Tartsd szárazon – ez az elektronika egyik legalapvetőbb szabálya. Az Intel egyik Hillsboro-i laboratóriumának mérnökei figyelmen kívül hagyják ezt a régi tanácsot, és az adatközpontok számára épített drága számítógépeket a hűtés érdekében megmártóznak a folyadékban. A tiszta fürdőben a szerverállványok zöldes fényt árasztanak, miközben csendben dolgoznak a szokásos számítástechnikai feladatokon.
Az Intel alámerített számítógépei ugyanúgy működnek, mint egy száraz szerverállványon, mert nem vízben fürdenek, még akkor sem, ha éppen úgy néz ki. Olyan szintetikus olajban áztatják őket, amely nem vezeti az elektromosságot. Nincs zárlat, sőt, mivel a folyadék sokkal jobban elnyeli a keményen dolgozó számítógépek hőjét, mint a levegő, így hosszabb az élettartamk és hatékonyabbak.
Ahogy az adatközpontok egyre nagyobb teljesítményűvé válnak, a számítógépek olyan sok hőt termelnek, hogy hűtésük túlzott mennyiségű energiát igényel. A hűtőrendszerek ugyanannyi villamos energiát használhatnak fel, mint maguk a számítógépek.
Az Intel és más nagy technológiai vállalatok ezért olyan folyadékhűtési rendszereket terveznek, amelyek sokkal kevesebb villamos energiát használnak, remélve, hogy az adatközpontok energiaköltségeit akár harmadával is csökkenthetik – és így a létesítmények éghajlatra gyakorolt hatását is.
Az adatközpontok gondolkodásmódja nagymértékben megváltozik, mivel már most is az Egyesült Államok teljes villamosenergia-fogyasztásának 2 százalékát teszik ki. Energiaszomjuk minden alkalommal nő, amikor az emberek elindítják a Netflixet, és a mesterséges intelligencia térnyerése újabb óriási új igényt generál az adatközpontok számítási teljesítménye iránt.
A szkeptikusok arra figyelmeztetnek, hogy a meglévő adatközpontok átépítése a folyadékhűtéshez való alkalmazkodás érdekében nehéz vagy megfizethetetlenül drága lehet. Az átállás hívei azt mondják, hogy ez elengedhetetlen az adatközpontok növekvő energiaigényének kielégítéséhez.
A merülő hűtés már a 19. század óta létezik, jóval a számítógépek előtt, amikor nem vezető folyadékokat használtak a korai elektromos transzformátorok hűtésére. A szuperszámítógépek már az 1960-as években is használtak merülő hűtést, de a technológia továbbra is nagyon speciális maradt. Mostanában sokkal szélesebb körű igény merül fel, főleg az IoT és a AI térnyerésével.
Adatközpont, mint speciális felépítmény
Az adatközpontok tervezése a számítógépek hűtéséről szól. Az épületeket úgy tervezik, hogy maximalizálják a szerverállványokon keresztül a légáramlást. Gyakran hatalmas mennyiségű vizet használnak, amely párolgás közben lehűti a levegőt, és így hűvösen tartja a légkört az adatközpontban.
A mérnökök magukat a számítógépeket is úgy tervezik meg, hogy maximalizálják a légáramlást, az áramköri lapokon elhelyezett alkatrészeket egymástól távolabb helyezik el, ventilátorokat és hűtőbordákat építenek be, hogy a gépek ne melegedjenek túl és ne álljanak le.
Az adatközpontok építése az egekbe szökik, mivel mindennapi életünkben egyre inkább függünk a számítógépektől, és mivel az új technológiák, például a virtuális valóság és a mesterséges intelligencia új igényeket támasztanak a számítási teljesítmény iránt. Az okostelefonoktól a streamingig folyamatosan igénybe vesszük az adatközpontokat a számítási feladatok és a digitális tárolás érdekében.
Ezzel a digitális szomjúsággal párhuzamosan a villamos energia iránti igény is növekszik. A nagy adatközpontok annyi áramot használnak, mint egy kisebb város. Az ipari áramfogyasztás például Oregon keleti részén ugrásszerűen megnőtt, ahol az Amazon egyre több hatalmas adatközpontot üzemeltet.
A folyadékhűtés számos problémát megoldhat
A hűvösebb számítógépeket sűrűbben lehet egymás mellé pakolni az adatközpontokban, mivel nincs szükségük a légáramláshoz szükséges helyre. A számítógépgyártók a chipeket sűrűbben tudják egymás mellé pakolni az alaplapon, így nagyobb számítási teljesítményt tudnak biztosítani ugyanazon a helyen.
A folyadékhűtés pedig jelentősen csökkentheti az adatközpontok környezeti és gazdasági költségeit. A hagyományos adatközpontok párologtató hűtőrendszerei óriási mennyiségű vizet és hatalmas mennyiségű villamos energiát igényelnek.
A merülő hűtés az adatközpontok alapvető kialakításának újragondolását igényli. Alapszinten a merülő hűtés tényleg olyan egyszerű, mint a számítógépek alámerítése egy nem vezető folyadékba. A számítógépek, hihetetlen módon, speciális módosítások nélkül is tovább működnek. Innentől kezdve viszont egy kicsit bonyolultabbá válik a dolog. A számítógépek különböző nem vezető folyadékokban működhetnek, amelyek tulajdonságai különböző előnyökkel és hátrányokkal járnak az adatközpontok működése szempontjából.
