När och varför vätskekylning ska användas i datacenter

Varför kylningen av datacenter förändras 

Under de senaste åren har efterfrågan på effektiv kylning i datacenter ökat kraftigt i takt med tillväxten inom AI, molntjänster och storskalig databehandling. Historiskt mötte chiptillverkarna ökade beräkningskrav genom arkitekturförändringar, exempelvis övergången från enkärniga till flerkärniga processorer. Detta gjorde det möjligt att öka beräkningsprestandan utan att värmelasterna ökade dramatiskt.

I dag är situationen annorlunda

Moderna AI-acceleratorer och GPU:er förbrukar betydligt mer effekt än tidigare generationers maskinvara. Därför ökar värmelasterna snabbare än vad traditionella luftkylningssystem ursprungligen konstruerades för att hantera.

Varför högre värmelaster är viktiga 

Kylinfrastrukturen spelar en avgörande roll för att upprätthålla datacentrets prestanda och tillförlitlighet. Om värmen inte kan transporteras bort effektivt kan flera saker ske:

• Serverprestandan kan minska genom termisk strypning
• Komponenternas livslängd kan påverkas av termisk belastning
• Driftsäkerheten kan försämras
• Energianvändningen kan öka när kylsystemen måste arbeta hårdare för att upprätthålla rätt förhållanden

Samtidigt möter operatörerna ett ökat tryck att förbättra byggnadens prestanda och driftseffektivitet.

Europeiska regelverk, däribland direktivet om byggnaders energiprestanda (EPBD) och kraven på system för fastighetsautomation och fastighetsstyrning (BACS), fortsätter att främja smartare och effektivare drift och övervakning av byggnader.

Kylning är därför inte längre enbart en operativ nödvändighet. Den har blivit en strategisk fråga som påverkar kapacitetsplanering, investeringar i infrastruktur och framtida tillväxt.

Varför vätskekylning fungerar 

Användningen av vätskekylning har ökat eftersom vätskor överför värme betydligt effektivare än luft. Vatten har högre densitet, större specifik värmekapacitet och lägre termiskt motstånd än luft. Det innebär att en relativt liten mängd vätska kan transportera en stor mängd värme. Vattnets volymetriska värmekapacitet är faktiskt cirka 3 400 gånger högre än luftens.

När rackeffekterna ökar blir det allt svårare att tillföra tillräckligt luftflöde för att transportera bort värmen. Högre luftflöden kräver större fläktar, mer energi och allt mer avancerade styrsystem.

Vätskekylning erbjuder ett alternativ genom att transportera bort värmen närmare dess källa. Det gör tekniken särskilt attraktiv för:

• AI-arbetslaster
• Högpresterande databehandling (HPC)
• GPU-intensiva applikationer
• Servermiljöer med hög effekttäthet

Hållbarhet och val av vätskekylning

Utöver termisk prestanda blir valet av kylvätska en allt viktigare fråga för datacenteroperatörer. Olika tekniker för vätskekylning använder olika typer av vätskor, var och en med egna driftmässiga och miljömässiga egenskaper.

System för direkt-till-chip-kylning använder vanligtvis vatten/glykolblandningar som PG25. Dessa formuleringar är normalt fria från PFAS och kolväten, vilket kan vara viktigt för organisationer som utvärderar framtida kylstrategier och val av kylvätska.

Hybridkylning

Hybridkylning kombinerar traditionell luftkylning med riktad vätskekylning. Genom att kartlägga befintliga arbetslaster och framtida krav kan operatörer identifiera var luftkylning fortsatt är lämplig och var vätskekylning bör införas. En hybridstrategi gör det vanligtvis möjligt att:

• Behålla befintlig kylutrustning
• Minimera störningar i driften
• Införa vätskekylning stegvis
• Stödja AI- och HPC-installationer
• Anpassa investeringarna efter verksamhetens behov

En organisation kan exempelvis fortsätta att använda luftkylning för äldre servrar och nätverksutrustning och samtidigt skapa särskilda vätskekylda zoner för AI-kluster och GPU-intensiva arbetslaster.

Detta tillvägagångssätt upprätthåller driftskontinuiteten och skapar samtidigt en väg mot högre rackeffekter.

Mer beräkningskapacitet på befintlig yta

Eftersom vätskekylning transporterar bort värme effektivare än luft kan den stödja högre rackeffekter på samma yta. Det kan göra det möjligt för organisationer att öka beräkningskapaciteten utan att utöka anläggningens yta, med hänsyn till platsens specifika infrastrukturella begränsningar

Möjligheter med högre kylvattentemperaturer

System för vätskekylning kan ofta arbeta med högre kylvattentemperaturer än traditionella kylvattensystem. Beroende på klimat och systemutformning kan detta skapa möjligheter att öka användningen av frikyla och minska beroendet av mekanisk kylutrustning.

Bygg för framtida tillväxt

Den kanske största fördelen med en hybridstrategi är flexibiliteten. De flesta organisationer kan inte exakt förutse hur snabbt införandet av AI och datatillväxten kommer att påverka framtida rackeffekter. Ett stegvis tillvägagångssätt gör att kylinfrastruktur som följande kan installeras efter hand, i takt med att efterfrågan ökar:

• Cooling Distribution Units (CDUs)
• Rörledningsnät
• System för värmeavgivning
• Övervakningsplattformar

Detta gör det möjligt för organisationer att utvecklas i takt med förändrade kund- och teknikbehov utan att genomföra störande uppgraderingar av hela anläggningen.