Безводне охолодження від Microsoft: уроки для центрів обробки даних
Нова система охолодження без використання води від Microsoft може заощадити 33 мільйони галонів води на рік. центр обробки даних щорічно.
Безводне охолодження центрів обробки даних Munters та ZutaCore безпосередньо на чіп
Зведена інформація про значення:
Microsoft розробила система безводного охолодження що усуває випаровування води завдяки використанню охолодження на рівні кристала та технології замкнутого циклу. Такий підхід економить воду, підвищує енергоефективність та зменшує навантаження на навколишнє середовище, особливо в регіонах з дефіцитом води, таких як Аризона. До 2027 року Microsoft прагне зробити це стандартним методом охолодження у всіх своїх системах. центри обробки даних.
Ключові переваги:
- Збереження водиЩорічно економить 33 мільйони галонів води на об'єкт.
- ЕнергоефективністьЗменшує споживання енергії на 15–20% протягом терміну служби центру обробки даних.
- Вплив на навколишнє середовищеЗменшує навантаження на водні ресурси та викиди парникових газів до 211 т/3 тонн.
- РеалізаціяЗосереджено на нових об'єктах для балансування початкових витрат із довгостроковою економією.
Швидке порівняння:
| Спосіб охолодження | Використання води | Енергоефективність | Вплив на навколишнє середовище | Вартість впровадження |
|---|---|---|---|---|
| Охолодження без використання води | Близько нуля | Високий | Мінімальний вплив на воду | Високий |
| Випарне охолодження | Високий (0,48 гал./кВт·год) | Помірний | Проціджує місцеву воду | Помірний |
| Охолодження із замкнутим контуром | Низький (початкове заповнення) | Послідовний | Зменшує використання хімікатів | Вищий аванс |
Міст:
Система охолодження без використання води від Microsoft встановлює новий стандарт сталого розвитку центрів обробки даних, але як вона порівнюється з іншими методами охолодження? Давайте заглибимося в деталі.
1. Безводне охолодження від Microsoft
Microsoft представила новаторську технологію охолодження для своїх центрів обробки даних під назвою «нульове охолодження». Ця система використовує замкнутий цикл, який безперервно рециркулює воду без її випаровування. Поєднуючи охолодження на рівні кристала з передовими методами рідинного охолодження, вона підтримує потрібну температуру на серверах, повністю усуваючи втрати води.
Наразі Microsoft тестує цю систему на нових будівельних майданчиках у Фінікс, Аризона, та Маунт-Плезант, Вісконсин, а експлуатація має розпочатися у 2026 році. До кінця 2027 року компанія планує зробити безводне випаровування стандартним методом охолодження у своїх центрах обробки даних. Нижче ми розглянемо його вплив на споживання води, енергоефективність, екологічні переваги та витрати на впровадження.
Використання води
Система охолодження без використання води отримала свою назву завдяки повному відсутності потреби у випаровуванні води. Після заповнення системи під час будівництва та сама вода циркулює між серверами та чилерами необмежено довго, без необхідності заміни.
Цей дизайн має величезний вплив на економію води. Очікується, що кожен центр обробки даних, який використовує цю систему, заощадить 33 мільйони галонів води щорічно – стільки ж, скільки зараз споживають центри обробки даних Microsoft на один об'єкт на рік. По суті, ця технологія може повністю виключити використання води для охолодження.
Енергоефективність
Окрім економії води, система Microsoft підвищує енергоефективність, дозволяючи центрам обробки даних працювати на вищі температуриЦе дає змогу використовувати більш енергоефективні чилери, зменшуючи загальне споживання енергії.
Перехід від традиційного повітряного охолодження до рідинного охолодження, такого як холодні пластини, може скоротити споживання енергії завдяки... від 15 до 20 відсотків протягом терміну служби центру обробки даних. Крім того, викиди парникових газів можуть зменшитися на від 15 до 21 відсотка, і все це при збереженні стабільної продуктивності охолодження.
