خنک کننده مایع چیست؟ چرا در دیتاسنترهای جدید اهمیت دارد؟
میتوانید خلاصهای کوتاه از محتوای مقاله را با استفاده از هوش مصنوعی دریافت نمایید.
این ذهنیت که آن با وسایل الکترونیک در تضاد است و باعث ایجاد اختلال و خرابی میشود همیشه در ذهن ما هست، اما امروزه خنک سازی مراکز داده با آب انجام میشود. به این نوع خنک سازی Liquid Cooling گفته میشود. از آنجایی که روشهای سنتی و بر پایه فن دیگر پاسخ گوی دیتاسنترها نبودند، روشهای جدیدی جایگزین شدهاند. یکی از کارآمدترین این روشها خنک سازی با آب است که عجیب هم هست.
خنک کننده مایع چیست؟
خنک کننده مایع روشی نوین و کاربردی است که در آن آب یا سیال دیگر برای خنک کردن دیتاسنترها استفاده میشود.
حجم دادهها هر روزه در حال افزایش است و نیاز به پردازشهای پیچیده (هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، کاربردهای محاسباتی و…) در سرورها باعث تولید گرمای زیاد میشود. به طوری که این گرما با روشهای سنتی مانند فنها از بین نمیرود. برای کنترل گرما و هزینهها به طور هم زمان خنک سازی مایع بهترین گزینه است.
در این روش مایع خنک کننده به تجهیزاتی که گرما تولید میکنند، مانند چیپها نزدیک میشوند و انتقال حرارت با بازدهی بالا انجام میشود. انتقال گرما با آب 30 برابر بهتر و سریعتر از انتقال با هوا است. مایع خنک کنندهای که به تجهیزات الکترونیک نزدیک میشود، باید نارسانا باشد تا باعث ایجاد اختلال در سرور نشود.
مزایای خنک کننده مایع
- بهبود عملکرد و راندمان بسیار بالا.
- خنک سازی تجهیزات با سرعت بیشتر.
- کاهش نویز نسبت به سیستمهای مبتنی بر هوا.
- کاهش مصرف انرژی.
چالشهای خنک کننده مایع
- آب رسانای الکتریسیته است و در اثر نشت مشکلات جدی به وجود میآورد.
- نیاز به بررسی منظم سطح آب است.
مقایسه خنک کننده مایع و هوا
در این قسمت دو روش سنتی و مدرن خنک کنندگی را از نظر عملکرد و کارایی مقایسه میکنیم.
| معیار مقایسه | خنک کنندگی با هوا | خنک کنندگی با مایع |
|---|---|---|
| روش انتقال حرارت | انتقال گرما توسط جریان هوا و فنها | انتقال گرما توسط مایع خنک کننده (آب یا مایعات نارسانا) |
| راندمان خنک سازی | مناسب برای بارهای پردازشی معمولی | بسیار بالا و مناسب برای پردازشهای سنگین مانند هوش مصنوعی و HPC |
| سرعت انتقال گرما | کمتر | تا حدود ۳۰ برابر سریعتر و کارآمدتر از هوا |
| مصرف انرژی | بیشتر به دلیل استفاده از فنها و سیستمهای تهویه | کمتر و بهینهتر در مصرف انرژی |
| میزان نویز | نسبتا زیاد به دلیل فنهای متعدد | بسیار کم یا نزدیک به بی صدا |
| چگالی تجهیزات در رک | محدود به دلیل تولید گرمای زیاد | امکان استقرار تجهیزات بیشتر در فضای کمتر |
| پیچیدگی نصب | سادهتر و کم هزینهتر | پیچیدهتر و نیازمند زیرساخت تخصصی |
| هزینه اولیه | پایینتر | بالاتر |
| نیاز به نگهداری | نگهداری آسانتر | نیازمند بررسی دورهای مدار و مایع خنک کننده |
| ریسکها | کاهش راندمان در بارهای پردازشی سنگین | احتمال نشت مایع (در صورت استفاده از آب) و نیاز به طراحی ایمن |
| بهترین کاربرد | دیتاسنترهای کوچک و بارهای کاری معمولی | دیتاسنترهای مدرن، پردازشهای AI، یادگیری ماشین، GPU و محاسبات سنگین |
| طول عمر تجهیزات | در دماهای بالا ممکن است کاهش یابد | به دلیل کنترل بهتر دما، معمولا عمر تجهیزات افزایش مییابد |
چرا در دیتاسنترهای جدید باید از خنک کننده مایع استفاده شود؟
امروزه، با گسترش هوش مصنوعی و حرکت سریع صنایع بهسوی فناوریهای نوین، دیتاسنترهای نسل جدید نیز باید خود را با این تحول همگام کنند و برای میزبانی از بارهای کاری سنگین آماده باشند. بارهای پردازشی هوش مصنوعی به دلیل مصرف بالای توان و تولید حرارت قابل توجه، دیگر با روشهای سنتی خنک سازی مبتنی بر هوا بهطور موثر قابل مدیریت نیستند. از این رو، استفاده از فناوریهای نوین خنک سازی، مانند خنک سازی مایع، به یکی از الزامات طراحی و بهره برداری از دیتاسنترهای مدرن تبدیل شده است.
