Khi nào nên chuyển từ làm mát bằng không khí sang làm mát bằng chất lỏng cho trung tâm dữ liệu của bạn

Thách thức làm mát ngày càng tăng

Nhu cầu về các trung tâm dữ liệu đang đạt đến tầm cao mới. Mật độ công suất hiện nay thường vượt quá 30 kW cho mỗi giá đỡ và công suất thiết kế nhiệt (TDP) tăng lên của CPU và GPU hiện đại chỉ làm tăng thêm gánh nặng làm mát.

Trong khi làm mát bằng không khí từ lâu đã là giải pháp được ưa chuộng vì tính đơn giản và giá cả phải chăng, thì những hạn chế của nó trở nên rõ ràng khi mức sử dụng năng lượng và chi phí tăng lên. IDC dự báo rằng công suất trung tâm dữ liệu do AI thúc đẩy sẽ tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hàng năm (CAGR) là 40,5% vào năm 2027 ¹ và mức tiêu thụ điện của trung tâm dữ liệu toàn cầu sẽ tăng gấp đôi từ năm 2023 đến năm 2028 ² .

Khi nhu cầu về điện tăng cao, hiệu quả sử dụng năng lượng ngày càng được ưu tiên và việc làm mát bằng không khí hiệu quả đòi hỏi không gian rộng lớn, đặt ra thách thức cho các trung tâm dữ liệu hoạt động trong không gian chật hẹp.

Hệ thống làm mát bằng không khí có theo kịp không?

Trong nhiều khối lượng công việc tiêu chuẩn có mật độ thấp hơn (dưới ~ 10-15 kW cho mỗi giá đỡ), làm mát bằng không khí vẫn là giải pháp khả thi, đặc biệt là khi xét đến những cải tiến của Dell trong quản lý luồng không khí và quạt hiệu suất cao . Những cải tiến này mở rộng ranh giới của môi trường làm mát bằng không khí, giữ chi phí ở mức hợp lý cho nhu cầu vừa phải.

Tuy nhiên, khi mật độ công suất tăng lên, làm mát bằng không khí mang lại một số nhược điểm nhất định, bao gồm chi phí làm mát tăng, rủi ro về hiệu suất do điều tiết nhiệt và khả năng mở rộng hạn chế. Sự cố mất điện liên quan đến làm mát cũng có thể xảy ra thường xuyên hơn, làm tăng nhu cầu bảo trì và gây nguy cơ ngừng hoạt động.

Đối với các trung tâm dữ liệu đang mong đợi sự tăng trưởng hoặc phải đối mặt với chi phí làm mát ngày càng tăng, những thách thức này có thể báo hiệu nhu cầu cân nhắc phương pháp làm mát hiệu quả hơn.

Ưu điểm của làm mát bằng chất lỏng

Làm mát bằng chất lỏng đang nhanh chóng được ưa chuộng tại các trung tâm dữ liệu mật độ cao, tận dụng khả năng dẫn nhiệt vượt trội của chất lỏng để quản lý nhiệt hiệu quả hơn.

So với làm mát bằng không khí, làm mát bằng chất lỏng tiết kiệm năng lượng tới 40%; một báo cáo gần đây của Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL) cho thấy nó có thể đạt Hiệu quả sử dụng điện năng (PUE) thấp tới 1,05, hiệu quả hơn nhiều so với mức PUE thông thường là 1,5-2,0 của các hệ thống làm mát bằng không khí ³ .

Lợi ích không chỉ dừng lại ở việc tiết kiệm năng lượng: làm mát bằng chất lỏng còn hỗ trợ các giá đỡ có mật độ trên 20 kW, trong khi làm mát bằng không khí bắt đầu yếu đi. Hệ thống giá đỡ tích hợp có thể mở rộng (IRSS) của Dell có thể xử lý mật độ lên tới 264 kW, với tiềm năng thậm chí còn cao hơn nữa.

Làm mát bằng chất lỏng cũng tiết kiệm không gian bằng cách cho phép mật độ tính toán cao hơn trên mỗi giá đỡ, giải phóng bất động sản có giá trị trong trung tâm dữ liệu. Thêm vào đó, với việc giảm sự phụ thuộc vào quạt, làm mát bằng chất lỏng mang lại hoạt động yên tĩnh hơn. Các hệ thống vòng kín tái chế nước làm mát bổ sung thêm một lợi thế nữa, phù hợp với các mục tiêu phát triển bền vững bằng cách giảm chất thải và giảm nhu cầu làm mát thứ cấp.

