Решения для охлаждения центров обработки данных AI: как жидкостное охлаждение и пластинные теплообменники выходят за пределы воздушного охлаждения

В Ограничение воздушного охлаждения Это уже не теоретическая линия в инфраструктуре ИИ. Когда одна стойка может прыгнуть с предыдущей плотности до 40 кВт, 70 кВт или даже около 120 кВт в передовых конфигурациях, только поток воздуха становится дорогим, шумным и трудно масштабировать. Вы не просто боретесь с температурой; Вы защищаете устойчивую вычислительную мощность, энергию вентилятора и площадь пола одновременно. Вот почему жидкое охлаждение перешло от опционального обновления к требованию к проектированию в современных центрах обработки данных ИИ.

Если вы закупаете тепловое оборудование для этой смены, одна компания, которая стоит серьезного взгляда Грано. Основанный в 2015 году, он фокусируется на пластинных теплообменниках, связанных с ними частях и обслуживании, с возможности которые охватывают проектирование, производство, испытание, запасные части и послепродажную поддержку. Для вас это важно, потому что проект охлаждения ИИ редко связан с покупкой одного обменника. Вам нужен поставщик, который может помочь с компактным оборудованием на стороне стойки, более крупными блоками на стороне объекта, стратегией очистки, материалами и будущим расширением. В этом смысле это практический партнер: он предлагает как испаренные, так и съемные пластинные теплообменные решения, плюс поддержку обслуживания, так что ваша жидкость может расти с вашим вычислительным планом, вместо того, чтобы восстанавливаться каждый цикл обновления.

Почему лимит воздушного охлаждения настолько быстро появляется в центрах обработки данных ИИ

Широко цитируемая отраслевая модель показывает, что традиционные корпоративные и облачные стойки в среднем около 10 кВт, в то время как ускоренные системы подтолкнули плотность стойки до около 25 кВт в 2022 году, 40 кВт в 2023 году и 72 кВт в 2024 году. Публичная документация поставщика для текущей системы ИИ в стойке перечисляет приблизительное потребление мощности стойки в 120 кВт. В этот момент механическая комната, воздушный поток на поднятом полу и стратегия вентилятора в стойке сталкиваются с очень другим рабочим циклом, чем они были построены для.

Представительские показатели плотности в общественных источниках

Источник: анализ отрасли Schneider Electric и официальная системная документация NVIDIA. Цифры Schneider по планированию проектирования являются приблизительными ссылками на плотность стойки, в то время как цифра NVIDIA представляет собой конкретное значение мощности стойки для продукта.

Это важно, потому что тепло не только повышает температуру. Он также снижает производительность, когда кремний достигает тепловых границ. Intel утверждает, что дросселирование снижает скорость часов, когда температура пересекает предел процессора, а NVIDIA документирует, что термическое дросселирование GPU снижает частоту часов, чтобы предотвратить перегрев. Иными словами, недостаточное охлаждение ставит под угрозу не только надежность; Это может непосредственно уменьшить расчеты, за которые вы заплатили.

Когда вы приближаетесь к Ограничение воздушного охлаждения, добавление больше потока воздуха перестает быть чистым исправлением. ASHRAE отмечает, что дизайнеры когда-то смотрели на шкафы мощностью от 20 до 30 кВт как близко к потолку для воздушного охлаждения, и что более новые продукты с воздушным охлаждением достигали примерно 40 до 50 кВт только благодаря значительным достижениям в области потока воздуха, более высокой мощности вентилятора и более низкой эффективности охлаждения. Это предупреждение для операторов ИИ: воздух все еще можно растягнуть, но стоимость растягивания быстро растет.

Почему жидкое охлаждение меняет тепловое уравнение

Именно здесь жидкое охлаждение становится более чем тенденцией. По данным ASHRAE, теплоемкость воды превышает в 3500 раз теплоемкость воздуха, поэтому вода может переносить гораздо больше тепла от плотной электроники, чем воздух в той же среде. Это одно физическое преимущество меняет всю вашу логику дизайна. Вы перестаете заставлять комнату удалять каждый ватт и вместо этого перемещаете большую часть тепла непосредственно в жидкую петлю рядом с источником.

На практике это дает вам три бизнес-преимущества. Во-первых, вы можете держать процессоры ближе к устойчивой максимальной производительности, потому что тепло удаляется на чипе или петле стойки вместо того, чтобы полагаться только на воздух в комнате. Во-вторых, вы можете уменьшить зависимость от больших внутренних вентиляторов и огромного оборудования для обработки воздуха. В-третьих, вы можете поддерживать более высокую плотность стойки, не превращая белое пространство в лабиринт обходов воздушного потока. Вот почему жидкое охлаждение является самым прямым ответом, когда развертывания ИИ начинают раскрывать Ограничение воздушного охлаждения в живых операциях.

Где паянный пластинный теплообменник подходит на уровне стойки

Как только вы перемещаете тепло в жидкость, вопрос становится, насколько эффективно вы передаете это тепло между петлями в очень тесном следе. На уровне стойки или тесного соединения Попаченный пластинный теплообменник является сильным подходом, потому что пространство ограничено, и тепловая реакция должна быть быстрой.

