeração não serve para mais nada para além de aumentar o conforto. De acordo com a Agência Internacional de Energia, a refrigeração pode consumir entre 30% e 40% da energia total do centro de dados. No entanto, sistemas de arrefecimento de servidores mais inteligentes podem reduzir significativamente o consumo de energia. O arrefecimento no rack, que é a nova norma nas metodologias de arrefecimento, e o arrefecimento líquido, que utiliza menos energia para mover mais calor, facilitam este processo.

Eis uma pequena lista de métodos de refrigeração inovadores e económicos em termos de energia:

Fluxo de ar otimização: O ar frio é fornecido com o windscarf para locais dentro dos centros de dados onde é mais necessário.
Configurações do sistema de arrefecimento líquido: Mais eficaz do que o arrefecimento a ar em bastidores de alta densidade.
Reciclagem de calor: É uma tendência popular para os centros de dados utilizarem o calor em excesso para outros fins, em vez de o desperdiçarem, minimizando simultaneamente o seu impacto no ambiente.

Ao adotar estas estratégias destinadas a mitigar a utilização de energia, os centros de dados melhoram frequentemente as suas classificações PUE, que é uma medida crucial da eficiência operacional.

Impactos do arrefecimento adequado do servidor na sustentabilidade ambiental

Numa tentativa de serem amigas do ambiente, as empresas devem também concentrar-se nos efeitos das suas actividades comerciais na sociedade. A energia utilizada nas soluções de refrigeração de grande consumo num centro de dados determina as suas emissões de gases com efeito de estufa, o que contribui ainda mais para o problema do aquecimento global. As tecnologias mais recentes, como os sistemas de arrefecimento por líquido de refrigeração amigos do ambiente e as unidades de distribuição de líquido de refrigeração (CDU), são eficientes em termos energéticos.

Considere o caso dos centros de dados da Google, onde são utilizados sistemas de refrigeração próprios para minimizar o consumo de água e eletricidade. Estas tecnologias de refrigeração sustentáveis não só mantêm os servidores no seu estado de funcionamento ótimo, como também permitem à organização não prejudicar excessivamente o ambiente e reduzir a sua pegada de carbono.

Arrefecimento do ar

Nos centros de dados modernos, o método preferido de arrefecimento dos servidores continua a ser o arrefecimento a ar. Esta técnica consiste na utilização de ventoinhas e unidades de AC que fazem circular o ar frio na sala enquanto removem o ar quente do ambiente. Os centros de dados de pequena e média dimensão e os bastidores de servidores de baixa densidade oferecem um meio de refrigeração fácil de implementar e económico: a refrigeração a ar. Isto torna-o incrivelmente económico e fácil de utilizar. Este método também funciona bem para aplicações de carga térmica moderada, como equipamento de TI pequeno a moderado, salas de servidores ou como componente de outros sistemas de arrefecimento de centros de dados híbridos.

Componentes principais dos sistemas de arrefecimento a ar

O arrefecimento a ar é um dos métodos mais comuns utilizados nos centros de dados devido à sua simplicidade e eficácia em termos de custos. Os principais componentes de uma configuração de arrefecimento a ar incluem:

Ventoinhas de arrefecimento do servidor: Este é o dispositivo mais simples mas vital. Estas ventoinhas nos armários dos servidores dissipam o calor de forma mais eficiente.
Unidades de tratamento de ar para salas de computadores (CRAH): Estas unidades equilibram os níveis de temperatura e humidade nas salas dos servidores.
Unidades CRAC (Computer Room Air Conditioning): São por vezes confundidos com CRAH, mas são estes sistemas que fazem o verdadeiro arrefecimento. Condicionam o ar.
Sistemas de gestão do fluxo de ar: A contenção de corredores frios e a contenção de corredores quentes são formas eficientes de gerir a circulação de ar.

Embora o arrefecimento a ar funcione bem com pequenas configurações ou bastidores de baixa densidade, tem problemas com configurações de elevado desempenho com cargas de calor excessivas.