Khi nào là thời điểm thích hợp để chuyển đổi?

Quyết định chuyển sang làm mát bằng chất lỏng thường trở nên rõ ràng khi một số dấu hiệu nhất định xuất hiện. Mật độ công suất là một yếu tố chính; khi mật độ vượt quá 15-20 kW trên mỗi giá đỡ, làm mát bằng không khí sẽ khó kiểm soát được nhiệt độ mà không cần nâng cấp lớn.

PUE tăng cũng có thể chỉ ra thiết lập làm mát bằng không khí không hiệu quả, khiến việc bảo trì vừa tốn kém vừa khó khăn. Giá năng lượng tăng cao càng làm tăng nhu cầu làm mát hiệu quả hơn, đặc biệt là khi các cam kết về tính bền vững ngày càng tăng. Đối với các trung tâm dữ liệu phải đối mặt với hạn chế về không gian, làm mát bằng chất lỏng cũng cho phép có nhiều năng lượng tính toán hơn trong diện tích nhỏ hơn, giảm nhu cầu mở rộng vật lý.

Việc chuyển từ làm mát bằng không khí sang làm mát bằng chất lỏng không nhất thiết phải là một động thái tất yếu. Nhiều trung tâm dữ liệu áp dụng phương pháp gia tăng.

Một cách tiếp cận có thể giảm mức tiêu thụ năng lượng, tăng hiệu quả và hỗ trợ khối lượng công việc dày đặc hơn là CDU làm mát bằng chất lỏng sang không khí (LAC). CDU LAC sử dụng không khí làm môi trường truyền nhiệt và không cần kết nối ống nước với trung tâm dữ liệu. Nó cung cấp cho các tổ chức sự linh hoạt để điều chỉnh chiến lược làm mát của họ khi nhu cầu của trung tâm dữ liệu phát triển.

Một giải pháp lai khác là lắp thêm các thiết lập làm mát bằng không khí với Bộ trao đổi nhiệt cửa sau (RDHx). Các tổ chức có thể tiếp tục sử dụng máy chủ làm mát bằng không khí nhưng bổ sung thêm làm mát bằng chất lỏng thông qua RDHx. Để có khả năng làm mát cao hơn nữa, CDU lỏng-lỏng (LL CDU) tận dụng cơ sở hạ tầng nước của cơ sở để làm mát máy chủ và thiết bị. Đây là một trong những phương pháp làm mát khối lượng công việc dày đặc hiệu quả nhất và có thể ứng dụng trong tương lai.

Khi các tổ chức bắt đầu hành trình này, họ không đơn độc. Đội ngũ chuyên gia của chúng tôi được trang bị để hỗ trợ lập kế hoạch, thiết kế và triển khai chiến lược làm mát phù hợp nhằm đảm bảo quá trình chuyển đổi sang làm mát bằng chất lỏng trong trung tâm dữ liệu diễn ra thành công và không căng thẳng.

Giải pháp trung tâm dữ liệu hướng tới tương lai

Đối với các trung tâm dữ liệu muốn cân bằng hiệu suất, khả năng mở rộng và chi phí, làm mát bằng chất lỏng cung cấp một câu trả lời hấp dẫn cho những thách thức của môi trường mật độ cao, hiệu suất cao. Mặc dù làm mát bằng không khí vẫn hiệu quả đối với nhiều người, nhưng những hạn chế của nó trở nên rõ ràng khi nhu cầu về điện năng tăng lên.

Làm mát bằng chất lỏng mang lại hiệu quả năng lượng vượt trội, hỗ trợ khả năng mở rộng lớn hơn và phù hợp với các mục tiêu phát triển bền vững, cung cấp giải pháp hướng tới tương lai giúp các trung tâm dữ liệu đáp ứng nhu cầu của cơ sở hạ tầng CNTT trong tương lai. Bằng cách đánh giá các yêu cầu hiện tại và tương lai và lập kế hoạch chuyển đổi theo từng giai đoạn, các tổ chức có thể chuyển sang làm mát bằng chất lỏng một cách liền mạch và sẵn sàng cho tương lai của hoạt động trung tâm dữ liệu.