Парный блок использует металлические пластины, соединенные в одно компактное ядро, вместо того, чтобы полагаться на съемную уплотненную раму. Для вас это означает меньший площад, меньшее количество герметических интерфейсов в ядре и высокую пригодность для высокого давления и высокотемпературного обслуживания. На основе загруженных данных о продукте эта линия продуктов поддерживает рабочее давление до 40 МПа и рабочую температуру до 300 ° С, сохраняя при этом компактную структуру и высокую эффективность теплопередачи. Это полезные черты, когда рабочие нагрузки ИИ быстро меняются, а тепловая петля не может позволить себе задержку.

Если ваш дизайн уже пересек Ограничение воздушного охлажденияЭтот вид компактного обменника становится более ценным, чем другой слой компенсации, приводимой вентилятором. Вы хотите быструю передачу тепла в наименьшей возможной механической оболочке, особенно в соседних с CDU или интегрированных с скользящими конструкциями. Современные системы стойки с жидкостным охлаждением также рассматривают обнаружение утечки в качестве основной функции надежности, что показывает, насколько серьезно промышленность сейчас относится к целостности жидкости. Паренное ядро не устраняет необходимость в хорошей конструкции петли, но оно устраняет точки обслуживания, связанные с уплотнением, внутри самого ядра обменника.

Где съемный пластинный теплообменник подходит на уровне объекта

Охлаждение решает только часть проблемы. Вам все еще нужно переместить тепло из вторичной петли в петлю здания, сухой охлаждатель или путь охлаждающей башни. Именно здесь a Пластинный теплообменник становится лучшим выбором.

На уровне объекта ваши приоритеты меняются. Тесная площадь по-прежнему имеет значение, но обслуживание и расширение имеют большее значение. Согласно загруженным материалам, линия съемного пластинного теплообменника поддерживает площадь теплообмена до 5000 м2, рабочее давление до 25 МПа и рабочую температуру до 200°С. Что еще более важно, блок может быть открыт для очистки, а пластины могут быть добавлены или удалены по мере роста нагрузки. Для объекта ИИ эта гибкость практична. Вы можете начать с одного кластера, а затем расширить мощность охлаждения позже, не заменяя всего теплового интерфейса.

Минеральный масштаб и дрейф качества воды являются реальными проблемами объекта, особенно на больших петлях. Загруженный технический материал также подчеркивает, что съемные блоки легче демонтировать, проверять и химически чистить, когда загрязнение снижает тепловую производительность. Это непосредственно решает общую проблему клиента: вам нужна не только высокая первоначальная эффективность; вам нужна эффективность, которую вы можете восстановить после месяцев живой работы.

Сравнение продуктов для выбора цикла охлаждения AI

Источник: загруженные материалы.

Окончательный взнос

Для инфраструктуры ИИ Ограничение воздушного охлаждения Это не временное неудобство. Это точка, где воздушный поток прекращает масштабироваться экономически с плотностью вычислений. Жидкое охлаждение меняет это путем перемещения тепла с гораздо большей эффективностью, в то время как пластинные теплообменники делают архитектуру жидкости практической как на уровне стойки, так и на уровне объекта. Если вы хочу плотные стойки, стабильная производительность, более чистое расширение и система охлаждения, которую вы можете поддерживать со временем, победительная стратегия - это не больше воздуха. Это лучший путь передачи тепла.

Часто задаваемые вопросы

В: Что такое ограничение воздушного охлаждения в центре обработки данных ИИ?

Мониторинг температуры входа обнаруживает проблемы на раннем этапе В средах ИИ Ограничение воздушного охлаждения Точка, где только воздушное охлаждение больше не может удалять тепло достаточно эффективно без чрезмерной мощности вентилятора, сложности потока воздуха или риска производительности. ASHRAE отмечает, что шкафы, которые когда-то считались возле потолка воздушного охлаждения, составляли около 20 до 30 кВт, в то время как более передовые продукты с воздушным охлаждением позже подтолкнули примерно до 40 до 50 кВт, но с растущей стоимостью охлаждения и меньшей эффективностью.

В: Когда вы должны перейти от воздушного охлаждения к жидкому охлаждению?

Мониторинг температуры входа обнаруживает проблемы на раннем этапе Вы должны серьезно оценить жидкое охлаждение, как только ваш план стойки приближается к Ограничение воздушного охлажденияособенно, когда вы ожидаете устойчивых тяжелых рабочих нагрузок на графические процессоры, увеличения энергии вентилятора или будущего расширения плотности. Цифры планирования отрасли уже перешли с средних стойок мощностью около 10 кВт до систем мощностью 40 кВт, 72 кВт и даже около 120 кВт.

В: Почему использовать как паяные, так и съемные пластинные теплообменники в одном проекте?

Мониторинг температуры входа обнаруживает проблемы на раннем этапе Потому что они решают разные проблемы. Парный пластинный теплообменник лучше, когда вам нужен компактный размер и быстрая передача тепла вблизи петли стойки. Снимаемый пластинный теплообменник лучше, когда вам нужен теплообмен с большей площадью, простота очистки и возможность добавления пластин по мере роста объекта. Используясь вместе, они создают более гибкую архитектуру жидкостного охлаждения.