Почему эффективное охлаждение сервера имеет решающее значение для центра обработки данных

Введение

В современном мире все требует данных, и они являются стержнем для всего, что мы делаем. Есть большая вероятность, что все вращается вокруг управления различными центрами обработки данных. Потоковая трансляция телепередач или работа продвинутых систем искусственного интеллекта - все зависит от бесперебойной работы центров обработки данных, обеспечивающих все эти операции, - серверов. Эти надежные машины выполняют огромную рабочую нагрузку, но при этом выделяют огромное количество тепла. Если не управлять выделением тепла с помощью эффективных устройств охлаждения серверов, системы внутри них могут резко и без предупреждения выйти из строя.

Не стоит лукавить, когда мы говорим, что системы охлаждения серверов играют важнейшую роль в охлаждении центров обработки данных. Они не только обеспечивают нормальную работу сервера и сохраняют ресурс чувствительных деталей, но и используют различные типы вычислительных блоков. В этом блоге мы расскажем о необходимости использования современных систем охлаждения в серверных стойках и других помещениях, а также о том, какими характеристиками должна обладать выбранная система.

Почему охлаждение сервера имеет решающее значение для производительности центра обработки данных?

Понимание охлаждения сервера

Охлаждение серверов - это процедура отвода избыточного тепла, создаваемого серверами и другим ИТ-оборудованием в центре обработки данных. В процессе обработки данных и выполнения других сложных задач на серверах образуется тепло, которое, если его не контролировать, может стать слишком большим для сервера, снижая его эффективность. Такое большое количество тепла может сильно повредить компоненты сервера и увеличить вероятность его разрушения. Правильное охлаждение сервера позволяет охлаждающим устройствам стоек серверов эффективно контролировать количество выделяемого тепла.

Влияние перегрева на надежность сервера и целостность данных

Перегрев - это серьезное явление, которое может серьезно повлиять на работу сервера и хранящуюся на нем информацию. При длительной работе сервера при высоких температурах возникают следующие проблемы:

Когда аппаратные компоненты подвергаются воздействию температур, превышающих стандартный рабочий диапазон, повышается вероятность их выхода из строя в течение короткого времени
Если серверы постоянно перегреваются, их производительность ниже ожидаемой и увеличивается временная задержка.
Работы, требующие огромной обработки данных, могут выделять огромное количество тепла, что выводит сервер из строя на длительное время и приводит к повреждению данных.

Проблемы охлаждения серверов: Преодоление общих проблем

Согласно отчету Uptime Institute, на отказы оборудования приходится более 65% случаев выхода из строя центров обработки данных. Перегрев является критическим фактором и в значительной степени способствует возникновению таких сбоев. Инвестиции в лучшие системы охлаждения и контроля температуры серверов имеют решающее значение для предотвращения подобных сбоев.

Эффективное охлаждение сервера настолько же важно, насколько и сложно. Центры обработки данных сталкиваются со следующими проблемами, и вот как они влияют на их работу:

Неэффективный теплообмен: В серверах с высокой плотностью размещения традиционные методы охлаждения часто не справляются с отводом достаточного количества тепловой энергии, что приводит к образованию горячих точек.
Повышение энергопотребления: Более совершенные CPU и GPU, как правило, создают большую тепловую мощность, что в свою очередь требует надежных систем охлаждения. Такие системы часто оказываются проблематичными для бюджета на электроэнергию.
Размещение оборудования: Неэффективные системы охлаждения серверных комнат или плохо продуманные стойки могут блокировать воздушный поток вокруг устройств, препятствуя адекватному отводу тепла.
Ограничения масштабирования: Стандартных подходов, таких как вентиляторы или охлажденный воздух, может оказаться недостаточно для охлаждения серверов высокой плотности, что приведет к необходимости использования жидкостного охлаждения или систем погружного охлаждения.
Шум и энергопотребление: Высокая температура, нагнетаемая блоками охлаждения серверных стоек, увеличивает энергопотребление и со временем снижает эффективность, создавая при этом раздражающий шум.

Для решения этих проблем обычно требуются перспективные технологии нового поколения, которые позволяют центрам обработки данных не отставать от возникающих рабочих нагрузок.

