Castrol sta guidando l'innovazione nel raffreddamento dei data center con fluidi dielettrici, anticipando il futuro della tecnologia di raffreddamento a immersione.
Il raffreddamento a immersione è diventato un argomento importante nel settore tecnologico, soprattutto perché i data center devono far fronte a una domanda crescente di soluzioni di raffreddamento più efficienti. Tradizionalmente associato agli oli per auto, Castrol è all'avanguardia in questa innovazione. Tuttavia, Castrol sta ora facendo passi da gigante nel raffreddamento dei data center attraverso i suoi fluidi di raffreddamento dielettrici. Abbiamo visitato di recente il Castrol Liquid Cooling Center of Excellence a Pangbourne, Berkshire, Regno Unito, dove Castrol conduce ricerche e sviluppo su soluzioni di raffreddamento a immersione di liquidi per data center.
La struttura funge da banco di prova per i fluidi di raffreddamento a immersione della serie DC di Castrol e varie configurazioni di serbatoi a immersione dei principali fornitori. Queste celle di prova consentono a Castrol di esplorare diverse tecnologie di raffreddamento e il loro impatto sui componenti del server. Sebbene l'attenzione sia rivolta principalmente alla dinamica dei fluidi e alla chimica, il centro valuta anche cavi, hardware del server e compatibilità dei materiali. L'approccio completo di Castrol al test e alla convalida della tecnologia a immersione la rende una figura di spicco nel futuro del raffreddamento dei data center.
Il caso del raffreddamento a immersione
I data center sono sottoposti a una pressione crescente per gestire un carico di potenza di calcolo in continua crescita, riducendo al contempo l'impatto ambientale. I tradizionali metodi di raffreddamento ad aria, anche quelli integrati dal raffreddamento diretto a liquido (DLC), sono spesso insufficienti per alcuni degli attuali ambienti di elaborazione ad alta densità.
Chris Lockett, VP of Electrification and Castrol Product Innovation presso BP ha spiegato: "Al momento, circa il 40% del consumo energetico nei data center è destinato al raffreddamento. Il raffreddamento a immersione può ridurre tale cifra a meno del 5%, riducendo significativamente il consumo di energia e acqua".
Il raffreddamento a immersione, come concetto, immerge interi server in un fluido dielettrico, un liquido non conduttivo che assorbe e trasferisce il calore lontano dai componenti. Questo approccio elimina la necessità di ventole tradizionali, riducendo il consumo di energia e migliorando l'efficienza. Mentre Vince e io esploravamo la struttura, è diventato chiaro che il raffreddamento a immersione non è più una nicchia sperimentale, ma sta rapidamente diventando una soluzione praticabile per carichi di lavoro ad alta potenza e data center rispettosi dell'ambiente.
Esplorazione delle celle di prova
At Centro di eccellenza Castrol, ci sono state presentate diverse soluzioni di raffreddamento a immersione, ciascuna con un design e delle capacità uniche. Queste configurazioni includevano serbatoi di fornitori noti come GRC (raffreddamento della rivoluzione verde), sommergibilee Iceotope, tutti adatti a diverse scale e requisiti operativi. Ad esempio, i serbatoi di GRC sono progettati per gestire distribuzioni su larga scala, con la capacità di gestire 50 kW di potenza per serbatoio. D'altro canto, Submer e Iceotope offrono soluzioni più specifiche per rack, ideali per ambienti modulari e con vincoli di spazio.
Una caratteristica distintiva delle celle di prova è la capacità di condurre test approfonditi in condizioni controllate. La struttura del Castrol Center of Excellence è suddivisa in stanze, ciascuna dotata di controllo della temperatura, ventilazione e sistemi antincendio. Ciò consente a Castrol di testare vari fluidi e componenti in diverse condizioni ambientali, assicurando che le soluzioni sviluppate possano resistere ai rigori dei data center del mondo reale.
