Effektiv kjøling av datasentre med industrigasser: fremtiden for termisk styring
Sammendrag: Innovative kjølekonsepter for datasenteret ditt:
- Utfordringen: Høyytelsesberegning (HPC), Big Data og kunstig intelligens (AI) øker varmeutviklingen i serverrackene til et nivå som konvensjonell luftkjøling ikke lenger kan håndtere, verken når det gjelder energiforbruk eller plassbehov.
- Løsningen: Avanserte metoder som tofaset nedsenkingskjøling (Two-Phase Immersion Cooling) og direkte kjøling på brikken (Direct-to-Chip) ved bruk av høyspesialiserte væsker og presis gassinfrastruktur.
- Air Liquides merverdi: Fra utvikling av innovative høyytelsesmaterialer (som våre ALOHA™- og EnScribe™-porteføljer for halvlederindustrien) til inertisering og vår kryogene Turbo-Brayton-teknologi, tilbyr vi omfattende kompetanse innen hele spekteret av termisk styring.
- Dine fordeler: Reduksjon av PUE (Power Usage Effectiveness) til en verdi nær 1,0, kraftig redusert karbonavtrykk, gjennomføring av vannfrie kjølemetoder (Zero-Water-Cooling) og maksimal levetid for utstyret.
Utfordringen: Hvorfor luftkjølte datasentre når sine grenser
Med den raske globale digitaliseringen øker kravene til IT-utstyr eksponentielt. Moderne prosessorer og GPU-er i servere med høy tetthet opererer på grensen av sin fysiske kapasitet og produserer enorme mengder restvarme.
Konvensjonelle klimaanlegg og luftkjølesystemer (CRAC/CRAH-enheter) krever store arealer til hevede gulv samt til varme- og kaldganger. I tillegg forbruker vifter og kjølemaskiner enorme mengder energi. I mange datasentre utgjør kjøling opptil 40 % av det totale strømforbruket. For å forbli konkurransedyktige og bærekraftige i dagens markedsmiljø trenger datasenteroperatører et radikalt paradigmeskifte når det gjelder varmespredning.
Neste generasjons termisk styring: Kjøling av datasentre med industrielle væsker og gasser
Air Liquide hjelper datasenteroperatører med banebrytende kjølekonsepter. Ved å gå fra gassformige medier som luft til spesielle flytende eller flerfasede væsker, kan varmeavledningen økes betydelig. Væsker har en varmekapasitet og varmeledningsevne som er betydelig høyere enn luftens.
To-fase nedsenkingskjøling (Two-Phase Immersion Cooling)
Ved tofaset nedsenkingskjøling nedsenkes hele serverrackene direkte i et lukket basseng som inneholder en spesiell, ikke-ledende (dielektrisk) væske. Når utstyret genererer varme under drift, begynner væsken å koke direkte på de varme komponentene (som CPU-er) og fordamper. Den oppstigende gassen kondenserer på en varmeveksler som er integrert i lokket og faller tilbake i bassenget i flytende form.
For disse svært komplekse systemene leverer Air Liquide ikke bare sin ekspertise innen håndtering av flyktige stoffer, men også inerte gasser med høy renhet (som nitrogen eller argon). Disse brukes til å rense rommet over væsken i beholderen, hindre fuktighet i å trenge inn, beskytte systemet mot oksidasjon og garantere absolutt brannsikkerhet.
Direkte kjøling på brikken (Direct Liquid Cooling)
I systemer med ekstrem effekttetthet kan et kjølevæske ledes direkte til prosessorenes varmekilde via tynne mikrokanaler (Cold Plates). Her er presis styring av væsker og trykk avgjørende for å unngå lekkasjer og maksimere termisk effektivitet. Air Liquide bidrar her med flere tiårs erfaring innen sikker håndtering av væsker og gasser under kritiske forhold.
Vår kompetanse: Fra chip-produksjon til datasenter
Air Liquide er ikke bare en leverandør av industrigasser, men en integrert del av den globale verdikjeden innen elektronikk og IT. Vi forstår bedre enn noen andre utstyret du må kjøle ned, fordi vi er involvert i utviklingen av det.
- Dyp forståelse av halvledere: Med våre produktserier ALOHA™ og EnScribe™ er vi verdensledende innen utvikling og levering av svært komplekse forløpermaterialer (Precursors) og spesialgasser for produksjon av halvledere. Vi kjenner de termiske og fysiske grensene til moderne høytytende brikker (CPU/GPU/ASIC) ned til minste detalj.
- Førende kryogen teknologi: Takket være vår patenterte Turbo-Brayton-teknologi viser vi vårt globale lederskap innen ekstrem og effektiv kjøling, samt håndtering av fordampningsgass (Boil-off gas) – et teknologisk grunnlag som også vil være avgjørende for fremtidige arkitekturer for superledende datasentre. Den avanserte Turbo-Brayton-teknologien er imidlertid ikke den eneste banebrytende teknologien her: konvensjonell kryokjøling med flytende nitrogen (LIN) er også svært relevant for bruk av superledere i moderne datasentre. Den teknologien som til slutt velges, tilpasses nøyaktig til systemarkitekturen: Avhengig av den nødvendige kjølekapasiteten og lengden på de superledende ledningene tilbyr vi alltid den optimale og skreddersydde løsningen for maksimal effektivitet, både med Turbo-Brayton og LIN-kjøling.