Microsoft також експериментує з високоефективні економні чилери які працюють за підвищених температур води. Ці вдосконалені чилери допомагають протидіяти будь-якому потенційному збільшенню ефективності використання енергії (PUE), яке може виникнути під час відмови від випарних систем охолодження.
Вплив на навколишнє середовище
Екологічні переваги безводного охолодження виходять за рамки економії води та енергії. Ця технологія вирішує проблеми щодо навантаження центрів обробки даних на місцеві водопостачання, особливо в таких районах, як Аризона, де водні ресурси вже обмежені.
«Захист місцевих водозбірних басейнів є важливою частиною нашої обіцянки перед спільнотою даних, і ми прагнемо позитивно впливати на громади, в яких ми працюємо», — каже Стів Соломон.
Масштаб цих переваг стає зрозумілим, якщо врахувати, що один гіпермасштабний центр обробки даних, який використовує традиційні методи охолодження, може споживати до 396 000 галонів води щодняУсуваючи цей попит, система Microsoft значно знижує навантаження на місцеві водопостачання. Порівняно з системами повітряного охолодження, вона може зменшити загальне споживання води на від 31 до 52 відсотків, що робить його переломним моментом для регіонів, які стикаються з дефіцитом води.
Вартість впровадження
Microsoft не розкрила точну вартість впровадження своєї системи охолодження без використання води, але очевидно, що ця технологія вимагає значних початкових інвестицій. Ключові компоненти, такі як інфраструктура охолодження на рівні чіпа та системи із замкнутим циклом, додають складності та витрат. Система передбачає пряме рідинне охолодження на рівні процесора та складні механізми циркуляції води, що вимагає точного проектування.
Серед труднощів – забезпечення надійного охолодження на рівні кристалів, управління потенційними ризиками для серверного обладнання від рідинних систем та задоволення енергетичних потреб самої інфраструктури охолодження. Однак довгострокова економія завдяки зменшенню споживання води та підвищенню енергоефективності може допомогти компенсувати ці початкові витрати.
Щоб утримувати витрати під контролем, Microsoft зосереджується на впровадженні безводного охолодження. новозбудовані центри обробки даних а не модернізувати існуючі. Проектуючи об'єкти з цією системою з самого початку, компанія може краще контролювати витрати, надаючи пріоритет сталому розвитку для майбутніх операцій. Такий підхід підкреслює важливість балансування початкових інвестицій з довгостроковою економією та екологічними перевагами під час планування сучасних рішень для охолодження центрів обробки даних.
2. Стандартне випарне охолодження
Стандартне випарне охолодження працює шляхом зниження температури води шляхом випаровування всередині градирень. Ось як це працює: нагріта вода розпилюється на заповнювальний матеріал, а вентилятори прокачують повітря через систему. Цей процес призводить до випаровування частини води, охолоджуючи решту води, яка потім рециркулює.
Випарні градирні використовують природну силу випарного охолодження для зниження температури води, що використовується в промислових процесах та в комерційних системах комфортного охолодження HVAC.
Використання води
Однією з найбільших проблем стандартного випарного охолодження є високе споживання води, яке може створювати навантаження на місцеві водні ресурси. Наприклад, гіпермасштабні центри обробки даних можуть використовувати до 1,5 мільйона літрів води щодня. Навіть менші оптові об'єкти можуть споживати близько 18 000 галонів (68 100 літрів) щодня.
Оскільки цей метод охолодження залежить від процесу випаровування для відведення тепла, воду необхідно постійно поповнювати, щоб система працювала ефективно. Цей постійний попит стає ще більш проблематичним у посушливих районах, таких як Аризона, де такі компанії, як Microsoft, досліджують альтернативи безводному охолодженню.