Вызов	Воздействие	Решение/технология
Неэффективная теплопередача	В серверах с высокой плотностью размещения возникают "горячие точки", снижающие эффективность охлаждения.	Жидкостное охлаждение, погружное охлаждение, оптимизация воздушного потока
Повышение спроса на электроэнергию	Современные процессоры и графические процессоры выделяют больше тепла, создавая нагрузку на системы охлаждения и бюджеты на электроэнергию.	Энергоэффективные системы охлаждения, оптимизация на основе искусственного интеллекта
Размещение оборудования	Плохой дизайн серверной комнаты препятствует воздушному потоку, что приводит к неэффективному отводу тепла.	Оптимизация конструкции стоек, защита горячих и холодных проходов
Ограничения масштабирования	Воздушное охлаждение может быть недостаточным для серверов с высокой плотностью размещения, что приведет к перегреву.	Жидкостное охлаждение, погружное охлаждение, гибридные решения
Шум и потребляемая мощность	Повышенное энергопотребление и шум от традиционных методов охлаждения со временем снижают эффективность системы.	Многоскоростные вентиляторы, усовершенствованные вентиляторы охлаждения

проблемы при проектировании систем охлаждения центров обработки данных

Как охлаждение сервера влияет на эффективность центра обработки данных

Как решения для охлаждения серверов снижают энергопотребление

Охлаждение сервера - это не только регулирование температуры, но и энергоэффективность. Ошибочно думать, что охлаждение не служит никакой другой цели, кроме повышения комфорта. По данным Международного энергетического агентства, охлаждение может потреблять от 30% до 40% от общего объема энергии центра обработки данных. Однако более интеллектуальные системы охлаждения серверов могут значительно снизить энергопотребление. Охлаждение в стойке, которое является новой нормой в методологии охлаждения, и жидкостное охлаждение, которое использует меньше энергии для перемещения большего количества тепла, облегчают эту задачу.

Вот краткий список инновационных и энергосберегающих методов охлаждения:

Поток воздуха оптимизация: Холодный воздух подается с помощью ветродуя в те места внутри центров обработки данных, где он больше всего необходим.
Настройка системы жидкостного охлаждения: Более эффективно, чем воздушное охлаждение в стойках высокой плотности.
Утилизация тепла: Популярной тенденцией для центров обработки данных является использование избыточного тепла в других целях, вместо того чтобы пускать его в расход, и при этом минимизировать воздействие на окружающую среду.

Применяя эти стратегии, направленные на снижение энергопотребления, центры обработки данных часто улучшают свои показатели PUE, которые являются важнейшим показателем эффективности работы.

Влияние правильного охлаждения серверов на экологическую устойчивость

Стремясь к экологичности, компании также должны уделять внимание влиянию своей деятельности на общество. Энергия, потребляемая при использовании мощных систем охлаждения в центре обработки данных, определяет уровень выбросов парниковых газов, что еще больше усугубляет проблему глобального потепления. Новые технологии, такие как безопасные для планеты системы охлаждения с жидким теплоносителем и блоки распределения теплоносителя (CDU), являются энергоэффективными.

Рассмотрим пример дата-центров Google, где используются запатентованные системы охлаждения, позволяющие минимизировать потребление воды и электроэнергии. Такие экологичные технологии охлаждения не только поддерживают серверы в оптимальном рабочем состоянии, но и позволяют организации не наносить чрезмерного вреда окружающей среде, а также сократить углеродный след.

Охлаждение воздуха

В современных центрах обработки данных предпочтительным методом охлаждения серверов остается воздушное охлаждение. Этот метод заключается в использовании вентиляторов и кондиционеров, которые циркулируют холодный воздух в помещении, одновременно удаляя горячий воздух из окружающей среды. Малые и средние центры обработки данных и серверные стойки с низкой плотностью размещения предлагают простой в реализации и экономичный способ охлаждения мощности: воздушное охлаждение. Это делает его невероятно экономичным и простым в использовании. Этот метод также хорошо подходит для приложений с умеренной тепловой нагрузкой, таких как небольшое или умеренное ИТ-оборудование, серверные комнаты или в качестве компонента других гибридных систем охлаждения ЦОД.

Основные компоненты систем воздушного охлаждения

Воздушное охлаждение - один из самых распространенных методов, используемых в центрах обработки данных, благодаря своей простоте и экономичности. Основные компоненты системы воздушного охлаждения включают:

Вентиляторы для охлаждения сервера: Это самое простое, но очень важное устройство. Эти вентиляторы в серверных шкафах более эффективно рассеивают тепло.
Установки для обработки воздуха в компьютерных комнатах (CRAH): Они обеспечивают баланс температуры и влажности в серверных помещениях.
Блоки CRAC (кондиционирование воздуха в компьютерной комнате): Их иногда путают с CRAH, но эти системы действительно охлаждают воздух. Они кондиционируют воздух.
Системы управления воздушными потоками: Эффективными способами управления циркуляцией воздуха являются системы защиты холодных проходов и горячих проходов.

