Очередная система водного охлаждения для ИТ-оборудования была разработана в Университете Алабама в Хантсвилле, США. По результатом проведенные испытаний новой установки, исследовательская группа опубликовала материалы, в которых утверждается, что их запатентованная система охлаждения, если ее применить в масштабах США, может спасти миллиарды долларов владельцам ЦОД. Такой масштаб цифр порожден теми огромными затратами электроенергии, идущими на охлаждение сетевого оборудования, которые сейчас существуют в малых и тем более крупных дата-центрах.
И ранее были разработки в этом направлении — про новаторские способы охлаждения ЦОД, которые могли бы избавить дата-центры от вездесущих вентиляторов. Сам метод конечно же не нов, и базируется на принципах схожих с уже применяющимися — погружением оборудования в жидкость. Напомню, для этого применяется агент 3M Novec, что представляет собой: не токсичную для человека, инертную для оборудования и при этом с хорошими характеристиками теплопередачи. Но все же исследователи пошли немного по другому пути.
«На данный момент в дата-центрах шумно и излишне холодно. Тем не менее, я не теряю надежды, что такая ситуация не будет вечна и если над проблемой работают такие талантливые исследователи как наши, то мы обязательно добьемся успеха», — сказал доктор Джеймс — член Университета, а также руководитель исследовательской групи, которая собственно и разработала новый способ охлаждения процессора компьютера с помощью жидкости.
В пресс-релизе исследовательской группы указано — «Запатентована пассивная система охлаждения для компьютерных процессоров, которая поможет сэкономить потребителям на энерго затратах более чем $6.3 миллиарда в год, в сравнении с компьютерами, что охлаждаются вентиляторами». Из самого названия становится очевидна суть изобретения, сотрудники института сделали ставку на отвод тепла не от всего оборудования, которе почти не генерирует тепла, а обратили все внимание на главного виновника — процессор. В качестве жидкости теплообменника был выбран не известный нам уже продукт Novec, а Fluorinert Electronic Liquid FC-72 — «диэлектрическая, термически и химически стабильная жидкость, идеально подходящая для циркулирования в одно- и двуфазных, низкотемпературных, теплоотводящих системах».
Пассивное охлаждение
Казалось бы чего ж тут удивительного? Подобных решений пруд-пруди, но не будьте поспешными в своих оценках, ведь главная изюминка системы в том, что для ее функционирования абсолютно не требуется электроэнергия. Пассивное охлаждение стало возможным из-за уникальных характеристик агента теплопередачи — Fluorinert FC-72. Процесс отвода тепла заключается в нескольких простых этапах на которых акцентировал внимание доктор Джеймс, и так:
- тепло от процессора компьютера испаряет и преобразуется в пар Fluorinert;
- пар легче и движется вверх к теплообменнику;
- FC-72 передает свою тепловую нагрузку на теплообменник, который в свою очередь, передает тепло в окружающую среду.
- отвод тепла принуждает FC-72 конденсироваться в жидкость, которая стекает в накопительную емкость нижней части теплообменника;
- из емкости, жидкость FC-72 подходит к процессору, где весь цикл повторяется.
Система успешно была протестирована на процессоре: Intel Pentium 4 и Core i3
Пассивное охлаждение vs охлаждения вентилятором
Нгиен — студент выпускник, провел эксперименты с использованием испытательной установки чтобы собрать данные для своей магистерской диссертации. Он сравнил пассивное охлаждение с использованием FC-72 с твердотельный пассивным охлаждением, где процессор имеет тесный контакт с металлическим радиатором, как это бывает в наиболее распространенных систем с воздушным охлаждением. Нгиен проводил сбор данных на протяжении 12-часов при максимальной нагрузке процессора, используя все три метода: воздушное охлаждение, погружение системы в 3M Novec и разработанный метод университетскими сотрудниками. В диссертации Нгиен, после анализа данных и их сравнения пришел к выводу — все три способа охлаждения показали отличные результаты стабилизируя температуру процессора на приемлемом уровне на протяжении всего периода испытаний.
Сегодня процессоры имеют диапазон рабочих температур от 50оС до 90оС. Эксперименты Нгиена показали, что охлаждающая система, на основе жидкости FC-72, смогла поддерживать температуру испытуемого процессора на уровне 56оС. Нгиен позже объяснил, почему именно он лично считает новую разработку такой «крутой», — «В ХХI-веке технологического прогресса и инновационных материалов, использование вентиляторов это уже архаизм. Да и посудите сами сам принцип прекрасен — снимая этот шумящий, создающий вибрации и клубы пыли ненадежный механизм, мы получаем исключительно экономию!».
Не смотря на несколько странный вид приведенной системы, не стоит забывать о высоком уровне гибкости всей системы. Благодаря жидкостному агенту все компоненты радиатора можно видоизменять под каждую конкретную платформу на которую его будут устанавливать.
Другие потенциальные области применения
В пресс-релизе, исследовательская группы, также широко было представлено альтернативное применение новой жидкости и самого принципа пассивного охлаждения, процессор тут стал лишь наиболее ярким примером. К слову, профессор Смит указал на то, что охлаждение силовых транзисторов, будет хорошим кандидатом для пассивного жидкостное охлаждение, добавив, что — «Везде, где вы работаете с высокой мощность сконцентрированной на малой площади, данная разработка сможет быть использована в роли теплоотвода, если не первого, так значит второго уровня, тем самым жидкость FC-72 является потенциально весьма затребованной не только в ИТ, но и для решения целого ряда других задач, на данный момент, все еще весьма энергозатратных».
