| Предыдущая версия справа и слеваПредыдущая версияСледующая версия | Предыдущая версия |
| topics:rackcooling [2025/11/09 16:33] – admin | topics:rackcooling [2025/11/09 17:25] (текущий) – admin |
|---|
| ====== Локальное охлаждение: стойки и серверы ====== | ====== Локальное охлаждение: стойки и серверы ====== |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| Раздел о технологиях приближённого теплоотвода для высокоплотных IT-нагрузок: от систем на уровне стойки (задние теплообменные двери, замкнутые шкафы, рядовые и встроенные охладители) до решений на уровне сервера (Direct-to-Chip, холодные пластины, иммерсионное охлаждение). Рассматриваются архитектура жидкостных контуров, показатели эффективности и эксплуатационные аспекты. | Раздел о технологиях приближённого теплоотвода для высокоплотных IT-нагрузок: от систем на уровне стойки (задние теплообменные двери, замкнутые шкафы, рядовые и встроенные охладители) до решений на уровне сервера (жидкостное охлаждение микросхем — Direct-to-Chip, или D2C, и иммерсионные ванны). Рассматриваются архитектура жидкостных контуров, показатели эффективности и эксплуатационные аспекты. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| **Навигация: выбор метода локального охлаждения** | **Навигация: выбор метода локального охлаждения** |
| <mermaid> | <mermaid> |
| %%{init: {"theme":"neutral","fontSize":8} }%% | %%{init: {"theme":"neutral","fontSize":14} }%% |
| flowchart TB | flowchart TB |
| A["Тепловая нагрузка, кВт/стойку"] --> B{"Возможен воздушный теплоотвод?"} | A["Тепловая нагрузка, кВт/стойку"] --> B{"Возможен воздушный теплоотвод?"} |
| B -- "Да" --> Air["Воздушные решения: изоляция коридоров, ↑уставка, оптимизация потоков, in-row"] | B -- "Да" --> Air["Воздушные решения: изоляция коридоров, ↑уставка, оптимизация потоков, in-row"] |
| B -- "Нет" --> C{"Есть жидкостный контур (вода/гликоль)?"} | B -- "Нет" --> C{"Есть жидкостный контур (вода/гликоль)?"} |
| C -- "Да" --> RackLiq["Жидкостные стойки: Rear-Door HX, замкнутые шкафы (ILCU)"] | C -- "Да" --> RackLiq["Жидкостные стойки: задние теплообменные двери / замкнутые шкафы"] |
| C -- "Нет" --> AirOnly["Воздушное охлаждение с ограничением плотности, модернизация потоков"] | C -- "Нет" --> AirOnly["Воздушное охлаждение с ограничением плотности, модернизация потоков"] |
| |
| RackLiq --> D{"Плотность > 50 кВт/стойку или особые условия (пыль, акустика)?"} | RackLiq --> D{"Плотность > 50 кВт/стойку или особые условия (пыль, акустика)?"} |
| D -- "Да" --> D2C["Direct-to-Chip / Иммерсия"] | D -- "Да" --> D2C["Direct-to-Chip (жидкостное охлаждение микросхем) / Иммерсия"] |
| D -- "Нет" --> RackLiq | D -- "Нет" --> RackLiq |
| </mermaid> | </mermaid> |
| ^ Метод ^ Принцип ^ Типичные случаи ^ Преимущества ^ Ограничения/риски ^ | ^ Метод ^ Принцип ^ Типичные случаи ^ Преимущества ^ Ограничения/риски ^ |
| | Усиленное воздушное (изоляция, контроль вентиляторов) | Управление потоками между холодным и тёплым коридором | Средняя плотность, модернизация существующих залов | Простота, быстрое внедрение, совместимость | Ограниченная эффективность при нагрузках >15 кВт/стойку | | | Усиленное воздушное (изоляция, контроль вентиляторов) | Управление потоками между холодным и тёплым коридором | Средняя плотность, модернизация существующих залов | Простота, быстрое внедрение, совместимость | Ограниченная эффективность при нагрузках >15 кВт/стойку | |
