BT Sektöründe Soğuk Plaka Sıvı Soğutma Teknolojisinin Avantajları

Günümüzde bilgi işlem güç merkezlerinde kullanılan sıvı soğutma teknolojileri çoğunlukla soğuk plakalı sıvı soğutma, püskürtmeli sıvı soğutma ve daldırma sıvı soğutmadan oluşmaktadır.

 

Sprey sıvı soğutma, soğutma ortamını sunucunun ısı kaynağı üzerine sprey formunda bırakarak, buharlaşma ve ısının emilmesi yoluyla ısı dağılımını sağlar.

 

Daldırma sıvı soğutma, tüm sunucuyu veya sunucu bileşenlerini bir soğutucuya tamamen daldırmayı ve doğrudan temas yoluyla ısıyı dağıtmayı içerir. Soğuk plaka sıvı soğutmaya kıyasla, püskürtme ve daldırma sıvı soğutma teknolojileri, son derece yüksek güç yoğunluğu durumlarında daha yüksek soğutma verimliliği sağlayabilir.

 

Ancak, sprey ve daldırma sıvı soğutma teknolojilerinin uygulanması ve bakımı nispeten karmaşıktır, daha fazla güvenlik ve çevresel husus içerir ve daha fazla yatırım gerektirir. Doğrudan temaslı sıvı soğutma teknolojilerine kıyasla, soğuk plaka sıvı soğutma aşağıdaki avantajları sunar:

 

 

Yüksek Yoğunluk: Yüksek yoğunluklu düğüm dağıtımı, raf başına bilgi işlem kapasitesini etkili bir şekilde artırabilir

 

Yapay zeka, büyük veri analizi, sanallaştırma ve yüksek performanslı bilgi işlem gibi teknolojilerin hızla gelişmesiyle birlikte, bilgi işlem güç merkezleri giderek daha fazla bilgi işlem gücü talep ediyor. Ancak, bina alanı ve çevre düzenlemeleriyle kısıtlanan bilgi işlem güç merkezlerinin sınırlı taşıma kapasitesi önemli bir zorluk haline geldi. Raf başına güç yoğunluğunu artırmak, bu sorunu çözmek için önemli bir yöntem haline geldi.

 

▲ bilgi işlem güç merkezleri

 

2022'de Intel'in dördüncü nesil sunucu işlemcilerinin güç tüketimi CPU başına 350 W'ı aştı ve NVIDIA'nın GPU'ları birim başına 700 W'ı aştı ve AI küme hesaplama yoğunlukları genellikle raf başına 50 kW'a ulaştı. Şu anda, doğal olarak hava soğutmalı hesaplama güç merkezlerindeki raf başına güç yoğunluğu genellikle yalnızca 8-10 kW'ı destekliyor. Yalnızca geleneksel hava soğutma teknolojisine güvenmek artık yüksek yoğunluklu hesaplama düğümlerinin soğutma ihtiyaçlarını karşılayamıyor. Bu nedenle, düğüm dağıtım yoğunluğunu artırmak ve raf başına hesaplama kapasitesini geliştirmek için yeni soğutma teknolojilerini benimsemek özellikle önemli hale geldi.

 

Soğuk plaka sıvı soğutma sistemi, raf güç yoğunluğunu artırmak için etkili bir soğutma teknolojisidir.

 

• Verimli Soğutma Performansı: Soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi, sıvı soğutma plakalarını sunucu düğümleriyle sıkı bir şekilde entegre ederek ısıyı doğrudan ortadan kaldırır ve verimli bir soğutma elde ederek daha yüksek güç yoğunluğuna olanak tanır.
• Daha Küçük Ayak İzi: Verimli soğutma performansının yanı sıra, soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisinin ayak izi de daha küçüktür. Sıvı soğutma plakalarının sunucu düğümleriyle yakın entegrasyonu yerden tasarruf sağlar ve bilgi işlem güç merkezlerinin sınırlı bir alanda daha fazla düğüm dağıtmasına olanak tanır ve bilgi işlem kapasitesi yoğunluğunu daha da artırır.

 

 

II Yüksek Verimlilik: Isı kaynağı tarafındaki sıvı soğutma, sunucu soğutma verimliliğini büyük ölçüde artırır

 

Havanın termal transfer özellikleri nedeniyle, hava soğutma teknolojisinin soğutma verimliliği sınırlıdır. Havanın düşük termal iletkenliği ve çevresel sıcaklık dalgalanmalarına duyarlılığı, yüksek sıcaklık ortamlarında hava soğutma sistemlerinin soğutma performansını önemli ölçüde etkiler. Dahası, hava soğutma sistemlerinin soğutma kapasitesi de hava akış hızı ve hava sirkülasyon koşullarıyla sınırlıdır. Buna karşılık, daha yüksek termal transfer verimliliği ve daha kararlı soğutma performansına sahip sıvı soğutma teknolojisi, yüksek güç yoğunluğu ve yüksek sıcaklık ortamlarında mükemmeldir. Bu nedenle, daha fazla bilgi işlem gücü merkezi, artan bilgi işlem gücü talebini karşılamak için sıvı soğutma teknolojisine geçiş yapmaktadır.