Хотя воздушное охлаждение хорошо работает с небольшими системами или стойками с низкой плотностью, оно имеет проблемы с высокопроизводительными системами с чрезмерной тепловой нагрузкой.

Как оптимизировать охлаждение воздуха для достижения максимальной эффективности

Чтобы повысить эффективность воздушного охлаждения, операторы центров обработки данных могут:

Используйте стратегии сдерживания горячих и холодных проходов, чтобы избежать смешивания горячего и холодного воздуха
Установите заглушки в серверные стойки, чтобы блокировать движение горячего воздуха
Регулярно проводите техническое обслуживание и уход за воздушными фильтрами, чтобы обеспечить оптимальное движение воздушного потока
Активный контроль температуры и влажности для поддержания желаемого диапазона допустимых значений
Использование многоскоростных вентиляторов помогает удовлетворить потребности в охлаждении, потребляя меньше энергии в периоды низкого спроса.
В сочетании со стратегическим размещением вентиляторов охлаждения серверов в серверных стойках для обеспечения максимальной циркуляции воздуха и поиска определенных горячих зон

Несмотря на то, что охлаждение серверов стоит относительно недорого, самой большой проблемой остается выбор правильного вентилятора для обеспечения максимального отвода тепла. В этом случае передовые вентиляторы охлаждения ACDCFAN обеспечивают мощный воздушный поток и долговечность, чтобы соответствовать требованиям центра обработки данных.

ACDCFAN обеспечивает надежное и эффективное охлаждение серверов с помощью своих бесщеточных вентиляторов с двигателем постоянного тока. Эти усовершенствованные вентиляторы эффективно работают в диапазоне от -30°C до 70°C и имеют необычайно долгий срок службы - от 30 000 до 70 000 часов. Благодаря использованию ШИМ (широтно-импульсной модуляции) ACDCFAN обеспечивает контроль и мониторинг конкретных целей в различных ситуациях охлаждения. Планируете ли вы улучшить существующую серверную комнату или пытаетесь повысить эффективность своей серверной стойки, ACDCFAN - это решение для улучшения охлаждения.

Жидкостное охлаждение

Жидкостное охлаждение избавляет от необходимости использования традиционных систем охлаждения, особенно в серверных стойках высокой плотности. По сравнению с традиционными системами охлаждения жидкостное охлаждение отличается повышенной эффективностью. Развитие технологии жидкостного охлаждения обусловлено высокой рабочей нагрузкой современных серверов. Рабочая нагрузка серверной стойки может быть легко обеспечена жидкостью благодаря ее более высокой теплопроводности по сравнению с воздухом, что позволяет быстрее отводить тепло.

Плюсы и минусы жидкостного охлаждения

Преимущества жидкостного охлаждения:

Повышенная эффективность: С помощью холодных пластин или жидкостного охлаждения прямого контакта любое выделяемое тепло передается более эффективно.

Экономия пространства: Жидкостное охлаждение более эффективно с точки зрения пространства, поскольку уменьшает инфраструктуру, необходимую для размещения специализированных воздухораспределителей.

Масштабируемость: Серверы, оснащенные системами жидкостного охлаждения, могут легко наращивать рабочие нагрузки, не опасаясь перегрева.

Недостатки жидкостного охлаждения:

Стоимость: Первоначально установка систем жидкостного охлаждения, как правило, стоит дороже, чем систем воздушного охлаждения.

Сложность обслуживания: Специализированные системы жидкостного охлаждения, такие как диэлектрические системы и системы с подогревом жидкости, могут привести к загрязнению или утечкам без надлежащего обслуживания.

Подобные инвестиции могут показаться непомерными, но в долгосрочной перспективе сокращение расходов на электроэнергию, а также снижение времени простоя при низких температурах делают преимущества более весомыми, чем недостатки.

Роль интеллектуальных технологий в повышении эффективности охлаждения

Развитие интеллектуальных технологий в рамках параметров жидкостного охлаждения повышает его эффективность. Рассмотрим эти инновации, позволяющие собирать и использовать данные для повышения эффективности жидкостного охлаждения:

Мониторинг температуры: Датчики, размещенные в системе, отслеживают температуру в серверных стойках с целью обеспечения адекватного охлаждения.