Енергоефективність
Хоча стандартне випарне охолодження використовує багато води, воно є дуже енергоефективним порівняно з системами охолодження лише повітрям. Цей метод може відводити таку ж кількість тепла, споживаючи при цьому значно менше електроенергії. Наприклад, системи непрямого випарного охолодження (IEC) можуть заощаджувати до 281 TP3T енергії, що використовується системами вільного охолодження, і до 521 TP3T порівняно з повітряним охолодженням. Влітку ці системи можуть знижувати температуру навколишнього середовища на 10–15°F (6–8°C), що робить їх особливо ефективними в жаркому кліматі.
Така ефективність значною мірою зумовлена кращою здатністю води передавати тепло порівняно з повітрям. Однак у вологому середовищі пряме випарне охолодження може підвищити відносну вологість приблизно до 80%. Таке збільшення вологості може призвести до погіршення стану обладнання та створити умови, що сприяють росту мікроорганізмів, що створює додаткові проблеми.
Вплив на навколишнє середовище
Стандартне випарне охолодження – це компроміс між економією енергії та споживанням води. З одного боку, воно використовує менше електроенергії, ніж системи охолодження лише повітрям, що може зменшити викиди парникових газів, особливо в районах, які залежать від викопного палива для виробництва енергії. З іншого боку, значні втрати води через випаровування створюють навантаження на місцеві водопостачання, особливо в регіонах з дефіцитом води. У таких районах центри обробки даних можуть конкурувати з житловими та сільськогосподарськими потребами за цей обмежений ресурс. Після випаровування вода назавжди видаляється з місцевого водозбору, що посилює екологічні проблеми.
Вартість впровадження
З точки зору вартості, стандартні системи випарного охолодження є відносно доступними порівняно з більш досконалими технологіями охолодження. Вони базуються на добре відомих компонентах, таких як градирні, насоси, вентилятори та розподільчі системи, які широко доступні та знайомі технічним спеціалістам. Ця економічна ефективність зробила їх популярним вибором для багатьох операторів центрів обробки даних. Наприклад, станом на 2023 рік Equinix – один з найбільших операторів центрів обробки даних у світі – використовує випарне охолодження у своїх приміщеннях 40%. Таке широке впровадження підкреслює баланс між розумними витратами на впровадження та надійною продуктивністю охолодження.
У наступному розділі ми заглибимося в системи охолодження із замкнутим циклом для забезпечення чіткішого порівняння.
sbb-itb-59e1987
3. Системи охолодження із замкнутим циклом
Системи охолодження із замкнутим циклом забезпечують баланс між традиційними методами випарного охолодження та інноваціями Microsoft у сфері охолодження без використання води. Ці системи працюють шляхом безперервної циркуляції фіксованого об'єму рідини в герметичному циклі. Рідина поглинає тепло від серверів та обладнання, а потім віддає його через зовнішні радіатори або теплообмінники. На відміну від випарного охолодження, системи із замкнутим циклом утримують воду, що усуває випаровування, дрейф та продувку.
У серпні 2024 року Microsoft розвинула цю концепцію далі, представивши центри обробки даних, спеціально розроблені для робочих навантажень штучного інтелекту, з системами охолодження з нульовим випаровуванням води.
Використання води
Однією з видатних особливостей систем із замкнутим циклом є їхня здатність економити воду. На відміну від випарних систем, які потребують постійного постачання води, конструкції із замкнутим циклом потребують лише початкового заповнення під час налаштування. Зберігаючи воду в системі, ці конструкції значно зменшують споживання води. Центри обробки даних Microsoft підкреслюють цю ефективність, досягнувши ефективності використання води (WUE) 0,30 л/кВт·год за останній фінансовий рік. Це являє собою покращення на 39% порівняно з 0,49 л/кВт·год, про які повідомлялося у 2021 році, та вражаюче покращення на 80% з часів їхніх найперших моделей центрів обробки даних.