 

▲ Soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi

 

Soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi, ısı transfer ortamı olarak havayı bir soğutucuyla değiştirir ve soğutucuyu doğrudan ısı üreten çip modüllerine yönlendirir. Dolaylı temas ısı transferi yoluyla, çipler tarafından üretilen ısı iletilir, çip modüllerinin sıcaklığı düşürülür ve hem soğutma verimliliği hem de hesaplama performansı artırılır.

 

• Sıvıların özgül ısı kapasitesi gazlarınkinden çok daha yüksektir, yani birim sıcaklık değişimi başına emilen/serbest bırakılan ısı miktarı havadan çok daha fazladır ve bu da soğutma verimliliğinde önemli bir iyileşmeye yol açar. Örneğin, suyun birim hacim başına ısı transfer verimliliği havadan 3.500 kat daha fazladır ve bu da giderek artan yoğunluktaki sunucuların oluşturduğu soğutma zorluklarını etkili bir şekilde ele alır.
• Ayrıca, hava soğutmayı sıvı soğutmayla değiştirerek fanlara olan ihtiyaç ortadan kalkar ve tüm soğutma sisteminin çalışma enerji tüketimi azalır. Tipik bir düğümde, CPU ve belleğin %80'i soğuk plakalarla kaplandığında, soğutma PUE'si 1,15 veya daha düşük bir değere düşürülebilir. Bu nedenle, hava soğutmayla karşılaştırıldığında, sıvı soğutma tek tek çipler için daha yüksek soğutma kapasitesi sunar.

 

 

III Yüksek Güvenilirlik: Bilimsel olarak tasarlanmış senaryolar, sistemin güvenilir ve istikrarlı çalışmasını sağlar.

 

Sıvı soğutma sistemindeki soğutucu, normal çalışmasını sürdüren temel faktörlerden biridir. Profesyonel sızıntı önleme tasarımı ve operasyonel yönetim, soğuk plaka sıvı soğutma sistemlerinin istikrarı için hayati önem taşır. Yıllar süren geliştirme ve iyileştirmenin ardından, sızıntı önleme tasarımı, tam sızıntı izleme ve arıza yönetimi gibi güvenlik önlemleriyle soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisinin güvenilirliği iyi bir şekilde sağlanmış olup, çok açılı ve kapsamlı arıza riski önlemesi sağlanarak sistem ekipmanının güvenli ve istikrarlı bir ortamda çalışması sağlanarak hem çevre hem de personel güvenliği korunmuştur.

 

▲ sıvı soğutma sistemi

 

Soğuk plaka sıvı soğutma sistemi, düğüm, kabin ve oda seviyelerinde sıfır sızıntı olayını garanti eden üç seviyeli bir sızıntı önleme tasarımına sahiptir.

 

• Düğüm tabanı tamamen kapatılmış olup, oluşabilecek sızıntıları yönlendirip anında tahliye ederek diğer düğümleri etkilemesini önleyebilmektedir.
• Kabin, hızlı bağlantı sağlayan kaçak sprey tasarımları ve otomatik soğutma sıvısı kontrolü için elektromanyetik vanalarla donatılmıştır.
• Odada çift devreli bir tasarım kullanılmış olup, tek bir dolap kaçağının izole edilmesi ve diğer dolapların normal çalışmasını etkilememesi sağlanmıştır.

 

Soğuk plaka sıvı soğutma sistemi tam sızıntı izlemesi sağlayabilir. Tüm dolaplar, hassas sızıntı uyarıları sağlayan üç seviyeli sızıntı algılama yetenekleriyle donatılmıştır.

 

• Düğümler, sızıntıları tespit etmek ve bunları izleme ve uyarı için BMC'ye (Pano Yönetim Kontrolörü) bildirmek için suya batırılmış halat kılıfları kullanır.
• Kabin bölücüleri, hem su giriş hem de çıkışında fotoelektrik kaçak sensörleri ile donatılmış olup, RMU (Halka Ana Ünite) izleme uyarıları ağ yönetim platformuna bildirilmektedir.
• Hava-sıvı ısı değiştiricisi (sıvı soğutma kapağı) şamandıra sensörleri ile su seviyelerini izler ve uyarılar RMU aracılığıyla ağ yönetim platformuna iletilir.