Merülés az örök vegyi anyagba
A merülő hűtés egyik kategóriája olyan folyadékokat alkalmaz, amelyek a hőtől felforrnak, egy tekercsen lehűlnek, majd folyékony állapotba visszatérve visszacsapódnak a tartályba. Ez egy nagyon hatékony módja a számítógépek hűtésének, de az erre legalkalmasabb folyadékok némelyike úgynevezett örök vegyi anyagok, más néven PFAS-k, amelyek potenciálisan káros egészségügyi hatásokkal rendelkeznek, és a természetben évszázadokig fennmaradhatnak.
Az amerikai szabályozó hatóságok nemrégiben veszélyesnek minősítették ezeket a vegyi anyagokat, és Európa is korlátozni kívánja őket. Néhány nagy gyártó leállítja a gyártást, ami azt jelenti, hogy a jövőben nehéz lesz hozzájutni ezekhez a vegyi anyagokhoz. És még ha ezek a vegyi anyagok az adatközpontok hatékonyabbá tételével segítenek is az éghajlatváltozás kezelésében, más környezeti problémákat is okozhatnak.
A kutatók most azon dolgoznak, hogy azonosítsák azokat a vegyi anyagokat, amelyek a legnagyobb hűtési előnyökkel és a legalacsonyabb környezeti költségekkel járnak.
Hillsborói laboratóriumukban az Intel mérnökei kevésbé veszélyes folyadékokat használnak, amelyek a motorolajhoz hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek.
A tiszta folyadék olyan, mint a víz, finoman áramlik a szervereket tartalmazó tartályban, alulról felszivattyúzva, majd egy végtelenített medencéhez hasonlóan a tetején átfolyva hűsít, mielőtt visszaáramlik a tartályba. Szűréssel az Intel szerint az általa kiválasztott vegyszerek 15 évig hűtik a számítógépeket anélkül, hogy cserélni kellene őket.
A számítógépek nem működnek olyan magas hőmérsékleten, hogy ezek a folyadékok meggyulladjanak, de mindig fennáll a veszélye, hogy valami más az adatközpontban meggyulladhat. Ezért a létesítményeket úgy kell megtervezni, hogy védelmet nyújtsanak ez ellen a kockázat ellen, beépített biztonsági mechanizmusokkal, amelyek biztosítják, hogy a berendezések már jóval a lobbanáspont elérése előtt leállnak.
Strukturális változás az adatcenterben
Valójában sok mindent meg kell változtatni az adatközpontok tervezésében és üzemeltetésében, hogy a merülő hűtést lehetővé tegyék.
- Az Intel laboratóriumában elmerült szerverek szó szerint lekerültek a rackről. Még hűtőventilátorokkal is felszerelték őket, amelyeket a mérnökök eltávolítottak, mert a vízbe merülve nem szolgálnak semmilyen célt.
- Ha azonban a szervereket szirupos folyadékkal borítjuk be, sokkal nehezebbé válnak. Ez azt jelenti, hogy az adatközpontoknak emelőket kell telepíteniük, hogy a technikusok könnyebben szervizelhessék a számítógépeket. A többszintes adatközpontokat és az irodákban lévő központokat esetleg meg kell erősíteni vagy ki kell cserélni, mert a folyadék nagyobb súlyt ad, mint amit egyes épületek felső emeletei elbírnak.
- Egyes fémek gyorsabban bomlanak le folyadékban, mint levegőben. Így a számítógépgyártóknak esetleg más anyagokat kell használniuk, vagy az adatközpontok üzemeltetőinek gyakrabban kell kicserélniük az alkatrészeket.
- Az optikai kábelek, amelyek fényt használnak a számítógépek közötti információátvitelhez, különleges kihívást jelentenek a víz alatt, mivel a folyadék megtörik a fényt. Az Intel az iparágban „zárt optikának” nevezett megoldással dolgozik, amely távol tartja a folyadékot.
A chipgyártó reméli, hogy egy szabványosított ökoszisztémát hoz létre, amely megkönnyíti az adatközpontok számára a merülő hűtésre való átállást. Ez csökkentheti az adatközpontok klímakárosító hatását, és olcsóbbá teheti a működtetésüket, ami végső soron az Intel számára is előnyös lehet, mivel lehetővé teszi az iparág további növekedését.
Az Intel tavaly bejelentette, hogy egy 700 millió dolláros adatközpont-kutatóközpontot tervez Hillsboróban, ahol az adatközpontok hatékonyabbá tételét célzó merülő hűtést és más technológiákat tanulmányoznak. A vállalat januárban a szélesebb körű költségcsökkentések közepette törölte ezeket a terveket, de azt állítja, hogy a munka más létesítményekben folytatódik.
Sok más technológiai vállalat is támogatja a merülő hűtést. A Google, a Facebook és a Microsoft is hozzájárul az Oregon State-i merülő hűtési kutatások finanszírozásához. A kutatók szerint azonban az adatközpontok üzemeltetői eddig vonakodtak a folyadékhűtés széles körű bevezetését finanszírozni.
Ha az adatközpontok nem ugranak bele a merülőhűtésbe, akkor lehet, hogy kiszorulnak Európából. Az itteni szabályozó hatóságok arra készülnek, hogy előírják az adatközpontoknak, hogy tegyék közzé energiafelhasználásukat és hatékonyságukat. Az adatközpontok világszerte a helyi energiatermelés korlátaiba és az elektromos hálózat szűk keresztmetszeteibe ütköznek.
Az időzítés tehát végre elérkezett lehet az adatközpontok üzemeltetői számára, hogy a léghűtésről valami sokkal hatékonyabbra váltsanak. Az Intel szerint a folyadékhűtés a következő három-öt évben várhatóan széles körben elterjed.