Como otimizar a refrigeração do ar para obter a máxima eficiência

Para aumentar a eficiência do arrefecimento do ar, os operadores de centros de dados podem:

Utilizar estratégias de contenção de corredores quentes e frios para evitar a mistura de ar quente e frio
Colocar painéis de obturação nos bastidores dos servidores para bloquear o movimento do ar quente
Adotar uma manutenção e assistência técnica regulares dos filtros de ar para permitir que o fluxo de ar se mova de forma óptima
Monitorização ativa da temperatura e da humidade para manter uma gama desejável de valores toleráveis
A utilização de ventoinhas de várias velocidades ajuda a satisfazer os requisitos de arrefecimento, utilizando menos energia em períodos de baixa procura
Em conjunto com a colocação estratégica de ventoinhas de arrefecimento de servidores nos bastidores de servidores para maximizar a circulação de ar e procurar áreas quentes específicas

Apesar de serem relativamente baratas quando se trata de arrefecer servidores, o maior desafio continua a ser escolher a ventoinha de arrefecimento correta para garantir a máxima dissipação de calor. Neste caso, as ventoinhas de arrefecimento avançadas da ACDCFAN proporcionam um fluxo de ar potente e durabilidade para satisfazer as exigências de um centro de dados.

A ACDCFAN proporciona um arrefecimento fiável e eficaz do servidor com as suas ventoinhas com motor DC sem escovas. Estas ventoinhas avançadas funcionam eficazmente entre -30°C e 70°C e têm uma vida útil extraordinariamente longa, entre 30.000 e 70.000 horas. Graças à utilização incorporada de PWM (Modulação por Largura de Impulso), o ACDCFAN assegura ainda controlos e monitorização específicos em diferentes situações de arrefecimento. Quer esteja a planear melhorar uma sala de servidores existente ou a tentar tornar o seu bastidor de servidores eficiente, o ACDCFAN é a solução para um arrefecimento melhorado.

Arrefecimento líquido

O arrefecimento líquido dispensa a necessidade dos sistemas de arrefecimento tradicionais, especialmente em sistemas de rack de servidores de alta densidade. Em comparação com os sistemas de arrefecimento tradicionais, o arrefecimento líquido melhorou a eficiência. O avanço da tecnologia de arrefecimento líquido deve-se às elevadas capacidades de carga de trabalho dos servidores modernos. A carga de trabalho de uma bastidor de servidor pode ser facilmente satisfeita com líquidos devido à sua condutividade térmica superior à do ar, permitindo uma dissipação de calor mais rápida.

Prós e contras do arrefecimento líquido

Vantagens do arrefecimento líquido:

Eficiência melhorada: Com a ajuda de placas frias ou arrefecimento líquido por contacto direto, qualquer calor gerado é transferido de forma mais eficiente.

Economia de espaço: O arrefecimento por líquido é mais eficiente em termos de espaço, uma vez que diminui a infraestrutura necessária para acomodar os manipuladores de ar especializados.

Escalabilidade: Os servidores equipados com sistemas de arrefecimento líquido podem facilmente aumentar os volumes de trabalho sem preocupações de sobreaquecimento.

Desvantagens do arrefecimento líquido:

Custo: Inicialmente, a instalação de sistemas de arrefecimento líquido tende a ser mais cara do que os sistemas de arrefecimento a ar.

Complexidade de manutenção: Os sistemas especializados de arrefecimento de líquidos, como os sistemas dieléctricos e de líquidos aquecidos, podem provocar contaminação ou fugas sem uma manutenção adequada.

Investimentos como este podem parecer avassaladores, mas, a longo prazo, a diminuição das despesas de energia, juntamente com a redução do tempo de inatividade, tornam as vantagens maiores do que as desvantagens.

O papel da tecnologia inteligente no aumento da eficiência da refrigeração

O desenvolvimento de tecnologia inteligente dentro dos parâmetros de arrefecimento líquido aumenta a eficácia do arrefecimento líquido. Considere estas inovações que captam e utilizam dados para promover a eficiência do arrefecimento líquido:

Monitorização da temperatura: As unidades de sensores colocadas no sistema monitorizam as temperaturas dos bastidores dos servidores com o objetivo de proporcionar um arrefecimento adequado.

Arrefecimento líquido automatizado: O recente avanço do arrefecimento líquido utiliza a IA para determinar as taxas de fluxo ideais para os refrigerantes, conservando assim a energia.

Manutenção preventiva: Os padrões de atividade são examinados para que a manutenção possa ser executada em momentos oportunos, evitando interrupções forçadas.