| | **Rear-Door Heat Exchanger** | Радиатор с контуром жидкость–воздух на выходе стойки | Средняя–высокая плотность, модернизация без перестройки зала | Снимает до 70–80 % тепла локально, снижает нагрузку на зал | Потребность в гидравлическом подключении, контроль конденсата | | | **Задняя теплообменная дверь** | Радиатор «воздух–жидкость» на выходе стойки | Средняя–высокая плотность, модернизация без перестройки зала | Снимает до 70–80 % тепла локально | Требует подключения к воде/гликолю, контроль конденсата | |
| | Замкнутые шкафы (in-rack, I/LCU) | Охлаждение внутри шкафа через встроенный теплообменник | «Острова» высокой плотности, ограниченные площади | Независимость от зала, масштабируемость | Сложность обслуживания, требования к резервированию воды/питания | | | **Замкнутые шкафы (in-rack)** | Встроенный жидкостный охладитель, циркуляция внутри шкафа | «Острова» высокой плотности | Независимость от зала, масштабируемость | Повышенные требования к сервису и резервированию воды/питания | |
| | Рядовые охладители (in-row) | Модульные блоки между стойками, воздух–вода или воздух–фреон | Ряды высокой плотности, гибридные зоны | Близость к источнику тепла, высокая адаптивность | Требует места в ряду и балансировки гидравлики | | | **Рядовые охладители (in-row)** | Модули между стойками, воздух–вода или воздух–фреон | Ряды высокой плотности | Близость к источнику тепла, адаптивность | Требует места в ряду, балансировки гидравлики | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| |
| ^ Метод ^ Принцип ^ Применение ^ Преимущества ^ Ограничения/риски ^ | ^ Метод ^ Принцип ^ Применение ^ Преимущества ^ Ограничения/риски ^ |
| | Усиленное воздушное | Радиаторы, тепловые трубки, адаптивные вентиляторы | Универсальные серверы, кластеры до 15–20 кВт/стойку | Простота и совместимость, без жидкости | Ограничения по тепловому пакету CPU/GPU | | | Усиленное воздушное | Радиаторы, тепловые трубки, адаптивные вентиляторы | Универсальные серверы, кластеры до 15–20 кВт/стойку | Простота и совместимость, отсутствие жидкости | Предел по тепловому пакету CPU/GPU | |
| | **Direct-to-Chip (cold plates)** | Отвод тепла от процессоров через пластины с циркуляцией жидкости | HPC, AI, плотные CPU/GPU кластеры | Высокая эффективность, «тёплая» обратка, утилизация тепла | Герметизация, контроль протечек, совместимость материалов | | | **Жидкостное охлаждение микросхем (Direct-to-Chip)** | Отвод тепла от процессоров через пластины с циркуляцией жидкости | HPC, AI, плотные CPU/GPU кластеры | Высокая эффективность, «тёплая» обратка, утилизация тепла | Необходима герметизация, контроль протечек, совместимость материалов | |
| | **Иммерсионное охлаждение** | Полное погружение плат в диэлектрическую жидкость | Экстремальная плотность (до 200 кВт/стойку) | Минимизация вентиляторов, равномерное охлаждение, низкий PUE | Высокая стоимость, обслуживание, несовместимость части компонентов | | | **Иммерсионное охлаждение** | Полное погружение серверов в диэлектрическую жидкость | Экстремальная плотность (до 200 кВт/стойку) | Минимизация вентиляторов, равномерное охлаждение | Высокая стоимость, обслуживание, несовместимость части компонентов | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| flowchart LR | flowchart LR |
| A["Контур здания (вода/гликоль)"] --> B["CDU (Liquid-to-Liquid) в ряду/стойке"] | A["Контур здания (вода/гликоль)"] --> B["CDU (Liquid-to-Liquid) в ряду/стойке"] |
| B --> C["Внутренний контур: Rear-Door HX, cold plates, коллекторы"] | B --> C["Внутренний контур: теплообменные двери, холодные пластины, коллекторы"] |