Автоматизированное жидкостное охлаждение: Последние достижения в области жидкостного охлаждения используют искусственный интеллект для определения оптимального расхода охлаждающих жидкостей, что позволяет экономить энергию.

Упреждающее обслуживание: Изучаются схемы деятельности, чтобы обслуживание выполнялось в подходящее время, избегая вынужденных прерываний.

Например, в наши дни такие компании, как Intel, внедряют интеллектуальные блоки распределения охлаждающей жидкости (CDU), которые оптимизируют температурный режим и помогают в процессе охлаждения. Эти технологии делают систему жидкостного охлаждения более эффективной, а также способствуют более экологичному охлаждению серверных комнат.

Погружное охлаждение

Погружная терморегуляция - это авангардный метод, предполагающий полное погружение серверов в диэлектрическую жидкость, которая способна отводить тепло лучше, чем обычные методы. Благодаря последним инновациям эти методы находят применение в очень мощных сценариях использования, особенно в приложениях искусственного интеллекта и машинного обучения.

Как погружное охлаждение снижает энергопотребление и повышает эффективность

Среди основных преимуществ иммерсионного охлаждения по сравнению с его традиционными аналогами - воздушным и жидкостным охлаждением - можно назвать следующие:

Не требуются вентиляторы или кондиционеры, что экономит электроэнергию и повышает эффективность.
Уменьшает количество горячих точек и колебания температуры окружающей среды, обеспечивая более равномерную среду
Повышение плотности размещения серверов и уменьшение площади центра обработки данных

Исследование, проведенное компанией 3M, утверждает, что при погружном охлаждении энергозатраты на охлаждение снижаются на ошеломляющие 95% по сравнению с традиционными воздушными методами.

Потенциальные проблемы с погружным охлаждением: Возможные препятствия и ограничения

Несмотря на то, что иммерсионное охлаждение, несомненно, является инновационным, его использование может быть сопряжено с некоторыми проблемами и недостатками. Вот некоторые препятствия, стоящие на этом пути:

Высокие первоначальные затраты: После первоначальных затрат на погружное охлаждение, включающее воздушный поток или традиционные конструкции жидкостного охлаждения, требуются дополнительные инвестиции в специально разработанные серверные стойки с интегрированными системами охлаждения, теплообменниками и резервуарами для хранения жидкостей.
Дизайн Совместимость: Иммерсионное охлаждение - это новое изобретение, и традиционные серверы никогда не создавались с такой функцией. Готовые серверы могут подвергнуться длительной и дорогостоящей модификации, чтобы сделать их совместимыми с диэлектриками.
Жидкость Менеджмент: Усовершенствованная диэлектрическая жидкость, используемая для погружного охлаждения, не является неизменной по своей структуре. Со временем она может потерять свои свойства или загрязниться, и тогда придется прибегать к замене или очистке, что еще больше утяжеляет процесс обслуживания.
Ограниченный поставщик Экосистема: В настоящее время они используются лишь несколькими поставщиками, что приводит к отсутствию стандартизированных решений и некоторой блокировке поставщиков для компаний, желающих внедрить иммерсионное охлаждение в широких масштабах.

Организациям, планирующим внедрить иммерсионное охлаждение, крайне важно провести всесторонний анализ затрат и выгод от инвестиций. Хотя добавление других технологий, таких как чиллеры и теплообменники, значительно повышает эффективность охлаждения, необходимо обеспечить их экономическую целесообразность, интеграцию и последующее обслуживание наряду с долгосрочными целями наборов данных.

Смягчение барьеров на пути использования этой технологии и скорость ее внедрения показывают, что даже с учетом этих препятствий данная технология стремится стать золотым стандартом для борьбы с ультратепловыми нагрузками в небольших по объему помещениях.