Енергоефективність
Системи із замкнутим циклом не лише економлять воду, але й оптимізують використання енергії. Зменшуючи навантаження на насоси та підтримуючи чистоту поверхонь теплообміну, ці системи забезпечують стабільну енергоефективність. Вони потребують менше енергії для перекачування та підтримують ефективну теплопередачу з часом, що робить їх надійним вибором для передбачуваного використання енергії.
Однак, є деякі компроміси. Хоча системи сухого охолодження повністю виключають використання води, вони, як правило, споживають більше енергії. Рішення Microsoft для цієї проблеми включає високоефективні чилери та охолодження на рівні кристалів, які допомагають керувати потенційним підвищенням ефективності використання енергії (PUE).
Вартість впровадження
Початкові витрати на системи із замкнутим циклом вищі, ніж на традиційні випарні системи охолодження, значною мірою через потребу в спеціалізованих теплообмінниках та насосах. Однак ці витрати компенсуються довгостроковою економією на експлуатації. Витрати на обслуговування нижчі, а системи пропонують гнучкість в установці. Наприклад, обладнання для відведення тепла можна вільніше розміщувати по всьому об'єкту без необхідності гідравлічного балансування. Ця гнучкість та зменшення витрат на технічне обслуговування сприяють довгостроковим експлуатаційним перевагам системи.
Вплив на навколишнє середовище
Екологічні переваги охолодження із замкнутим циклом виходять далеко за рамки економії води. Системи рідинного охолодження, включаючи конструкції із замкнутим циклом, мають потенціал скоротити викиди парникових газів на 151–821 тонн, залежно від способу їх впровадження. Запобігаючи випаровуванню води, ці системи зменшують навантаження на місцеві водопостачання. Крім того, вони зменшують потребу в хімічній обробці, що знижує екологічні ризики, пов'язані з утилізацією та поводженням з хімікатами. Хоча ці переваги є значними, ретельне планування має вирішальне значення. Такі фактори, як хімічний склад охолоджувальних рідин, методи утилізації та відповідність нормативним вимогам, повинні бути ретельно оцінені, щоб повною мірою скористатися екологічними перевагами цих систем.
Переваги та недоліки
Давайте заглибимося в те, як різні методи охолодження порівнюються з точки зору переваг і проблем. Кожен підхід має свій власний набір компромісів, що впливають на операційну ефективність, екологічні міркування та бюджетні пріоритети.
Безводне охолодження від Microsoft виділяється тим, що повністю усуває використання прісної води завдяки охолодженню на рівні кристала. Цей метод є революційним у вирішенні проблеми дефіциту води, особливо враховуючи, що деякі центри обробки даних споживають мільйони галонів щодня. Однак проблема полягає у значних початкових витратах та необхідності значної модернізації інфраструктури. Крім того, енергоефективність системи значною мірою залежить від джерела живлення, а складність охолодження на рівні кристала може призвести до збільшення потреб в обслуговуванні та потенційного простою.
Стандартне випарне охолодження вже давно є надійним та економічно ефективним вибором. Ці системи використовують на 60–751 TP3T менше електроенергії порівняно з традиційними кондиціонерами на основі холодоагенту. Але є й недолік: вони споживають близько 0,48 галона води на кіловат-годину, при цьому 30–401 TP3T втрачається через випаровування. У вологому кліматі їхня ефективність падає, і вони можуть навантажувати місцеві водні ресурси, потенційно вносячи забруднюючі речовини в навколишнє середовище.
Системи охолодження із замкнутим циклом пропонують золоту середину, надаючи пріоритет економії води без шкоди для надійності. Після заповнення ці системи уникають постійних втрат води та підтримують стабільну енергоефективність завдяки чистим поверхням теплообміну. Вони також мають нижчі витрати на обслуговування порівняно з випарними системами. Однак початкові інвестиції в спеціалізоване обладнання можуть бути високими, а неправильна оптимізація може призвести до збільшення споживання енергії.