| C --> D["Быстроразъёмы, датчики протечек, дренажные линии"] | C --> D["Быстроразъёмы, датчики протечек, дренаж"] |
| B --> E["Насосные группы/VFD, фильтры, дегазация"] | B --> E["Насосные группы с частотным управлением, фильтры, дегазация"] |
| A --> F["Источник холода: чиллер / сухие охладители / адиабатика / free cooling"] | A --> F["Источник холода: чиллер / сухие охладители / адиабатика / свободное охлаждение"] |
| </mermaid> | </mermaid> |
| |
| ^ Узел ^ Ключевые вопросы проектирования и эксплуатации ^ | ^ Узел ^ Ключевые вопросы проектирования и эксплуатации ^ |
| | Контур здания | Температура подачи/обратки, качество воды, резервирование A/B | | | Контур здания | Температура подачи/обратки, качество воды, резервирование A/B | |
| | CDU | Управление ΔP и расходом, байпас, фильтрация, сервисный доступ | | | CDU | Управление ΔP, байпас, фильтрация, сервисный доступ | |
| | Внутренний контур | Минимизация гидравлических потерь, компоновка шлангов и коллекторов | | | Внутренний контур | Минимизация потерь давления, компоновка шлангов | |
| | Безопасность | QD без пролива, поддоны, датчики утечек, аварийное отключение | | | Безопасность | QD-соединения без пролива, поддоны, датчики утечек | |
| | Химсостав жидкости | Совместимость материалов, ингибиторы, контроль коррозии и микробиологии | | | Химсостав жидкости | Совместимость материалов, ингибиторы, контроль коррозии | |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Ключевые показатели эффективности** | **Ключевые показатели эффективности** |
| * Температурный профиль по высоте стойки (равномерность подачи). | * Температурный профиль по высоте стойки. |
| * ΔT между подачей и обраткой в жидкостных модулях. | * Разница температур подачи и обратки (ΔT) в жидкостных модулях. |
| * Удельное энергопотребление вентиляторов и насосов. | * Удельное энергопотребление вентиляторов и насосов. |
| * MTBF/MTTR по инцидентам утечек. | * MTBF/MTTR по инцидентам утечек. |
| * Плотность нагрузки и доля стоек, подготовленных к жидкостному контуру. | * Плотность нагрузки и доля стоек, подготовленных к жидкостному охлаждению. |
| * Влияние на PUE и возможность утилизации тепла через обратку. | * Влияние на PUE/WUE и возможность утилизации тепла. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| <WRAP box round> | <WRAP box round> |
| **Основные риски и меры их снижения** | **Основные риски и меры их снижения** |
| * **Гидравлические отклонения** — кавитация, дисбаланс; решение: расчёт ΔP, VFD насосов. | * **Гидравлика:** кавитация, разбалансировка ветвей → расчёт ΔP, частотное управление насосами. |
| * **Утечки** — использование dry-break соединений, поддонов, датчиков. | * **Утечки:** использование dry-break соединений, поддонов, датчиков. |
| * **Конденсация** — изоляция линий, контроль точки росы и влажности. | * **Конденсация:** изоляция трубопроводов, контроль точки росы. |
| * **Совместимость жидкостей и материалов** — анализ состава воды, фильтрация, регламенты замены. | * **Совместимость жидкостей:** анализ состава воды, фильтрация, регламенты замены. |
| * **Эксплуатационные ошибки** — чек-листы на заполнение, дегазацию, обслуживание. | * **Ошибки эксплуатации:** чек-листы на заполнение, дегазацию, обслуживание. |
| * **Электробезопасность** — разводка шлангов вдали от шин и кабелей, автоматическое отключение питания при протечке. | * **Электробезопасность:** разводка шлангов вдали от шин/кабелей, автоотключение питания при протечке. |
| </WRAP> | </WRAP> |
| |
| |