In una delle celle di prova, abbiamo osservato il serbatoio di GRC, che aveva un sorprendente bagliore verde dovuto al fluido specifico utilizzato da Castrol. I server immersi in questo serbatoio erano sottoposti a test di compatibilità e prestazioni. Castrol garantisce che ogni componente, dalle CPU ai cavi, possa funzionare efficacemente in ambienti di raffreddamento a immersione senza degradazione.
Ingegneria dei fluidi: il cuore del sistema
I fluidi della serie DC di Castrol sono al centro delle sue soluzioni di raffreddamento a immersione, specificamente progettate per i data center. Abbiamo avuto l'opportunità di vedere due di questi fluidi in azione: DC15 e DC20. Entrambi sono fluidi dielettrici progettati per rimuovere in modo efficiente il calore dai server, mantenendo al contempo la compatibilità dei materiali e la longevità del fluido.
A causa delle normative regionali, il fluido DC15 è ottimizzato per i mercati che richiedono una viscosità più elevata, come le località asiatiche. Nel frattempo, il fluido DC20 è l'opzione più performante di Castrol, progettata per un'estrema dissipazione del calore e temperature operative più elevate. Questi fluidi possono funzionare nell'intervallo da 40 °C a 50 °C, con alcuni sistemi che spingono temperature fino a 70 °C. Questa tolleranza alle alte temperature significa che, nella maggior parte degli ambienti, non è richiesta alcuna refrigerazione aggiuntiva, riducendo significativamente i costi operativi e la complessità di gestione di questi sistemi.
Il ciclo di vita di questi fluidi è un altro aspetto critico della loro utilità. Secondo Castrol, i loro fluidi sono progettati per operazioni "fill for life", il che significa che in condizioni ottimali, il fluido può durare per l'intero ciclo di vita dell'hardware del server, in genere da 3 a 8 anni. Anche dopo questo periodo, Castrol offre servizi di riciclo e rielaborazione dei fluidi, estendendo la durata del fluido e riducendo gli sprechi.
Submer Mega Pods: immersione su larga scala
Uno dei punti salienti della nostra visita è stato il Submer Mega Pod, una soluzione modulare per data center che sfrutta la tecnologia del fluido di raffreddamento a immersione di Castrol. All'interno del Mega Pod, abbiamo trovato due rack Smart Pod XL, ognuno con fluidi diversi: DC15 e DC20. Questi pod rappresentano una soluzione compatta e completa per data center, completa di scambiatori di calore e circuiti di raffreddamento esterni che trasferiscono calore all'ambiente circostante tramite refrigeratori sul tetto, sistemi di recupero del calore o soluzioni geotermiche.
Questo tipo di sistema consente un'incredibile densità e scalabilità, mantenendo bassi livelli di rumore operativo e consumo energetico. Il Mega Pod può supportare una varietà di configurazioni, il che lo rende un'opzione interessante per i data center che prendono in considerazione il raffreddamento a immersione su larga scala.
Anche la semplicità di manutenzione all'interno dei Mega Pod è stata degna di nota. I server immersi nel fluido di raffreddamento possono essere facilmente sollevati con l'aiuto di una gru a ponte, consentendo ai tecnici di riparare o sostituire i componenti senza tempi di fermo. I fluidi di immersione sono non corrosivi e non conduttivi, quindi anche se un componente viene rimosso mentre è ancora bagnato, può essere asciugato e riutilizzato senza problemi.
Espansione del raffreddamento a immersione oltre i tradizionali data center
Mentre il raffreddamento a immersione sta guadagnando terreno nei data center tradizionali, la tecnologia ha un potenziale immenso per molti altri casi d'uso. La sua capacità di gestire l'elaborazione ad alta densità pur essendo efficiente in termini di spazio e rispettosa dell'ambiente la rende adatta ad ambienti non tradizionali.
