Massimiliano Maistro, líder de ingenieros de aplicaciones en Vertiv, nos cuenta sobre la transición de centros de datos enfriados por aire a los enfriados por líquido. Con densidades de hardware de TI en aumento y cada vez más preocupaciones con respecto a la sostenibilidad, esperamos un mayor interés en la implementación de tecnologías de enfriamiento líquido.
Las tendencias
de potencia de TI
La inteligencia
artificial (AI), la automatización, la computación de alto rendimiento (HPC) y
el aprendizaje automático aumentan la demanda en el procesamiento, lo cual
resulta en mayores densidades de calor por chip. Esto hace que los servidores
generen más calor que debe eliminarse y, en algunas aplicaciones, el calor
generado alcanza un nivel en el cual el enfriamiento por aire no enfría lo
suficiente estos racks de alta densidad.
Existen múltiples
opciones en términos de tecnologías de gerenciamiento térmico que han de
tomarse en cuenta según las necesidades del diseño en un rango específico de
densidades de racks. A medida que las densidades de los racks se acercan y
superan los 30 kilovatios (kW), es posible que el enfriamiento por aire no sea
el adecuado para mantener la temperatura operativa del procesador (temperatura
de la carcasa); como resultado, el enfriamiento por líquido se convierte en la
única opción para eliminar el calor de manera eficiente.
Esto se debe a
las propiedades de transferencia térmica de los líquidos, que son mucho más
eficaces para la transferencia de calor desde el chip, y puede realizarse a
través de los métodos de enfriamiento directo al chip (D2C) o por inmersión.
Eficiencia
El enfriamiento
líquido es la manera más eficiente de enfriar el centro de datos. Esto se debe
a dos razones:
La temperatura
de alimentación del fluido de aplicación puede aumentarse para mantener las
condiciones operativas del procesador, sin aumentar la potencia del ventilador,
ya que el enfriamiento es dirigido a los componentes más calientes —por lo
general el procesador—. Reconocemos que la transferencia de calor entre el
procesador y la placa fría es mucho más eficiente que la transferencia de calor
entre el procesador y el aire circundante en caso de un sistema de enfriamiento
por aire tradicional, lo cual tiene un efecto positivo en la eficiencia general
del centro de datos.
La temperatura
del agua de retorno de los racks, al ser elevada en comparación con el
enfriamiento por aire tradicional, puede facilitar la recuperación de calor de
una manera mucho más eficiente en un centro de datos enfriado por aire.
Debido al
aumento constante de aplicaciones que exigen una mayor potencia informática, se
espera avanzar hacia innovadoras tecnologías de gerenciamiento térmico para
administrar mejor estas mayores densidades de potencia. Podemos esperar que los
centros de datos introduzcan sistemas híbridos de gerenciamiento térmico,
incluidos el enfriamiento por aire y por líquido.
Las tecnologías
de enfriamiento líquido
La transición
para soportar un sistema de enfriamiento líquido directo al chip es similar a
lo que estamos familiarizados con un rack estándar. La diferencia radica en que
el diseño del rack incluirá un distribuidor de líquido para llevar el líquido
de aplicación al equipo de TI (ITE) con enfriamiento directo al chip. La
tubería dentro del rack se combinará con los distribuidores de líquido en la
fila para llevar el líquido al rack y todo será controlado por una unidad de
distribución de enfriamiento (CDU). El aprovisionamiento para ello exige
cambios en el espacio técnico de las instalaciones, lo cual a su vez requiere
una planificación adecuada.
Un sistema de
enfriamiento por inmersión necesita de un diseño del centro de datos que sea
diferente. La disposición de racks estándar es reemplazada por tanques en
posición horizontal en comparación con los racks verticales tradicionales. En
esta forma de centro de datos, el equipo de TI se sumerge por completo en un
líquido dieléctrico térmicamente conductivo o un fluido (eléctricamente no
conductivo). El enfriamiento por inmersión es una tecnología prometedora, pero
no completamente madura debido a la falta de estándares integrales. Además, es
necesario mejorar las destrezas de los equipos de operaciones del centro de
datos, quienes por lo general no están familiarizados con la tecnología y
requieren la transferencia de conocimientos antes de la instalación y la
operación.
El enfoque común
para ambas tecnologías es utilizar una CDU con un intercambiador de calor de
placas de líquido a líquido entre el Circuito de enfriamiento de tecnología
(TCL) y el Circuito de enfriamiento de las instalaciones (FCL), con el fin de
transferir el calor entre el TCL y el FCL. El TCL tiene estrictas exigencias en
términos de limpieza y los requisitos de filtración son mucho más elevados que
los requeridos para el FCL.
Ambas
tecnologías pueden utilizar un fluido monofásico o un fluido de cambio de fase,
conocidos como fluidos bifásicos. Estos son más eficientes ya que la
transferencia de calor se beneficia a medida que el líquido pasa a estado
gaseoso.
Métricas
Se espera que
el diseño de centros de datos híbridos se vuelva popular. Por lo tanto, las
métricas son cada vez más importantes para medir la eficiencia de todo el
centro de datos. Asimismo, resulta necesario tomar en consideración métricas
que vayan más allá de la tradicional métrica de Efectividad del uso de la
energía (PUE), para tener en cuenta la reducción esperada en la potencia del
ventilador a través de los sistemas de enfriamiento líquido.
En Vertiv, de
la mano con sus socios han desarrollado un estudio que muestra las diferentes
métricas como la (Efectividad del uso total (TUE), la cual refleja la reducción
total de la potencia para todo el diseño del centro de datos.