Описание технологии

В традиционных центрах обработки данных и серверных помещениях серверы и телекоммуникационные стойки охлаждаются воздухом. Для охлаждения используются различные дорогостоящие инженерные системы кондиционирования и фильтрации, которые и подают охлаждённый воздух к телекоммуникационным стойкам. Охлаждённый воздух затем принудительно нагнетается сквозь серверы с помощью вентиляторов. В процессе прохода воздуха сквозь оборудование происходит теплообмен, охлаждение оборудования и нагрев воздуха, создается шумовое загрязнение. Тёплый воздух затем проходит через систему кондиционирования, где он охлаждается и вновь подаётся к серверам. Таким образом, завершая цикл по охлаждению электронного оборудования.

Существуют различные технические системы кондиционирования. Мы не будем подробно останавливаться на их особенностях. Необходимо отметить главное - все системы обладают рядом принципиальных недостатков по сравнению с технологией однофазного иммерсионного охлаждения серверов и телекоммуникационных стоек с помощью диэлектрической жидкости.

Эти недостатки предопределены использованием воздуха в качестве охлаждающего агента. Воздух обладает низкими плотностью и теплоёмкостью по сравнению с жидкостью. Поэтому для интенсивного охлаждения электронных компонентов необходимо «прокачивать» большие объёмы воздуха, что требует дорогостоящих систем кондиционирования с относительно низким КПД.

При воздушной схеме охлаждения сложно организовать равномерный отвод тепла от различных компонентов электронного оборудования. Компоненты с высокой мощностью (процессоры, видеокарты, флеш-память) выделяют больше тепла создавая локальные зоны «перегрева». Поэтому уплотнение электронных компонентов ведёт к росту таких зон. Для увеличения интенсивности охлаждения таких зон приходится снижать рабочую температуру воздуха и увеличивать скорость его подачи, что ведёт к удорожанию охлаждения и ограничено инженерными требованиями, например по потреблению энергии или объему помещений. Стоит отметить, что в стандартной телекоммуникационной стойке 42U при использовании воздушных систем охлаждения, как правило размещают оборудование с энергопотреблением до 5-10 кВА на стойку.

Использование систем кондиционирования так же приводит к снижению относительной влажности воздуха. Это служит причиной возникновения электростатического напряжения между электронными компонентами при работе серверов. Данную проблему решают применяя принудительное увлажнение воздуха. Это ведёт к очередному удорожанию стоимости охлаждения.

Для решения проблем с охлаждением мощного оборудования увеличивают расстояние между компонентами, применяют местные вентиляторы и радиаторы для увеличения теплоотдачи (например видеокарты, кулера процессора и т.д.). Это ведёт к увеличению размеров серверных помещений и себестоимости электронного оборудования. Соответственно возрастает и стоимость охлаждения и инженерных систем.

Кроме этого, для среднегодового снижения энергопотребления применяют дополнительные системы охлаждения (драйкулеры, регенеративные теплообменники), чтобы использовать естественный холод. Это ведёт к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат.

Для охлаждения серверного оборудования в ЦОД приходится использовать температуры значительно ниже, чем при охлаждении жидкостью. Это ведёт к снижению холодопроизводительности систем кондиционирования и, следовательно, к снижению КПД.

В дополнении к вышеперечисленным недостаткам, движение больших объёмов воздуха по системе вентиляции и через серверные стойки создает сильный шум, вибрации, вызывает необходимость регулярного обслуживания систем фильтрации воздуха.

Все перечисленные недостатки решает технология иммерсионного (погружного охлаждения) электронного оборудования в диэлектрическую жидкость.

В связи со стремительным ростом производительности и энергопотребления конфигураций компьютеров для вычислений, визуализации, искусственного интеллекта требуется решать задачи по их эффективному охлаждению. Для решения таких задач идеально подходит разработанная компанией «DTL» технология иммерсионного (погружного) охлаждения электронного оборудования в диэлектрическую жидкость - революция в охлаждении современного компьютерного (серверного) оборудования. 

Наша компания - единственная в России, уже имеющая богатый опыт практической реализации данной инновационной технологии иммерсионного охлаждения серверного оборудования.

Как это работает:

Вместо стандартной телекоммуникационной стойки (шкафа) используется иммерсионная стойка, которая представляет из себя негерметичный прямоугольный резервуар с расположенными внутри стандартными направляющими для размещения серверов в стандартных корпусах. Резервуар закрывается крышкой. Стойка с серверами заполняется специальной диэлектрической жидкостью, разработанной нашей компанией.

Через специальные порты к серверам подведены все необходимые коммуникации. При работе стойки жидкость принудительно подаётся в стойку насосом, отводит тепло от оборудования и затем поступает в драй-кулер. После охлаждения наружным воздухом возвращается в стойку завершая цикл охлаждения. Система автоматики надёжно поддерживает стабильную работу системы охлаждения. 

Применяемая нами одноконтурная система охлаждения является самой высокоэнергоэффективной,- потребление электроэнергии на  охлаждение снижено на 90 процентов, по сравнению с воздушными системами. И в то же время, самой лёгкой в обслуживании из-за своей простоты. Она гарантированно решает задачи охлаждения самых высоконагруженных серверов.

Наша технология охлаждения кардинально меняет экономику Дата Центров в части капитальных и эксплуатационных затрат. Приведём основные преимущества технологии дающие огромную экономию при строительстве и эксплуатации серверных и ЦОД:

1. Снижение капитальных затратах при строительстве в 2 раза
   Достигается за счёт снижения величин требуемых площадей и объёмов помещений, а также уменьшения стоимости инженерного оборудования.
2. Экономия на аппаратном оформлении серверов до 20%
   Достигается за счёт исключения из конфигурации элементов, связанных с охлаждением сервера, а именно вентиляторов и системы управления вентиляторами, уплотнения элементов в корпусе сервера.
3. Увеличение производительности IT оборудования до 20%
   Появляется возможность создавать пониженные, стабильные рабочие температуры процессоров. Благодаря этому можно осуществить постоянный «разгон» процессоров.
4. Экономия на площадях и объёмах помещений под размещение серверных стоек - до 70%
   Уменьшение размеров помещений происходит за счёт исключения из конструкции машинного зала фальшполов и фальшпотолков, необходимых для подачи снизу к стойкам охлаждённого воздуха и конструкции стоек, расположенных горизонтально.
5. Экономия на оборудовании для пожаротушения до 60%
   В виду того, что серверное оборудование погружено в диэлектрическую жидкость, отсутствуют риски коротких замыканий. Уменьшенный объём помещений требует менее производительную систему пожаротушения
6. Снижение эксплуатационных издержек до 40%
   Достигается за счет снижения потребления электроэнергии для охлаждения серверов на 90%.
   Отсутствие большого числа вентиляторов убирает необходимости производить техническое обслуживание серверов для удаления пыли.
7. Повышение надёжности оборудования
   Достигается при отсутствии вентиляторов, которые периодически выходят из строя и требуют замены. Отсутствие пыли, отсутствие вибраций при работе вентиляторов, отсутствие статических электрических воздействий увеличивают отказоустойчивость IT оборудования.
8. Возможность полезного использования теплоизбытков в обьёме 90% отводимого при охлаждении ЦОД
   Нашей компанией отработана и практически реализована технология утилизации отводимого от оборудования тепла и использования его для отопления и горячего водоснабжения.
9. Уникальная возможность увеличить до 30% парк серверного оборудования ЦОД без подведения дополнительной электрической мощности и строительства новых площадей. Особенно это актуально в ситуациях, когда подведение дополнительной электрической мощности невозможно по техническим или экономическим причинам.