Edge Computing e ambienti con vincoli di spazio
L'edge computing avvicina la potenza di calcolo alla fonte dei dati, riducendo la latenza e migliorando l'elaborazione in tempo reale. Tuttavia, le sedi edge spesso hanno limitazioni di spazio e non dispongono della solida infrastruttura di raffreddamento disponibile nei grandi data center. I tradizionali metodi di raffreddamento ad aria, che richiedono ingombranti sistemi HVAC e unità di trattamento aria, non sono sempre pratici in questi scenari.
D'altro canto, il raffreddamento a immersione può essere distribuito in unità compatte e autonome che riducono drasticamente i requisiti di spazio. Soluzioni come GRC ICEraq possono adattare più rack in un ingombro ridotto mantenendo un raffreddamento ad alta efficienza. Ciò rende il raffreddamento a immersione ideale per l'edge computing in torri di telecomunicazioni, negozi al dettaglio o siti industriali remoti. Inoltre, il rumore ridotto e la mancanza di sistemi di aria in movimento rendono il raffreddamento a immersione interessante per ambienti in cui il funzionamento silenzioso è fondamentale, come ospedali o edifici per uffici.
Raffreddamento a immersione per data center modulari
I data center modulari, moduli di data center prefabbricati che possono essere distribuiti in modo rapido e flessibile, come il Submer MegaPod, sono un altro caso d'uso eccellente per il raffreddamento a immersione. Questi data center sono spesso utilizzati in operazioni militari, disaster recovery o configurazioni temporanee in cui l'infrastruttura tradizionale non è fattibile. Con il raffreddamento a immersione, i data center modulari possono concentrare una potenza di elaborazione densa in uno spazio ridotto, richiedendo al contempo meno energia e infrastrutture per il raffreddamento.
Il Submarine Mega Pod di Castrol è un esempio di come il raffreddamento a immersione può essere utilizzato nei data center modulari. Queste soluzioni drop-in per data center sono dotate di serbatoi di raffreddamento a immersione e scambiatori di calore, consentendo loro di funzionare in modo indipendente con un'infrastruttura minima. Grazie al loro design compatto, sono ideali per scenari in cui sono necessari un'implementazione rapida e un'elaborazione ad alte prestazioni in ambienti con spazio limitato.
Riutilizzo del calore e sostenibilità nelle aree urbane
Uno dei vantaggi più intriganti del raffreddamento a immersione è la sua capacità di riutilizzare il calore generato dai server. A differenza dei data center raffreddati ad aria, che spesso dissipano calore nell'ambiente come rifiuti, i sistemi di raffreddamento a immersione possono trasferire calore a sistemi secondari, come il riscaldamento degli edifici o i processi industriali.
Nelle aree urbane dove il terreno è scarso e la sostenibilità è una priorità, il raffreddamento a immersione potrebbe essere integrato con sistemi di teleriscaldamento o utilizzato per riscaldare gli edifici vicini. Ad esempio, il calore di un data center raffreddato a immersione potrebbe fornire acqua calda o riscaldamento per edifici residenziali o commerciali. Questo modello di recupero del calore non solo migliora l'efficienza energetica, ma aiuta anche a ridurre l'impatto ambientale complessivo del data center.
Raffreddamento a immersione per l'edge computing industriale
Settori come petrolio e gas, produzione e generazione di energia si affidano sempre di più all'edge computing per l'elaborazione e il controllo dei dati in tempo reale. Questi ambienti sono spesso remoti, difficili, contengono gas esplosivi o corrosivi o sono soggetti a fluttuazioni estreme di temperatura, rendendo i sistemi di raffreddamento tradizionali poco pratici. Il raffreddamento a immersione offre una soluzione solida, fornendo una dissipazione del calore uniforme ed efficiente, anche in ambienti difficili.
In questi scenari, il calore scartato dal raffreddamento a immersione potrebbe anche essere utilizzato nei processi industriali. Ad esempio, il calore di scarto potrebbe essere riutilizzato come componente del preriscaldamento per la generazione di vapore, il riscaldamento dell'acqua o persino per supportare operazioni in loco che richiedono energia termica. Questo approccio è in linea con la crescente spinta verso processi industriali più ecologici ed efficienti, garantendo al contempo che i sistemi di edge computing possano funzionare in modo affidabile in condizioni difficili.