Air Liquides Eco-Chiller-teknologi kan også være en passende løsning; våre eksperter gir deg gjerne råd hvis det er behov for det.
- CO₂ for presis regulering av pH-verdien i kjølevannet: I de enorme kjølesystemene i vannkjølte datasentre fører fordampning til en kontinuerlig konsentrasjon av mineraler, noe som øker pH-verdien og øker risikoen for avleiringer (scaling) og korrosjon. Ved målrettet tilførsel av karbondioksid dannes det en mild karbonsyre i vannet, noe som holder pH-verdien innenfor det optimale området på en helt automatisk, sikker og miljøvennlig måte. I motsetning til aggressive mineralsyrer som svovelsyre eller saltsyre eliminerer CO₂-nøytralisering praktisk talt risikoen for farlig overdosering, beskytter systemets verdifulle infrastruktur og forbedrer arbeidssikkerheten på anlegget betydelig.
- Helhetlig sikkerhet (brannslukking): Sikkerheten til dataene dine er vår høyeste prioritet. I tillegg til kjøling utstyrer vi datasentrene med toppmoderne og miljøvennlige gassbrannslukkingssystemer basert på inerte gasser, som kveler branner uten å skade følsom elektronikk eller etterlate rester.
Strategiske fordeler: Hvorfor det lønner seg å bytte
Bruk av væske- og gasskjøling gir datasentre målbare strategiske og økonomiske fordeler sammenlignet med luftkjøling.
Mer enn bare kjøling: Det helt grønne datasenteret
Et bærekraftig datasenter kjennetegnes ikke bare av effektiv kjøling, men også av en bærekraftig strømforsyning. Også her er Air Liquide din strategiske partner:
Utslippsfri nødstrømforsyning (Backup Power) med hydrogen:
Konvensjonelle dieselgeneratorer for nødstrømforsyning (invertere/UPS) blir i stadig større grad faset ut på grunn av strenge miljøkrav. Air Liquide er en global pioner innen hydrogenøkonomien. Vi hjelper datasentre med å implementere store brenselcellesystemer basert på hydrogen, som leverer umiddelbar og 100 % utslippsfri energi ved strømbrudd. Dermed er sirkelen sluttet på veien mot et fullstendig klimanøytralt datasenter.
Ofte stilte spørsmål (FAQ) om kjøling av datasentre
Er væskekjøling trygt for IT-utstyret mitt?
Ja, absolutt. De spesielle væskene som brukes til nedsenkingskjøling er dielektriske, noe som betyr at de ikke leder strøm. Siden serverne er fullstendig isolert fra omgivelsesluften, er de dessuten beskyttet mot støv, fuktighetssvingninger og oksidasjon. Dette reduserer feilfrekvensen (Failure Rate) drastisk og forlenger levetiden til IT-investeringene dine.
Hvordan påvirker den nye termiske styringen PUE-verdien i datasenteret mitt?
PUE (Power Usage Effectiveness) beskriver forholdet mellom datasenterets totale energiforbruk og den energien som brukes utelukkende til IT-infrastrukturen. Mens luftkjølte anlegg ofte har PUE-verdier på 1,5 til 2,0, oppnår systemer med «Two-Phase Immersion Cooling»-teknologi vanligvis PUE-verdier på 1,05 til 1,1. Nesten all tilført elektrisitet går direkte til databehandlingen.
Kan eksisterende datasentre konverteres til nedsenkingskjøling eller direkte væskekjøling?
En fullstendig ombygging (Greenfield-prosjekt) er ikke alltid nødvendig. Det finnes mange ettermonteringsløsninger der eksisterende datasentre moderniseres trinnvis eller delvis – for eksempel ved å opprette separate soner med høy tetthet som kjøles spesifikt med væske, mens de konvensjonelle rackene forblir luftkjølt.
Hvordan bidrar industrielle gasser og væsker til ESG-strategien og miljøvernet?
De positive effektene er enorme. I tillegg til betydelige besparelser i strømforbruket elimineres vannforbruket fullstendig (Zero Water Cooling), mens det med tradisjonelle fordampningskjøletårn utgjør millioner av liter per år. I tillegg muliggjør væskenes høye utløpstemperatur en svært effektiv varmegjenvinning (Waste Heat Recovery). Restvarmen kan tilføres direkte og med lite tap til lokale fjernvarmenett for å varme opp omkringliggende bygninger.
Hvilken rolle spiller Air Liquide konkret i denne overgangen?
Air Liquide fungerer som en global teknologi- og leverandørpartner. Vi leverer ikke bare gassene som trengs i prosessen (for eksempel nitrogen til spyling og inertisering av nedsenkingsbassengene) og brannbeskyttelsesløsninger, men bidrar også med vår omfattende kompetanse innen fluidmekanikk, trykkhåndtering og anleggsbygging. Takket være vår ekspertise innen halvledermaterialer (ALOHA™, EnScribe™) og hydrogenløsninger, støtter vi dere helhetlig på veien mot fremtiden.
Pris eller produktforespørsel?
Skal vi hjelpe deg med å finne den riktige gassblandingen? Og til rett pris? Send inn dine opplysninger, så vil vi snarlig ta kontakt med deg.