Para ilustrar, atualmente, empresas como a Intel utilizam unidades de distribuição de líquido de refrigeração (CDU) inteligentes que optimizam a definição da temperatura e ajudam em todo o processo de refrigeração. Estas tecnologias tornam o sistema de arrefecimento líquido mais eficiente e também promovem uma forma mais ecológica de arrefecimento líquido das salas de servidores.

Arrefecimento por imersão

A gestão térmica por imersão é um método vanguardista que envolve a submersão total dos servidores num líquido dielétrico capaz de remover o calor melhor do que as práticas normais. Com as recentes inovações, estes métodos estão a ser adoptados em cenários de casos de utilização muito poderosos, especialmente em aplicações de IA e de aprendizagem automática.

Como o arrefecimento por imersão reduz o consumo de energia e melhora a eficiência

Algumas das principais vantagens do arrefecimento por imersão em relação aos seus equivalentes tradicionais, o arrefecimento a ar e a líquido, incluem

Não são necessários ventiladores ou unidades de ar condicionado, o que poupa energia e melhora a eficiência
Reduz os pontos quentes e as flutuações da temperatura ambiente, proporcionando um ambiente mais uniforme
Aumento da densidade do servidor e redução do espaço ocupado pelo centro de dados

Um estudo realizado pela 3M afirma que as despesas de energia para arrefecimento são reduzidas em 95% com o arrefecimento por imersão, em comparação com os métodos tradicionais de ar.

Potenciais desafios do arrefecimento por imersão: Possíveis obstáculos e restrições

Embora o arrefecimento por imersão seja indubitavelmente inovador, basear-se nestes méritos pode apresentar alguns desafios e deficiências. Eis alguns dos obstáculos que se colocam no caminho:

Custos iniciais elevados: Após o custo inicial da mudança para o arrefecimento por imersão, que inclui o fluxo de ar ou estruturas tradicionais de arrefecimento por líquido, há um investimento adicional em bastidores de servidores especialmente concebidos com sistemas de arrefecimento integrados, permutadores de calor e tanques de contenção de fluidos.
Conceção Compatibilidade: O arrefecimento por imersão é uma invenção nova e os servidores tradicionais nunca foram construídos com esta caraterística. Os servidores prontos a usar podem ter de ser submetidos a um processo de modificação moroso e dispendioso para os tornar compatíveis com dieléctricos.
Fluido Gestão: O fluido dielétrico avançado utilizado no arrefecimento por imersão não é irrefutavelmente permanente na sua estrutura. Com o tempo, pode perder as suas propriedades ou ficar contaminado e terá de ser substituído ou limpo, o que aumenta o peso da manutenção.
Fornecedor limitado Ecossistema: A utilização atual está restrita a alguns fornecedores, o que leva à falta de soluções normalizadas e a alguma forma de bloqueio do fornecedor para as empresas que pretendem implementar o arrefecimento por imersão em grande escala.

É da maior importância que as organizações que pretendem implementar o arrefecimento por imersão efectuem uma análise abrangente do investimento em termos de custo-benefício. Embora a adição de outras tecnologias, como refrigeradores e permutadores de calor, melhore bastante a eficiência do arrefecimento, a sua viabilidade económica, integração e manutenção subsequente, juntamente com os objectivos a longo prazo dos conjuntos de dados, têm de ser alcançados.

A atenuação das barreiras à utilização desta técnica e a taxa de adoção revelam que, mesmo com estes obstáculos, esta tecnologia aspira a ser o padrão de ouro para lidar com cargas ultra-térmicas em pequenos espaços volumétricos.

Escolher a solução de arrefecimento de servidores adequada às suas necessidades

Como avaliar os requisitos de arrefecimento do seu centro de dados

Para desenvolver uma solução de arrefecimento perfeita para o servidor do seu centro de dados, é crucial estabelecer, em primeiro lugar, os seus requisitos de arrefecimento. Isto inclui ter em conta questões como:

Densidade do servidor: O número e a densidade de servidores no seu centro de dados terão impacto na capacidade de arrefecimento de que necessita. As implementações de alta densidade podem exigir refrigeração líquida, por imersão ou mesmo soluções de refrigeração híbridas, em que são utilizadas soluções de refrigeração mais avançadas.
Consumo de energia: Faça um inventário dos servidores, do seu consumo de energia e dos outros equipamentos e calcule a capacidade de arrefecimento que permite manter a temperatura de funcionamento de forma óptima.
Layout das instalações: A análise da configuração do centro de dados, como o posicionamento de racks de servidores, CRACs/CRAHs e outros dispositivos de refrigeração, ajudará a detetar alguns estrangulamentos do fluxo de ar, optimizando o seu design de refrigeração.
Clima e ambiente: A localização do centro de dados também pode afetar as suas necessidades de refrigeração. As regiões que são normalmente quentes e húmidas podem necessitar de sistemas de refrigeração mais potentes.