Calcolo sostenibile per le città intelligenti
Con l'espansione dei progetti di smart city, il raffreddamento a immersione potrebbe svolgere un ruolo chiave nel mantenimento dell'infrastruttura di elaborazione che supporta tutto, dalla gestione del traffico ai sistemi di sicurezza pubblica. Il raffreddamento a immersione può abilitare nodi di elaborazione densi in edifici intelligenti, hub di trasporto e sistemi di utilità, riducendo al minimo l'ingombro del raffreddamento.
Questi sistemi potrebbero anche utilizzare il calore di scarto per il recupero di energia. Ad esempio, i data center delle smart city che si basano sul raffreddamento a immersione potrebbero contribuire con il calore in eccesso ad alimentare stazioni di ricarica per veicoli elettrici, riscaldare piscine comunali o assistere nelle strutture di gestione dei rifiuti. In questo modo, le smart city possono raggiungere il loro obiettivo di integrare la sostenibilità nelle loro operazioni principali, gestendo al contempo i carichi di dati che alimentano i servizi urbani di prossima generazione.
Oltre il raffreddamento: l'impatto ambientale
Oltre a ridurre il consumo energetico, il raffreddamento a immersione offre notevoli vantaggi ambientali. I fluidi Castrol sono progettati per essere completamente riciclabili, senza alcun potenziale di riscaldamento globale. L'azienda sta anche esplorando modelli fluid-as-a-service, in cui i fluidi usati vengono raccolti, rielaborati e restituiti al cliente come liquidi freschi e ad alte prestazioni. Questo approccio riduce al minimo gli sprechi e si allinea alla crescente domanda di operazioni sostenibili per i data center.
Inoltre, i sistemi di raffreddamento a immersione possono essere integrati con tecnologie di recupero del calore. Ad esempio, il calore in eccesso generato dai server può essere riutilizzato per il riscaldamento degli edifici o per applicazioni industriali. Castrol ha persino esplorato la possibilità di utilizzare il calore per riscaldare le piscine, aggiungendo un ulteriore livello di efficienza al sistema complessivo.
Il futuro del raffreddamento a immersione
Con l'espansione dei data center e l'aumento dei requisiti di potenza, la necessità di soluzioni di raffreddamento efficienti e sostenibili non potrà che crescere. Il raffreddamento a immersione sta emergendo come una delle tecnologie più promettenti per soddisfare questa esigenza, in particolare per l'elaborazione ad alte prestazioni, i carichi di lavoro AI e altre applicazioni impegnative. Mentre il raffreddamento ad aria e a liquido diretto hanno ancora il loro posto, il raffreddamento a immersione offre una proposta diversa ma convincente di efficienza e scalabilità per il futuro.
Il lavoro svolto presso il Castrol Liquid Cooling Center of Excellence rappresenta l'avanguardia di questa tecnologia. L'attenzione dell'azienda sulla chimica dei fluidi, sulla compatibilità dei materiali e sulla gestione del ciclo di vita la rende un attore chiave nello sviluppo di soluzioni di raffreddamento a immersione efficaci e sostenibili dal punto di vista ambientale.
La nostra visita alla struttura Castrol di Pangbourne ha rivelato un'azienda profondamente investita nel futuro del raffreddamento dei data center. Dall'ingegneria di fluidi dielettrici avanzati ai test di vasche di immersione e componenti server, Castrol sta aiutando a ridefinire il modo in cui pensiamo alle operazioni dei data center. Mentre il raffreddamento a immersione continua a guadagnare terreno, è chiaro che l'esperienza di Castrol nella dinamica dei fluidi e nella scienza dei materiali svolgerà un ruolo fondamentale nel plasmare il futuro di questa tecnologia.
Fluidi di raffreddamento ad immersione Castrol
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