Avantages de la technologie de refroidissement liquide par plaque froide dans le secteur des TIC

Actuellement, les technologies de refroidissement liquide utilisées dans les centres de calcul consistent principalement en un refroidissement liquide par plaque froide, un refroidissement liquide par pulvérisation et un refroidissement liquide par immersion.

 

Le refroidissement liquide par pulvérisation libère le fluide de refroidissement sous forme de pulvérisation sur la source de chaleur du serveur, réalisant ainsi une dissipation de la chaleur par évaporation et absorption de la chaleur.

 

Le refroidissement liquide par immersion consiste à immerger complètement l'ensemble du serveur ou des composants du serveur dans un liquide de refroidissement, ce qui dissipe la chaleur par contact direct. Par rapport au refroidissement liquide par plaque froide, les technologies de refroidissement liquide par pulvérisation et par immersion peuvent atteindre une efficacité de refroidissement supérieure dans les cas de densité de puissance extrêmement élevée.

 

Cependant, les technologies de refroidissement liquide par pulvérisation et par immersion sont relativement complexes à mettre en œuvre et à entretenir, impliquent davantage de considérations environnementales et de sécurité et nécessitent davantage d'investissements. Par rapport aux technologies de refroidissement liquide par contact direct, le refroidissement liquide par plaque froide offre les avantages suivants :

 

 

I Haute densité : le déploiement de nœuds haute densité peut améliorer efficacement la capacité de calcul par rack

 

Avec le développement rapide de technologies telles que l'intelligence artificielle, l'analyse de données volumineuses, la virtualisation et le calcul haute performance, les centres de calcul exigent de plus en plus de puissance de calcul. Cependant, la capacité de charge limitée des centres de calcul, limitée par l'espace disponible dans les bâtiments et les réglementations environnementales, est devenue un défi majeur. L'augmentation de la densité de puissance par rack est devenue une méthode cruciale pour résoudre ce problème.

 

▲ centres de puissance de calcul

 

En 2022, la consommation électrique des processeurs de serveur de quatrième génération d'Intel a dépassé 350 W par CPU, et celle des GPU de NVIDIA a dépassé 700 W par unité, les densités de calcul des clusters d'IA atteignant généralement 50 kW par rack. Actuellement, la densité de puissance par rack dans les centres de calcul refroidis par air naturel ne prend généralement en charge que 8-10 kW. Le recours uniquement à la technologie de refroidissement par air traditionnelle ne permet plus de répondre aux besoins de refroidissement des nœuds de calcul haute densité. Par conséquent, l'adoption de nouvelles technologies de refroidissement pour augmenter la densité de déploiement des nœuds et améliorer la capacité de calcul par rack est devenue particulièrement importante.

 

Le système de refroidissement liquide à plaque froide est une technologie de refroidissement efficace pour augmenter la densité de puissance du rack.

 

• Performances de refroidissement efficaces : la technologie de refroidissement liquide à plaque froide intègre étroitement les plaques de refroidissement liquide aux nœuds de serveur, éliminant directement la chaleur et obtenant un refroidissement efficace, permettant ainsi une densité de puissance plus élevée.
• Empreinte plus petite : en plus d'offrir des performances de refroidissement efficaces, la technologie de refroidissement liquide à plaque froide présente également une empreinte plus petite. L'intégration étroite des plaques de refroidissement liquide avec les nœuds de serveur permet de gagner de la place, ce qui permet aux centres de calcul de déployer davantage de nœuds dans un espace limité, améliorant ainsi encore la densité de capacité de calcul.

 

 

II Haute efficacité : le refroidissement liquide côté source de chaleur améliore considérablement l'efficacité du refroidissement du serveur

 

En raison des caractéristiques de transfert thermique de l'air, l'efficacité de refroidissement de la technologie de refroidissement par air est limitée. La faible conductivité thermique de l'air et sa sensibilité aux fluctuations de température ambiante ont un impact significatif sur les performances de refroidissement des systèmes de refroidissement par air dans les environnements à haute température. De plus, la capacité de refroidissement des systèmes de refroidissement par air est également limitée par la vitesse du flux d'air et les conditions de circulation de l'air. En revanche, la technologie de refroidissement liquide, avec son efficacité de transfert thermique plus élevée et ses performances de refroidissement plus stables, excelle dans les environnements à haute densité de puissance et à haute température. Par conséquent, de plus en plus de centres de calcul passent à la technologie de refroidissement liquide pour répondre à la demande croissante de puissance de calcul.