 

 

IV Düşük Enerji Tüketimi: Yenilikçi enerji tasarrufu teknolojileri, bilgi işlem güç merkezlerinde yeşil ve düşük karbonlu gelişmeye rehberlik ediyor

 

Büyük enerji tüketicileri olarak, bilgi işlem güç merkezleri güçlerinin yalnızca küçük bir kısmını BT yüklerine sağlar ve ana enerji tüketimi soğutma sisteminden gelir. Fanları ve klimayı sürekli elektrik tüketimi gerektirmeyen soğuk plakalı sıvı soğutma teknolojisiyle değiştirerek, bilgi işlem güç merkezinin genel enerji tüketimi büyük ölçüde azaltılabilir ve PUE değeri önemli ölçüde düşürülebilir. Soğuk dağıtım, hassas sıcaklık kontrolü, sıcak su soğutma ve atık ısı geri kazanımı gibi bir dizi enerji tasarrufu teknolojisi aracılığıyla soğuk plakalı sıvı soğutma teknolojisi, bilgi işlem güç merkezlerinin güç tüketimini önemli ölçüde azaltarak verimli enerji kullanımı sağlar.

 

▲ güç merkezleri

 

Soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi, soğuk dağıtım ünitesi aracılığıyla ısı üreten bileşenlere doğrudan düşük sıcaklıktaki soğutma sıvısı sağlar, sunucuların ürettiği ısıyı hızlı ve etkili bir şekilde emer, böylece ısı transfer yolunu etkili bir şekilde kısaltır ve sistem soğutma verimliliğini artırır.

 

• Geleneksel hava soğutma sistemleriyle karşılaştırıldığında, soğuk plakalı sıvı soğutma sistemleri yaygın hava soğutma ihtiyacını azaltarak hassas sıcaklık kontrolüne olanak tanır ve bilgi işlem güç merkezlerinin soğutma enerjisi tüketimini önemli ölçüde azaltır.
• Ek olarak, soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi, çıkış suyu sıcaklıklarının 55-60 dereceye ulaşmasıyla sıcak su soğutmayı benimser ve yıl boyunca doğal soğutmayı mümkün kılar. Ayrıca, dönüş suyu sıcaklıkları 55 dereceyi aştığında, yüksek termal kalite yeniden kullanım için atık ısı geri kazanımına olanak tanır. Sıcak su sıvı soğutması, soğutma sisteminin ısı dağıtma yükünü azaltır ve atık ısı geri kazanımı genel enerji tüketimini düşürür. Birlikte, bilgi işlem güç merkezlerinin enerji tüketimini önemli ölçüde azaltabilirler. Soğutma sisteminin kendisinin azaltılmış enerji tüketiminin yanı sıra, soğuk plaka sıvı soğutması çip sıcaklıklarını daha da düşürmeye yardımcı olarak daha yüksek güvenilirlik ve daha düşük enerji tüketimi sağlar. Genel sistem enerji tüketiminin yaklaşık %5 oranında azalması bekleniyor.

 

 

V Kolay Bakım: Entegre sunucu dolapları otomatik ve akıllı basitleştirilmiş bakıma olanak tanır

 

Teknolojinin gelişmesi ve talebin artmasıyla birlikte, bilgi işlem güç merkezleri ölçek olarak genişliyor ve uygulama ve sistem ortamları daha karmaşık hale geliyor, istikrar ve güvenliği sağlamak için daha fazla insan gücü ve teknik destek gerektiriyor. Entegre soğuk plakalı sıvı soğutma dolapları, hızlı dağıtım ve kolay bakım avantajları nedeniyle pazarda yaygın olarak tanınmaktadır.

 

▲ Entegre soğuk plaka sıvı soğutma kabini

 

Sıvı soğutmalı sunucu dolapları, sıvı soğutma suyu devresi, güç kaynağı ve değişim ağı için üç veri yolu kör yerleştirme tasarımı sayesinde sıfır kablo ile otomatik bakım sağlar, bakım sürecini büyük ölçüde basitleştirir ve arıza risklerini azaltır.

 

• Üretim hattında kurulumu, testi ve hata ayıklaması yapıldıktan sonra sıvı soğutmalı sunucu dolapları doğrudan müşterinin veri merkezine teslim edilebilir, böylece yerinde sıfır kurulum sağlanır ve teslimat döngüsü birkaç güne düşürülür.
• İkincil yan boru hatları, fabrikada önceden üretilen bileşenlerle modüler bir tasarıma sahiptir, bu sayede sahada kaynak ve yıkama ihtiyacı ortadan kalkar, verimlilik %50 oranında artar ve dağıtım ve aktivasyon önemli ölçüde hızlandırılır.
• Ayrıca, sıvı soğutmalı sunucu dolapları robotik bakım, otomatik sunucu U pozisyonu tanımlama, üçüncü taraf ağ yönetimi entegrasyonu ve akıllı yönetim özelliklerine sahip olup, bakım verimliliğini artırırken bakım süreçlerini basitleştirir.