Варто зазначити, що вода є неймовірно ефективним теплопровідником – до 1000 разів ефективнішим за повітря – що робить системи охолодження на рідинній основі особливо привабливими в певних сценаріях.
| Спосіб охолодження | Використання води | Енергоефективність | Вартість впровадження | Вплив на навколишнє середовище |
|---|---|---|---|---|
| Нульова вода від Microsoft | Майже нульова ефективність використання води (WUE) | Високий (залежить від джерела енергії) | Високий (потрібне охолодження на рівні чіпа) | Мінімальний вплив на місцеві водозбірні басейни |
| Стандартний випарний | Високий (приблизно 0,48 галона/кВт·год) | 60–75% менше енергії, ніж традиційні кондиціонери | Помірні початкові інвестиції | Може перевантажувати місцеві водні ресурси |
| Замкнутий цикл | Низький (лише початкове заповнення) | Стабільна, передбачувана продуктивність | Вищий початковий внесок, менше обслуговування | Зменшення залежності від хімічних обробок |
Вибір правильної системи охолодження залежить від кількох факторів, включаючи місце розташування, доступність води, вартість енергії та нормативні вимоги. Наприклад, центри обробки даних у районах, схильних до посухи, можуть схилятися до систем з нульовим водопостачанням або замкнутих систем, тоді як об'єкти у регіонах, багатих на воду, з нижчими витратами на енергію можуть віддавати перевагу випарному охолодженню.
Оскільки очікується, що до 2025 року ринок охолодження центрів обробки даних у США досягне 14,5 мільярда фунтів стерлінгів, ці рішення стають більш важливими, ніж будь-коли. Хостинг-провайдери, такі як Serionion необхідно ретельно оцінити ці технології охолодження, щоб знайти правильний баланс між продуктивністю, вартістю та екологічною відповідальністю, особливо під час управління глобальною мережею об'єктів.
Висновок
Технологія безводного охолодження від Microsoft знаменує собою важливий крок вперед для індустрії центрів обробки даних. Вирішуючи проблему випаровування води за допомогою рішень для охолодження на рівні мікросхем, Microsoft довела, що можливо досягти майже нульової ефективності використання води (WUE), зберігаючи при цьому ефективність операцій. Майбутні пілотні проекти у Фініксі та Маунт-Плезант, заплановані на 2026 рік, перевірять цей інноваційний підхід.
Результати, отримані наразі, важко ігнорувати. Зменшення споживання води на основі енергії, отриманої на даний момент, з 0,49 л/кВт·год у 2021 році до 0,30 л/кВт·год – падіння на 39% – означає економію 125 мільйонів літрів води на об'єкт щороку. Ці цифри підкреслюють, що економія води у великих масштабах не обов'язково має відбуватися за рахунок продуктивності. Цей прогрес є яскравим прикладом сталого розвитку в роботі центрів обробки даних.
Для центрів обробки даних, які переосмислюють свої стратегії охолодження, найкращий вибір значною мірою залежить від місцеві потреби та умовиУ районах з дефіцитом води, таких як Аризона, системи з нульовим водоспоживанням або системи із замкнутим циклом можуть стати революційними, особливо коли один гіпермасштабний центр обробки даних може щодня використовувати до 1,5 мільйона літрів води. З іншого боку, в регіонах з багатими водними ресурсами традиційне випарне охолодження може поки що мати сенс, хоча ширший акцент галузі явно зміщується в бік збереження природи.
Зі зростанням прагнення до водоефективності стає зрозуміло, що це має стати ключовим пріоритетом проектування. Постачальники, такі як Serverion, повинні зважувати продуктивність, витрати та вплив на навколишнє середовище, адаптуючи системи охолодження до місцевих водних умов та готуючись до майбутніх норм.
