Серверна система охолодження (рідинне охолодження для сервера)

Ви заходили коли-небудь у серверну кімнату? Там шумно, як на злітній смузі. Десятки вентиляторів женуть повітря, намагаючись охолодити розпечене залізо. Але є спосіб зробити серверну тихішою і ефективнішою. Серверна система охолодження, в основі якої лежить потужна охолоджувальна установка, наприклад, чилер, вирішує ці проблеми.

Як працює рідинне охолодження серверів

Водяне охолодження сервера працює за простим принципом – рідина забирає тепло від процесорів і відводить його до радіаторів. Чому рідина? Просто вона проводить тепло в 25 разів краще за повітря. Це фізика, з якою не посперечаєшся.

В системі охолодження циркулює спеціальна рідина. Вона проходить через водоблоки, прикріплені до гарячих компонентів. Нагріта рідина тече до радіатора, де віддає тепло. Потім цикл повторюється.

Насправді, рідинне охолодження серверів буває двох типів. Перший – пряме охолодження, це коли рідина контактує прямо з чіпами через спеціальні блоки. Другий – занурювальне охолодження. Сервер цілком занурюють у діелектричну рідину. Так, прямо як у фантастичних фільмах.

Чому дата-центри переходять на водяне охолодження сервера

Сучасні процесори для серверів виділяють величезну кількість тепла. Один чіп може грітися як праска – до 200-300 ват. А в одному сервері таких чіпів кілька. Тому охолодження для серверів повітрям стає неефективним.

Ось приклад з життя – компанія Google у своїх дата-центрах почала використовувати водяне охолодження сервера для машинного навчання. Результат? Енергоспоживання на охолодження знизилося на 30%, а це мільйони доларів економії на рік.

А ще система охолодження для сервера на рідині дозволяє розміщувати обладнання щільніше. Не потрібні широкі коридори для повітряних потоків. Більше серверів на квадратний метр – вища прибуток дата-центру.

Ще одна важлива перевага – хороший ККД.

Порівняння типів охолодження серверних

Серверна система охолодження – основні компоненти системи

Система охолодження для сервера з рідиною складається з кількох ключових елементів.

1.       Водоблоки – це мідні або алюмінієві пластини з каналами всередині. Вони кріпляться прямо на процесори. Всередині водоблока рідина тече по спеціальних каналах, забираючи тепло.

2.       Насос качає рідину по системі, без нього циркуляції не буде. Хороша помпа працює тихо і надійно роками. Читайте також чому насос не створює тиск.

3.       Радіатор розсіює тепло в повітря. Він схожий на автомобільний радіатор, тільки менший. На ньому стоять вентилятори, але вони працюють повільніше і тихіше, ніж при прямому обдуві.

4.       Трубки з'єднують всі елементи. Вони мають бути гнучкими і міцними, адже протікання в серверній – це катастрофа.

5.       Резервуар зберігає запас рідини. Він компенсує випаровування і спрощує заправку системи.

Система охолодження для сервера – практичні аспекти впровадження

Перехід на рідинне охолодження серверів вимагає підготовки.

Перше – вибір рідини. Звичайна вода не підійде, оскільки вона проводить електрику і викликає корозію. Використовують спеціальні склади: деіонізовану воду з присадками або діелектричні рідини.

Друге – резервування. Охолодження для серверів має працювати без збоїв. Потрібні резервні помпи і системи контролю. Датчики температури, тиску, протікань – все це обов'язково.

Третє – обслуговування. Водяне охолодження вимагає регулярного догляду, наприклад, перевірку рівня рідини раз на місяць і її заміну раз на рік-два.

До речі, цікавий факт. Деякі компанії використовують гарячу воду із серверної системи охолодження для опалення офісів. Сервери гріють приміщення – економія на опаленні. Це можна порівняти з рекуперацією тепла.

Типові проблеми та їх рішення

Серверна система охолодження має свої підводні камені. Знання про них допоможе уникнути неприємностей.

Протікання – головний страх будь-якого адміна. Рішення просте: якісні компоненти і регулярні перевірки. Використовуйте фітинги з подвійним ущільненням. Розміщуйте датчики протікання під критичними вузлами.

Біологічне забруднення може з'явитися в будь-якій системі. В теплій воді люблять жити водорості і бактерії. Додавайте біоциди в рідину, використовуйте непрозорі трубки – без світла водорості не ростуть.

Корозія руйнує металеві частини. Не змішуйте мідь і алюміній в одній системі. Використовуйте інгібітори корозії в охолоджувальній рідині.

Повітряні пробки заважають циркуляції. При заправці системи нахиляйте сервер в різні боки. Встановіть повітровідводчики у найвищих точках контуру.

Економіка питання

Система охолодження для сервера на рідині коштує дорожче за повітряну при покупці. Але давайте порахуємо довгострокову вигоду. Економія електрики досягає 30-40% - для великого дата-центру це сотні тисяч кіловат-годин на рік. Охолодження для серверів рідиною окупається за 2-3 роки.

Щільність розміщення обладнання зростає в 2-3 рази. На тій же площі поміщається більше серверів, оренда приміщення використовується ефективніше. Термін служби обладнання збільшується. Стабільна температура без стрибків продовжує життя компонентів на 20-30%.

А тепер про майбутнє. Технології розвиваються, і водяне охолодження сервера стає доступнішим. З'являються готові рішення "під ключ". Не потрібно бути інженером, щоб впровадити таку систему.

FAQ: часті запитання

Чи можна переобладнати існуючі сервери під рідинне охолодження?

Так, але це залежить від конструкції сервера. Для стандартних стійкових серверів є готові комплекти переобладнання. Процес займає кілька годин на один сервер.

Що відбувається при відключенні електрики із серверною системою охолодження?

Сучасні системи мають ДБЖ для помп і аварійні контури охолодження. Навіть без електрики природна циркуляція продовжує відводити залишкове тепло кілька хвилин.

Яка рідина краща для охолодження серверів?

Для прямого охолодження підходить деіонізована вода з присадками проти корозії. Для занурювального – спеціальні діелектричні рідини типу 3M Novec або мінеральні масла.

Наскільки складно обслуговувати рідинне охолодження?

Складніше, ніж повітряне, але не критично. Потрібен навчений персонал і запас витратних матеріалів. Основні роботи – долив рідини і чищення радіаторів раз на квартал.

Що робити при протіканні в системі охолодження для сервера?

Негайно відключити живлення серверів і активувати резервне охолодження. Більшість сучасних систем мають автоматичне відключення при виявленні протікання датчиками.

Чи окупається водяне охолодження для невеликих компаній?

Для серверних кімнат з 5-10 стійками окупність становить 3-5 років. Якщо плануєте розширюватися або у вас високі витрати на електрику, інвестиція виправдана.