 

▲ Technologie de refroidissement liquide par plaque froide

 

La technologie de refroidissement liquide à plaque froide remplace l'air par un liquide de refroidissement comme moyen de transfert de chaleur, canalisant directement le liquide de refroidissement vers les modules de puces générant de la chaleur. Grâce au transfert de chaleur par contact indirect, la chaleur générée par les puces est évacuée, réduisant ainsi la température des modules de puces et améliorant à la fois leur efficacité de refroidissement et leurs performances de calcul.

 

• La capacité thermique spécifique des liquides est bien supérieure à celle des gaz, ce qui signifie que la quantité de chaleur absorbée/libérée par unité de changement de température est bien supérieure à celle de l'air, ce qui conduit à une amélioration substantielle de l'efficacité du refroidissement. Par exemple, l'efficacité du transfert de chaleur de l'eau par unité de volume est 3 500 fois supérieure à celle de l'air, ce qui répond efficacement aux défis de refroidissement posés par des serveurs de plus en plus denses.
• De plus, en remplaçant le refroidissement par air par un refroidissement par liquide, le besoin de ventilateurs est éliminé, ce qui réduit la consommation d'énergie de fonctionnement de l'ensemble du système de refroidissement. Dans un nœud typique, avec 80 % du processeur et de la mémoire recouverts de plaques froides, le PUE de refroidissement peut être réduit à 1,15 ou moins. Par conséquent, par rapport au refroidissement par air, le refroidissement par liquide offre une capacité de refroidissement plus élevée pour les puces individuelles.

 

 

III Haute fiabilité : des scénarios scientifiquement conçus garantissent un fonctionnement fiable et stable du système

 

Le liquide de refroidissement dans le système de refroidissement liquide est l'un des facteurs clés pour assurer son fonctionnement normal. Une conception professionnelle de prévention des fuites et une gestion opérationnelle sont essentielles pour la stabilité des systèmes de refroidissement liquide à plaque froide. Après des années de développement et d'amélioration, la fiabilité de la technologie de refroidissement liquide à plaque froide a été bien assurée, avec des mesures de sécurité telles que la conception de prévention des fuites, la surveillance complète des fuites et la gestion des pannes offrant une prévention multi-angle et complète des risques de panne, garantissant que l'équipement du système fonctionne dans un environnement sûr et stable, protégeant ainsi à la fois l'environnement et la sécurité du personnel.

 

▲ système de refroidissement liquide

 

Le système de refroidissement liquide à plaque froide utilise une conception de prévention des fuites à trois niveaux, garantissant zéro incident de fuite aux niveaux du nœud, de l'armoire et de la pièce.

 

• La base du nœud est entièrement scellée, capable de diriger et de drainer rapidement toutes les fuites, les empêchant d'affecter d'autres nœuds.
• L'armoire est équipée de systèmes de pulvérisation anti-fuites à connexion rapide et de vannes électromagnétiques pour le contrôle automatique du liquide de refroidissement.
• La salle utilise une conception à double boucle, garantissant qu'une seule fuite d'armoire est isolée et n'a pas d'impact sur le fonctionnement normal des autres armoires.

 

Le système de refroidissement liquide à plaque froide permet une surveillance complète des fuites. Les armoires entières sont équipées de capacités de détection de fuite à trois niveaux, fournissant des alertes de fuite précises.

 

• Les nœuds utilisent des manchons de corde immergés dans l'eau pour détecter les fuites et les signaler au BMC (Board Management Controller) pour surveillance et alerte.
• Les séparateurs d'armoires sont équipés de capteurs de fuite photoélectriques à l'entrée et à la sortie d'eau, avec des alertes de surveillance RMU (Ring Main Unit) signalées à la plate-forme de gestion du réseau.
• L'échangeur de chaleur air-liquide (porte de refroidissement liquide) surveille les niveaux d'eau avec des capteurs à flotteur et les alertes sont signalées à la plate-forme de gestion du réseau via RMU.