 

Entegre bir tasarım sayesinde, sıvı soğutmalı sunucu dolaplarının sıfır kablolu otomatik bakımı, verimli bileşen değişimi, hızlı dolap teslimatı, verimli boru hattı tasarımı ve akıllı bakım yetenekleri bakımı daha kolay, dağıtımı daha hızlı ve işlemleri daha verimli hale getirirken bakım maliyetlerini ve işgücü girdisini azaltır. Bu avantajlar, sıvı soğutmalı sunucu dolaplarını güvenilir çalışma ve gelecekteki bilgi işlem güç merkezlerinin gelişimi için ideal seçim haline getirir.

 

 

VI Kolay Yenileme: Esnek çalışabilirlik avantajları, eski veri merkezlerinin yükseltilmesini ve dönüştürülmesini destekler

 

Sıkılaşan enerji tüketim gereksinimleri ve politikaları karşısında, geleneksel bilgi işlem güç merkezleri önemli zorluklarla karşı karşıyadır. Enerji tasarrufu ve çevre koruma taleplerini karşılamak için, bilgi işlem güç merkezi operatörleri etkili önlemler almalıdır. Bunlar arasında, önemli ekonomik verimliliği, yüksek enerji kullanımı ve mükemmel performansıyla hava-sıvı dönüşümü, bilgi işlem güç merkezi operatörlerinin mevcut enerji tüketim gereksinimlerine ve çevresel zorluklara uyum sağlaması için uygulanabilir bir yol haline gelmiştir.

 

▲ sıvı soğutma teknolojisi

 

Bazı veya tüm sunucuların soğutma yöntemlerini geleneksel hava soğutma teknolojisinden verimli sıvı soğutma teknolojisine geçirerek, bilgi işlem güç merkezleri enerji kullanımını önemli ölçüde iyileştirebilir, PUE değerlerini düşürebilir ve böylece genel enerji tüketimini azaltabilir. Bu hareket yalnızca enerji tüketimi gereksinimlerini karşılamaya yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda sunucu soğutma verimliliğini artırır, bilgi işlem kapasitesini artırır ve fan gürültüsü ve hava sirkülasyonu ile ilgili sorunları azaltarak sunucuların kararlılığını ve güvenilirliğini iyileştirir.

 

• Öncelikle, soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi ısı üreten bileşenlerle daha iyi malzeme uyumluluğu sunar. Soğuk plaka sıvı soğutma sisteminde, soğutucu yalnızca soğuk plakanın boru hatlarından akar ve sunucunun anakartı ve ısı üreten bileşenlerle doğrudan temas etmez. Bu nedenle, anakart ve ısı üreten bileşenler için özel malzeme tasarımına gerek yoktur. Soğutucuyu seçerken, yalnızca sirkülasyon boru hattı ve soğuk plaka ile uyumluluğunu dikkate almak gerekir. Bu, soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisini daha esnek hale getirir ve kapsamlı donanım değişiklikleri gerektirmeden çeşitli sunucu ekipmanları için uygundur.
• İkinci olarak, soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi kolayca sonradan takılabilir. Bu teknoloji sunucu anakartının orijinal formunu değiştirmez, bunun yerine mevcut anakartı koruyarak onu modifiye eder. Bu modifikasyon yöntemi yalnızca kolay sökme ve rahat kurulum sağlamakla kalmaz, aynı zamanda teknoloji, endüstri ve büyük ölçekli üretim açısından daha iyi uygulanabilirlik sunar. Anakartın büyük değişikliklere veya yenilemelere ihtiyaç duymadığından, soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisinin kurulumu ve bakımı daha basit ve daha rahattır, aynı zamanda teknoloji ve endüstride üretimi ölçeklendirme zorluğunu da azaltır. Buna karşılık, daldırma sıvı soğutma teknolojisi genellikle tamamen su altında kalma özelliklerine uyum sağlamak için özel sıvı soğutmalı anakartların tasarlanmasını gerektirir, bu da şüphesiz hem teknik hem de üretim maliyetlerini artırır.

 

Bu avantajlardan yararlanan soğuk plaka sıvı soğutma teknolojisi, pratik uygulamalarda daha kullanışlı ve uygun maliyetli olup, bu sayede bilgi işlem güç merkezlerindeki eski hava-sıvı soğutma sistemlerinin yükseltilmesi ve güçlendirilmesi için tercih edilen teknoloji haline gelmiştir.