انواع خنک کننده مایع
از آنجایی که خنک کنندگی با مایع کاربرد بسیار زیادی دارد، انواع مختلفی هم از آن برای کاربردها و برنامههای متفاوت ایجاد شده است.
خنک کنندگی مستقیم روی تراشه (Direct-to-Chip Liquid Cooling)
پرکاربردترین نوع خنک کنندگی مایع همین مدل است که در آن بر روی قطعات تولید کننده گرما یک جریان مایع خنک کننده قرار میگیرد. آب خنک کننده گرما را از قطعات جذب کرده و از طریق لوله کشی منتقل میشود. کارایی این مدل بسیار بالا است و در محیطهایی با میزان عملکرد بالا گزینه ایده آلی است.
خنک کنندگی غوطه وری (Immersion Cooling)
در این روش یک مایع نارسانا وجود دارد که یک سرور با قطعات سخت افزاری به طور کامل درون آن قرار میگیرد. (سرور درون مایع در حال شنا کردن است.) این مایع که سرور را احاطه کرده به طور کامل گرما را از همه قطعات سخت افزاری جذب میکند. این روش برای بارهای کاری بسیار بالا مناسب است و توان پردازشی را افزایش میدهد، همچنین نویز را نیز کاهش میدهد.
خنک کنندگی مایع به هوا (Liquid-to-Air Cooling)
این روش هم مانند روشهای دیگر برای جذب گرما با مایع است، اما برای خنک سازی دوباره آن مایع از هوا استفاده میشود. در اصل روشی ترکیبی است که در شرایط نبود امکانات برای انجام روشهای غوطه روی و خنک کنندگی مستقیم، استفاده میشد.
مبدل حرارتی درب پشتی رک (Rear Door Heat Exchanger)
وقتی که نمیتوانید یا نمیخواهید در سخت افزار سرورها تغییر ایجاد کنید، این روش خنک کنندگی مایع مناسب است. یک سیستم خنک کنندگی مجهز در پشت رک قرار میگیرد. این سیستم قبل از این که گرما به فضای دیتاسنتر منتقل شود، آن را جذب کرده و باعث خنک شدن فضا میشود.
چرا خنک کننده مایع اهمیت دارد؟
امروزه بیشتر دیتاسنترها به سمت استفاده از این نوع خنک کنندگی رفتهاند. اما چرا؟
- خنک کنندگی با هوا نیاز به انرژی و مصرف برق بالایی داشت. امروزه خنک سازی با مایع این مشکل را حل کرده و تا حد زیادی در مصرف انرژی بهینه است.
- مقیاس پذیری بالایی دارد و با توسعه رکها به آسانی توسعه مییابد. از طرفی از حالتهای ترکیبی نیز استفاده میکند.
- با دفع گرما به طور کارآمد باعث بهبود عملکرد سرور میشود.
- میتوان از تعداد تجهیزات بیشتر در فضای کوچک بهره برد. چرا که دیگر گرما کنترل شده است و نگرانی از بابت افزایش دما وجود ندارد.
- چون این سیستم خنک سازی عملکرد و راندمان بالایی در دفع گرما دارد، باعث میشود خرابی و نیاز به تعمیر سرورها کاهش یابد. همچنین عمر تجهیزات افزایش مییابد.
توصیه پویان آی تی به شما
اگر به دنبال تهیه سرویسهای میزبانی و سرور هستید، حتما توجه داشته باشید که دیتاسنتر از زیرساختها و سیستم خنک کننده مناسب بهره مند باشد. وجود زیرساخت کاربردی باعث میشود تا عملکرد سرور نیز بهبود داشته باشد. برای این که انتخاب مناسبتری داشته باشید حتما ارائه دهندگان مختلف را بررسی کنید و ویژگیهای آنها را بشناسید. به عنوان مثال سرور اختصاصی پویان آی تی از دیتاسنترهای بزرگی مانند هتزنر و OVH ارائه میشود که باعث میشود کاربر نگرانی از بابت زیرساختها نداشته باشد. برای آشنایی بیشتر با دیتاسنترها و ویژگیهای آنها مقاله “6 مورد از بهترین دیتاسنترهای جهان” را مطالعه کنید.
در نهایت
خنک کننده مایع یکی از موثرترین روشهای مدیریت گرما در دیتاسنترهای مدرن است. این فناوری با افزایش راندمان، کاهش مصرف انرژی و بهبود عملکرد تجهیزات، به گزینهای ایده آل برای پردازشهای سنگین تبدیل شده است. انتخاب روش مناسب خنک سازی نیز باید با توجه به نیاز، بودجه و زیرساخت مجموعه انجام شود.
سوالات متداول
در بسیاری از سیستمها از مایعات نارسانا یا مدارهای بسته استفاده میشود تا خطر نشت و آسیب به تجهیزات به حداقل برسد.
انتقال سریعتر گرما، کاهش مصرف انرژی، افزایش پایداری سرورها و امکان استفاده از تجهیزات بیشتر در فضای کمتر، از مهمترین مزایای آن هستند.
منابع
- https://www.supermicro.com/en/glossary/liquid-cooling
- https://www.tateglobal.com/emea/insights-resources/knowledge-hub/what-is-liquid-cooling-a-guide-to-the-future-of-data-centre-cooling/
- https://www.sunbirddcim.com/glossary/data-center-water-cooling
اولین دیدگاه را اضافه کنید.