Выбор правильного решения для охлаждения сервера в соответствии с вашими потребностями

Как оценить потребности центра обработки данных в охлаждении

Для того чтобы разработать идеальное решение по охлаждению серверов вашего центра обработки данных, необходимо в первую очередь определить требования к охлаждению. Это включает в себя учет таких вопросов, как:

Плотность серверов: Количество и плотность серверов в вашем центре обработки данных влияет на требуемую мощность охлаждения. При высокой плотности развертывания может потребоваться жидкостное, погружное или даже гибридное охлаждение с использованием более совершенных решений для охлаждения.
Энергопотребление: Проведите инвентаризацию серверов, их энергопотребления, а также другого оборудования и определите мощность охлаждения, которая оптимально поддерживает рабочую температуру.
Планировка помещения: Изучение расположения центра обработки данных, например, расположение серверных стоек, CRAC/CRAH и других охлаждающих устройств, поможет обнаружить узкие места в воздушном потоке и оптимизировать конструкцию системы охлаждения.
Климат и окружающая среда: Расположение центра обработки данных также может повлиять на потребности в охлаждении. В регионах, где обычно жарко и влажно, могут потребоваться более мощные системы охлаждения.

в системах охлаждения стоек

Расчет окупаемости инвестиций (ROI) в решения для охлаждения

Решения для охлаждения серверов должны быть взвешены с точки зрения окупаемости инвестиций, которая включает в себя экономию энергии и общую стоимость обслуживания. Оценить рентабельность инвестиций можно по следующим параметрам:

Эффективность охлаждения: Используйте такие измеряемые параметры, как эффективность использования мощности (PUE) и рейтинг энергопотребления для компьютерных серверов, чтобы получить точную оценку решения по охлаждению.
Ценообразование на техническое обслуживание систем охлаждения: Рассчитайте возможные затраты на оплату труда и запасные части, которые каждый из них содержит в течение полезного периода срока службы системы охлаждения.
Предотвращение расходов: Эффективные решения в области охлаждения способны увеличить срок службы оборудования, что в конечном итоге способствует снижению затрат на эти компоненты, а также на существующую инфраструктуру компании.

Для тех, кто использует системы воздушного или гибридного охлаждения, ACDCF предлагает целый ряд охлаждающих вентиляторов, которые оптимизируют поток воздуха и энергии, поступающей к серверу в сложных условиях работы.

Компания ACDCFAN предоставляет услуги OEM, ODM и OBM, чтобы удовлетворить ваш спрос на индивидуальные системы охлаждения серверов. Мы гордимся дизайном и качеством материалов наших охлаждающих вентиляторов, их рамы и лопасти изготовлены из прочного и практичного алюминиевого сплава или пластика. Мы можем предложить лучшую стоимость, чем конкуренты, обеспечивая то же качество решений для охлаждения, что и лидеры отрасли, только на 10% дешевле, чем стандартные тарифы. Наши вентиляторы охлаждения производятся в соответствии с международными стандартами и имеют сертификат RoHS, что делает нас предприятием, сертифицированным по ISO8700 и имеющим маркировку TUV, CE и UL. Не сомневайтесь в выборе ACDCFAN, мы обеспечим ожидаемое качество по отличной цене.

Заключение: Как эффективное охлаждение сервера может улучшить работу вашего центра обработки данных

Комплексное охлаждение серверов и центров обработки данных всегда играло ключевую роль в прошлом, а сейчас оно имеет решающее значение в современном мире. Все имеет свое предназначение: от систем воздушного охлаждения для небольших объектов среднего масштаба до инновационных систем жидкостного погружного охлаждения для центров обработки данных с чрезвычайно высокой плотностью размещения. Для каждой конкретной ситуации есть свое решение. Какими бы ни были требования, мощные системы охлаждения серверных стоек необходимы для эффективной работы современных центров обработки данных, будь то обеспечение эффективной работы ИТ-оборудования, управление энергопотреблением или даже вклад в экологические решения.

Очень важен многогранный подход к инвестициям, будь то охлаждение в стойке с помощью новейших технологий охлаждения или сложные жидкостные системы. Это не только спасет ваши серверы от повреждений, связанных с нагревом, но и повысит эффективность работы и позволит сэкономить больше энергии в долгосрочной перспективе. Несомненно, подходящее решение для охлаждения - это основа для обеспечения непрерывной производительности активов вашего центра обработки данных при сохранении устойчивой окружающей среды.

Если вы ищете превосходные индивидуальные системы охлаждения, ACDCFAN может стать вашим ответом. Мы работаем уже более 20 лет, поэтому можем предложить заказные вентиляторы переменного, постоянного и переменно-постоянного тока, которые допускают гибкую модификацию. Позвольте нам помочь вам в дальнейшей оптимизации вашего центра обработки данных.

Вы хотите привести в порядок свой механизм охлаждения? Вы можете положиться на ACDCFAN для превосходных энергосберегающих решений, созданных для оптимальной функциональности и долговечности.