sistemas de arrefecimento em bastidor

Calcular o retorno do investimento (ROI) das soluções de arrefecimento

As soluções de arrefecimento para servidores devem ser avaliadas em função do seu ROI, que integra as poupanças de energia e as taxas globais de manutenção. Alguns factores que podem ajudar a estimar o ROI são

Eficiência de arrefecimento: Utilize parâmetros mensuráveis como a Eficácia da Utilização de Energia (PUE) e a classificação energética para servidores informáticos para obter uma estimativa exacta da solução de arrefecimento energético.
Preços de manutenção de refrigeração: Calcular os custos viáveis de mão de obra e de peças sobresselentes que cada um contém ao longo de um período útil do período de esperança de vida do sistema de refrigeração.
Custos de prevenção: As soluções de arrefecimento eficazes têm o potencial de aumentar a vida útil do equipamento, ajudando, em última análise, a reduzir os custos destes componentes, bem como da infraestrutura existente na empresa.

Para os que utilizam sistemas de arrefecimento a ar ou sistemas de arrefecimento híbridos, a ACDCF fornece uma gama de ventoinhas de arrefecimento destinadas a otimizar o fluxo de ar, bem como a energia para o servidor durante condições de trabalho difíceis.

Na ACDCFAN, fornecemos serviços OEM, ODM e OBM para satisfazer a sua procura de sistemas de arrefecimento de servidores personalizados. Orgulhamo-nos do design e da qualidade do material das nossas ventoinhas de arrefecimento, sendo as suas estruturas e lâminas feitas de liga de alumínio ou plástico durável e prático. Somos capazes de oferecer um melhor valor do que a concorrência, fornecendo a mesma qualidade de solução de arrefecimento personalizada que os líderes da indústria, apenas 10% mais barato do que as taxas padrão. As nossas ventoinhas de arrefecimento são fabricadas em conformidade com as normas internacionais e têm certificação RoHS, o que nos torna numa empresa certificada ISO8700 com marcas de conformidade TUV, CE e UL. Não hesite em escolher ACDCFAN, nós forneceremos a qualidade que espera a um ótimo preço.

Conclusão: Como o arrefecimento eficaz do servidor pode melhorar as operações do seu centro de dados

Servidores e centros de dados com refrigeração abrangente sempre foram fundamentais no passado, e agora são cruciais no mundo moderno de hoje. Tudo tem um objetivo, desde sistemas de arrefecimento a ar para instalações de pequena e média escala até ao novo arrefecimento por imersão em líquido para centros de dados de densidade extremamente elevada. Cada situação específica tem uma solução. Qualquer que seja o requisito, os fornecedores de arrefecimento forte de bastidores para servidores são essenciais para o funcionamento eficaz dos centros de dados contemporâneos, quer seja para garantir que o seu equipamento de TI funciona eficientemente, gerir a utilização de energia ou até contribuir para soluções ecológicas.

É essencial uma abordagem multifacetada em relação ao investimento, quer se trate de arrefecimento em bastidor com a mais recente tecnologia de arrefecimento ou de sistemas de fluidos sofisticados. Não só é possível salvar os seus servidores de danos relacionados com o calor, como também aumentará a eficiência do trabalho e poupará mais energia a longo prazo. Sem dúvida, a solução de arrefecimento adequada é a base para garantir a produtividade contínua dos activos do seu centro de dados, mantendo um ambiente sustentável.

Quando procura sistemas de arrefecimento personalizados de qualidade superior, a ACDCFAN pode ser a sua resposta. Estamos no mercado há mais de 20 anos, por isso podemos oferecer ventiladores AC, DC e EC personalizados que permitem modificações flexíveis. Permita-nos ajudá-lo a otimizar ainda mais o seu centro de dados.

Está pronto para pôr em ordem o seu mecanismo de refrigeração? Pode contar com ACDCFAN para soluções soberbas de preservação de energia construídas para uma funcionalidade e durabilidade óptimas.