Это старая версия документа!

Локальное охлаждение: стойки и серверы

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.

Содержание раздела

Продолжение

Навигация: выбор метода локального охлаждения

%%{init: {"theme":"neutral","fontSize":14} }%% flowchart TB A["Тепловая нагрузка, кВт/стойку"] --> B{"Возможен воздушный теплоотвод?"} B -- "Да" --> Air["Воздушные решения: изоляция коридоров, ↑уставка, оптимизация потоков, in-row"] B -- "Нет" --> C{"Есть жидкостный контур (вода/гликоль)?"} C -- "Да" --> RackLiq["Жидкостные стойки: Rear-Door HX, замкнутые шкафы (ILCU)"] C -- "Нет" --> AirOnly["Воздушное охлаждение с ограничением плотности, модернизация потоков"] RackLiq --> D{"Плотность > 50 кВт/стойку или особые условия (пыль, акустика)?"} D -- "Да" --> D2C["Direct-to-Chip / Иммерсия"] D -- "Нет" --> RackLiq

Опорная таблица: методы охлаждения на уровне стойки

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
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
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
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

Опорная таблица: методы охлаждения на уровне сервера

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
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
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

Интеграция жидкостного охлаждения (основные элементы контура)

%%{init: {"theme":"neutral","fontSize":10} }%% flowchart LR A["Контур здания (вода/гликоль)"] --> B["CDU (Liquid-to-Liquid) в ряду/стойке"] B --> C["Внутренний контур: Rear-Door HX, cold plates, коллекторы"] C --> D["Быстроразъёмы, датчики протечек, дренажные линии"] B --> E["Насосные группы/VFD, фильтры, дегазация"] A --> F["Источник холода: чиллер / сухие охладители / адиабатика / free cooling"]

Узел	Ключевые вопросы проектирования и эксплуатации
Контур здания	Температура подачи/обратки, качество воды, резервирование A/B
CDU	Управление ΔP и расходом, байпас, фильтрация, сервисный доступ
Внутренний контур	Минимизация гидравлических потерь, компоновка шлангов и коллекторов
Безопасность	QD без пролива, поддоны, датчики утечек, аварийное отключение
Химсостав жидкости	Совместимость материалов, ингибиторы, контроль коррозии и микробиологии

Ключевые показатели эффективности

Температурный профиль по высоте стойки (равномерность подачи).
ΔT между подачей и обраткой в жидкостных модулях.
Удельное энергопотребление вентиляторов и насосов.
MTBF/MTTR по инцидентам утечек.
Плотность нагрузки и доля стоек, подготовленных к жидкостному контуру.
Влияние на PUE и возможность утилизации тепла через обратку.

Основные риски и меры их снижения

Гидравлические отклонения — кавитация, дисбаланс; решение: расчёт ΔP, VFD насосов.
Утечки — использование dry-break соединений, поддонов, датчиков.
Конденсация — изоляция линий, контроль точки росы и влажности.
Совместимость жидкостей и материалов — анализ состава воды, фильтрация, регламенты замены.
Эксплуатационные ошибки — чек-листы на заполнение, дегазацию, обслуживание.
Электробезопасность — разводка шлангов вдали от шин и кабелей, автоматическое отключение питания при протечке.