 

 

IV Faible consommation d'énergie : des technologies innovantes d'économie d'énergie guident le développement vert et à faible émission de carbone dans les centres de calcul

 

En tant que gros consommateurs d'énergie, les centres de calcul ne fournissent qu'une petite partie de leur puissance aux charges informatiques, la principale consommation d'énergie provenant du système de refroidissement. En remplaçant les ventilateurs et la climatisation par une technologie de refroidissement liquide à plaque froide, qui ne nécessite pas de consommation électrique continue, la consommation énergétique globale du centre de calcul peut être considérablement réduite, ce qui diminue considérablement la valeur PUE. La technologie de refroidissement liquide à plaque froide, grâce à une série de technologies d'économie d'énergie telles que la distribution du froid, le contrôle précis de la température, le refroidissement par eau chaude et la récupération de la chaleur perdue, réduit considérablement la consommation d'énergie des centres de calcul, permettant une utilisation efficace de l'énergie.

 

▲ centres de pouvoir

 

La technologie de refroidissement liquide à plaque froide fournit directement du liquide de refroidissement à basse température aux composants générateurs de chaleur via l'unité de distribution de froid, absorbant rapidement et efficacement la chaleur générée par les serveurs, raccourcissant efficacement le chemin de transfert de chaleur et améliorant l'efficacité de refroidissement du système.

 

• Par rapport aux systèmes de refroidissement par air traditionnels, les systèmes de refroidissement liquide à plaque froide réduisent le besoin de refroidissement par air généralisé, permettant un contrôle précis de la température et réduisant considérablement la consommation d'énergie de refroidissement des centres de puissance de calcul.
• De plus, la technologie de refroidissement liquide à plaque froide adopte un refroidissement par eau chaude, avec des températures d'eau de sortie atteignant 55-60 degrés, permettant un refroidissement naturel toute l'année. De plus, avec des températures d'eau de retour supérieures à 55 degrés, la haute qualité thermique permet de récupérer la chaleur perdue pour la réutiliser. Le refroidissement liquide à eau chaude réduit la charge de dissipation thermique du système de refroidissement, et la récupération de chaleur perdue diminue la consommation énergétique globale. Ensemble, ils peuvent réduire considérablement la consommation énergétique des centres de puissance de calcul. Outre la consommation énergétique réduite du système de refroidissement lui-même, le refroidissement liquide à plaque froide contribue à abaisser davantage les températures des puces, ce qui conduit à une plus grande fiabilité et à une consommation énergétique plus faible. La consommation énergétique globale du système devrait diminuer d'environ 5 %.

 

 

V Maintenance facile : les armoires de serveur intégrées permettent une maintenance simplifiée automatisée et intelligente

 

Avec le développement de la technologie et la demande croissante, les centres de calcul se développent et leurs environnements d'application et de système deviennent plus complexes, nécessitant davantage de main-d'œuvre et de support technique pour assurer la stabilité et la sécurité. Les armoires de refroidissement liquide à plaque froide intégrées sont largement reconnues sur le marché pour leurs avantages en termes de déploiement rapide et de maintenance pratique.

 

▲ Armoire de refroidissement liquide à plaque froide intégrée

 

Les armoires de serveur refroidies par liquide permettent une maintenance automatisée sans aucun câble grâce à une conception d'insertion aveugle à trois bus pour le circuit d'eau de refroidissement liquide, l'alimentation électrique et le réseau d'échange, simplifiant considérablement le processus de maintenance et réduisant les risques de panne.

 

• Après avoir été installées, testées et déboguées sur la ligne de production, les armoires de serveurs refroidies par liquide peuvent être livrées directement au centre de données du client, réalisant ainsi une installation nulle sur site et réduisant le cycle de livraison à quelques jours.
• Les canalisations secondaires utilisent une conception modulaire, avec des composants préfabriqués en usine, éliminant le besoin de soudage et de rinçage sur site, améliorant l'efficacité de 50 % et accélérant considérablement le déploiement et l'activation.
• De plus, les armoires de serveurs refroidies par liquide sont dotées d'une maintenance robotisée, d'une identification automatique de la position U du serveur, d'une intégration de gestion de réseau tiers et d'une gestion intelligente, simplifiant les processus de maintenance tout en améliorant l'efficacité de la maintenance.