Галузь стоїть на роздоріжжі, де вона може задовольнити зростаючий попит на обчислювальну потужність, особливо для робочих навантажень штучного інтелекту, без виснаження життєво важливих водних ресурсів. Справжнє питання не в тому, чи стануть водозберігаючі системи охолодження нормою, а в тому, як швидко вони будуть впроваджені для захисту громад, які залежать від цих ресурсів.
поширені запитання
Які переваги системи безводного охолодження від Microsoft у сфері економії коштів порівняно з традиційним випарним охолодженням?
Система охолодження без використання води від Microsoft: революційний варіант для центрів обробки даних
Система безводного охолодження від Microsoft змінює спосіб управління охолодженням у центрах обробки даних, пропонуючи розумнішу та економічно ефективнішу альтернативу традиційним методам. Типові центри обробки даних значною мірою залежать від випарного охолодження, яке може споживати до 1,5 мільйона літрів води щодняЦе не лише збільшує рахунки за воду, але й збільшує експлуатаційні витрати, особливо в районах, де вода є дефіцитною та дорогою. Замкнута система Microsoft повністю усуває потребу в прісній воді, потенційно економлячи. мільйони галонів щорічно на центр обробки даних – величезна перемога як для бюджетів, так і для ресурсів.
Але переваги виходять за рамки простого скорочення витрат. Ця інноваційна система підвищує ефективність, зменшуючи залежність від зовнішніх джерел водопостачання, роблячи її більш стійкою та екологічно чистою. Вона також підтримує амбітну мету Microsoft досягти позитивного впливу на водопостачання до 2030 року, вирішуючи регуляторні проблеми та проблеми з репутацією, пов'язані з надмірним використанням води. Перейшовши на безводне охолодження, центри обробки даних можуть заощаджувати критично важливі ресурси, водночас забезпечуючи свою фінансову стійкість у довгостроковій перспективі.
З якими перешкодами може зіткнутися Microsoft під час впровадження безводного охолодження у своїх існуючих центрах обробки даних?
Проблеми переходу на системи безводного охолодження
Microsoft долає кілька перешкод, працюючи над адаптацією своїх центрів обробки даних до систем охолодження без використання води. Одна з найбільших проблем полягає в капітальному ремонті існуючої інфраструктури. Перехід від традиційного охолодження на основі води до передових систем замкнутого циклу на рівні мікросхем вимагає суттєвих технологічних оновлень. Ці оновлення мають високу ціну та потребують значного часу для впровадження.
Ще однією нагальною проблемою є потенційне перегрівання, особливо зі зростаючим попитом на високощільні робочі навантаження, такі як штучний інтелект. Щоб забезпечити надійне та ефективне функціонування цих нових систем охолодження, необхідні ретельні випробування та постійне вдосконалення.
Крім того, впровадження безводного охолодження в регіонах з обмеженими водними ресурсами може зіткнутися з регуляторними бар'єрами або навіть опором з боку місцевих громад. Великі центри обробки даних іноді розглядаються як навантаження на і без того обмежені ресурси, що може ускладнити зусилля щодо отримання схвалення або підтримки громади.
Навіть з урахуванням цих перешкод, системи охолодження без використання води є значним кроком до більш стійких рішень для центрів обробки даних, особливо в регіонах, де економія води є головним пріоритетом.
Як система охолодження Microsoft з нульовим використанням води допомагає довкіллю?
Microsoft представила систему охолодження без використання води, яка базується на... конструкція із замкнутим циклом, яка рециркулює воду в системі. Така система запобігає випаровуванню та усуває потребу в прісній воді, що робить її неймовірно ефективною. Фактично, за прогнозами, цей підхід заощадить приблизно 125 мільйонів літрів води щороку для кожного центру обробки даних, який використовує систему.
Окрім економії води, система також покращує енергоефективність, що відіграє ключову роль у скороченні вуглецевого сліду центрів обробки даних. Зменшуючи як споживання води, так і енергії, метод охолодження Microsoft встановлює новий стандарт екологічно відповідальної практики у світі технологій.
