ניתוח תעשיית הקירור והקירור הנוזלי של מרכז הנתונים
עם הפיתוח החדשני של טכנולוגיות כמו בינה מלאכותית, מחשוב ענן, ביג דאטה ובלוקצ'יין, הגיע עידן תקשורת 5G המתאפיין במהירות גבוהה, זמן חביון נמוך וקישוריות גדולה. ככל שתשתית מידע, מרכזי נתונים וציוד תקשורת נושאים עומס מחשוב הולך וגובר, וגם הדרישות ליעילות המחשוב עולות.
על מנת לעמוד באתגרים של ביצועי עיבוד רשת, שרתי מרכזי נתונים והתקני תקשורת משפרים ללא הרף את יכולות העיבוד והאינטגרציה שלהם, וכתוצאה מכך לעלייה מתמשכת בצפיפות ההספק. שינויים אלה לא רק מביאים לבעיות צריכת אנרגיה עצומות, אלא גם דרישות גבוהות יותר לציוד קירור ולטכנולוגיה עקב צפיפות החום הגבוהה. טכנולוגיית קירור אוויר מסורתית מציגה צוואר בקבוק מול תרחישים של צפיפות חום גבוהה, ויעילות פיזור החום אינה יכולה עוד לעמוד בקצב היעילות החישובית. בהקשר זה, טכנולוגיית קירור נוזלי משכה תשומת לב נרחבת בתעשייה בשל יעילות אנרגטית גבוהה במיוחד, צפיפות חום גבוהה במיוחד ומאפיינים נוספים. טכנולוגיית קירור נוזלים היא הדרך היחידה לפתור את האתגרים של לחץ פיזור חום ושימור אנרגיה.
הגידול המתמשך בכוח המחשוב מקדם את הצמיחה של צפיפות ההספק, ומציב דרישות חדשות לטכנולוגיית קירור. הגידול המתמשך בכוח המחשוב מקדם את השיפור המתמיד של ביצועי ציוד התקשורת, וצריכת החשמל של השבבים וצפיפות שטף החום גדלות גם הן ברציפות. צפיפות ההספק של כל דור של התפתחות המוצר עולה ב-30-50 אחוזים. צריכת החשמל המקסימלית של מעבד X86 הפלטפורמה העכשווי היא 300-400W, וצפיפות שטף החום הגבוהה ביותר בתעשייה עלתה על 120W/cm2; השיפור המתמיד של צפיפות ההספק של השבב מגביל ישירות את פיזור החום והאמינות של השבב, ויכולות פיזור חום מסורתיות מקוררות באוויר הופכות יותר ויותר קשות לשמירה. העלייה בצפיפות ההספק של השבבים הובילה גם לעלייה בצפיפות ההספק של הארון כולו, כשהמקסימום הנוכחי עולה על 30kW/rack; אתגרים גבוהים יותר הוצבו גם לטכנולוגיית הקירור של חדרי מחשבים. קירור נוזלי, כטכנולוגיית קירור מתפתחת במרכזי נתונים, מיושם כדי לפתור את צורכי פיזור החום של ארונות בצפיפות הספק גבוהה.
לקירור נוזלי יש יתרונות כמו צריכת אנרגיה נמוכה, פיזור חום גבוה, רעש נמוך ו-TCO נמוך. יכולת הקירור של נוזל היא פי 1000-3000 מזו של אוויר. טכנולוגיית קירור נוזלים יכולה לממש את היתרונות של צפיפות גבוהה, רעש נמוך, הבדל טמפרטורת העברת חום נמוך וקירור חופשי כללי. בהשוואה לטכנולוגיית קירור אוויר, יש לה יתרונות טכניים שאין דומה להם. זהו פתרון קירור מצוין שניתן ליישם בתרחישים שבהם יש לשפר מאוד את כוח המחשוב, יעילות האנרגיה וצפיפות הפריסה.
נוזל קירור נוזלי הוא אחד הגורמים המרכזיים בטכנולוגיית קירור נוזלי. ביישום טכנולוגיית קירור נוזלי טבילה (מגע), בנוסף לדרישות ציוד החומרה, נוזל קירור נוזלי הוא גם אחד הגורמים הקריטיים ביותר. עבור נוזל קירור מקורר נוזל מתאים למגע, זה דורש:
1) תכונות תרמופיזיקליות טובות. מוליכות תרמית גבוהה, קיבולת חום ספציפית, צמיגות נמוכה וחום אידוי סמוי גבוה נדרשים לשינוי פאזה.
2) נקודת הקפאה נמוכה ומקדם התפשטות.
3) קירור נוזל חד פאזי דורש נקודת רתיחה גבוהה.
4) קירור נוזל דו פאזי דורש נקודת רתיחה מתאימה וטווח רתיחה צר.
5) יש לו יציבות כימית ותרמית טובה עבור מכשירים אלקטרוניים.
6) נקודת הבזק גבוהה וטמפרטורת הצתה עצמית.
7) אין קורוזיביות לחומרי המערכת (מתכת, לא מתכת וחומרים אורגניים אחרים.
8) אין צורך בהגבלות רגולטוריות או רק מינימליות (ידידותי לסביבה, לא רעיל, מתכלה וכו').
9) כלכלה.
נכון להיום, טכנולוגיית קירור האוויר היא אחד מפתרונות הקירור הבוגרים והנפוצים ביותר במרכזי נתונים. בשנים האחרונות, במסגרת מדיניות "הפחמן הכפול", מדד ה-PUE של מרכזי הנתונים הצטמצם באופן מתמיד, ורוב האזורים דורשים שיעילות ניצול החשמל לא תעלה על 1.25, ומקדמים באופן אקטיבי את השדרוג והשינוי של מרכזי הנתונים. עם הפריסה המואצת של שרתים, איך לצמצם עוד יותר את צריכת האנרגיה ולהשיג פיתוח ירוק של מרכזי נתונים הפך למוקד תשומת הלב של התעשייה.