 

Grâce à une conception intégrée, la maintenance automatisée sans câble des armoires de serveurs refroidies par liquide, le remplacement efficace des composants, la livraison rapide des armoires, la conception efficace des pipelines et les capacités de maintenance intelligentes rendent la maintenance plus pratique, le déploiement plus rapide et les opérations plus efficaces, tout en réduisant les coûts de maintenance et la main-d'œuvre. Ces avantages font des armoires de serveurs refroidies par liquide le choix idéal pour un fonctionnement fiable et le développement futur des centres de puissance de calcul.

 

 

VI Easy Retrofit : les avantages d'une opérabilité flexible soutiennent la mise à niveau et la transformation des centres de données obsolètes

 

Face au durcissement des exigences et des politiques de consommation énergétique, les centres de calcul traditionnels sont confrontés à des défis importants. Pour répondre aux exigences de conservation de l'énergie et de protection de l'environnement, les exploitants de centres de calcul doivent prendre des mesures efficaces. Parmi celles-ci, la conversion air-liquide, avec son efficacité économique significative, son utilisation énergétique élevée et ses excellentes performances, est devenue une voie envisageable pour les exploitants de centres de calcul pour s'adapter aux exigences actuelles de consommation d'énergie et aux défis environnementaux.

 

▲ technologie de refroidissement liquide

 

En remplaçant une partie ou la totalité des serveurs par une technologie de refroidissement par air traditionnelle par une technologie de refroidissement par liquide efficace, les centres de calcul peuvent améliorer considérablement l'utilisation de l'énergie, réduire les valeurs PUE et ainsi diminuer la consommation énergétique globale. Cette démarche permet non seulement de répondre aux exigences de consommation d'énergie, mais aussi d'améliorer l'efficacité du refroidissement des serveurs, d'augmenter la capacité de calcul et de réduire les problèmes liés au bruit des ventilateurs et à la circulation de l'air, améliorant ainsi la stabilité et la fiabilité des serveurs.

 

• Tout d'abord, la technologie de refroidissement liquide à plaque froide offre une meilleure compatibilité des matériaux avec les composants générateurs de chaleur. Dans un système de refroidissement liquide à plaque froide, le liquide de refroidissement ne circule que dans les canalisations de la plaque froide et n'entre pas directement en contact avec la carte mère du serveur et les composants générateurs de chaleur. Par conséquent, il n'est pas nécessaire de concevoir un matériau spécial pour la carte mère et les composants générateurs de chaleur. Lors du choix du liquide de refroidissement, il suffit de prendre en compte sa compatibilité avec la canalisation de circulation et la plaque froide. Cela rend la technologie de refroidissement liquide à plaque froide plus flexible et adaptée à divers équipements de serveur sans nécessiter de modifications matérielles importantes.
• Deuxièmement, la technologie de refroidissement liquide à plaque froide est facile à mettre à niveau. Cette technologie ne modifie pas la forme d'origine de la carte mère du serveur, mais la modifie tout en conservant la carte mère existante. Cette méthode de modification permet non seulement un démontage facile et une installation pratique, mais offre également une meilleure faisabilité en termes de technologie, d'industrie et de production à grande échelle. Comme elle ne nécessite pas de modifications ou de remplacements majeurs de la carte mère, l'installation et la maintenance de la technologie de refroidissement liquide à plaque froide sont plus simples et plus pratiques, tout en réduisant la difficulté d'augmentation de la production dans la technologie et l'industrie. En revanche, la technologie de refroidissement liquide par immersion nécessite généralement la conception de cartes mères spécialisées refroidies par liquide pour s'adapter à ses caractéristiques entièrement immergées, ce qui augmente sans aucun doute les coûts techniques et de fabrication.

 

Tirant parti de ces avantages, la technologie de refroidissement liquide par plaque froide est plus pratique et rentable dans les applications pratiques, ce qui en fait la technologie préférée pour la mise à niveau et la modernisation des anciens systèmes de refroidissement air-liquide dans les centres de puissance informatique.