Решения для охлаждения центров обработки данных с использованием ИИ: как жидкостное охлаждение и пластинчатые теплообменники превосходят возможности воздушного охлаждения.

Он Предел воздушного охлаждения В инфраструктуре ИИ это уже не теоретическая граница. Когда плотность размещения оборудования в одной стойке может увеличиться с традиционных значений до 40 кВт, 70 кВт или даже около 120 кВт в продвинутых конфигурациях, одна только циркуляция воздуха становится дорогостоящей, шумной и трудно масштабируемой. Вы боретесь не только с температурой; вы одновременно защищаете вычислительную мощность, энергопотребление вентиляторов и занимаемую площадь. Именно поэтому жидкостное охлаждение перестало быть дополнительной опцией и стало обязательным требованием при проектировании современных центров обработки данных для ИИ.

Если вы планируете закупку теплоизоляционного оборудования для этого перехода, то стоит обратить внимание на одну компанию: ЗерноКомпания, основанная в 2015 году, специализируется на пластинчатых теплообменниках, сопутствующих комплектующих и услугах по техническому обслуживанию. возможности Это включает в себя проектирование, производство, тестирование, запасные части и послепродажную поддержку. Для вас это важно, потому что проект охлаждения для ИИ редко сводится к покупке одного теплообменника. Вам нужен поставщик, который может помочь с компактным оборудованием для установки в стойку, более крупными блоками для установки на объекте, стратегией очистки, материалами и будущим расширением. В этом смысле это практичный партнер: он предлагает как паяные, так и съемные пластинчатые теплообменники, а также сервисную поддержку, так что ваш жидкостный контур может расти вместе с вашими вычислительными мощностями, а не перестраиваться при каждом обновлении.

Почему в центрах обработки данных для ИИ так быстро наступает предел воздушного охлаждения

Искусственный интеллект изменил проблему теплоснабжения быстрее, чем большинство зданий смогли адаптироваться к нему. Широко распространенная отраслевая тенденция показывает, что традиционные корпоративные и облачные стойки потребляют в среднем около 10 кВт, в то время как ускоренные системы увеличили плотность размещения оборудования в стойках примерно до 25 кВт в 2022 году, 40 кВт в 2023 году и 72 кВт в 2024 году. В общедоступной документации поставщиков для современных систем искусственного интеллекта, работающих в стоечном режиме, указано приблизительное энергопотребление стойки в 120 кВт. В этом случае механическое помещение, система вентиляции фальшпола и стратегия использования вентиляторов внутри стойки будут работать в совершенно ином режиме, чем тот, на который они были рассчитаны.

Репрезентативные данные о плотности населения в открытых источниках

Источник: отраслевой анализ Schneider Electric и официальная системная документация NVIDIA. Данные Schneider Electric о проектировании и планировании являются приблизительными показателями плотности размещения в стойке, тогда как данные NVIDIA представляют собой значение энергопотребления, специфичное для конкретного продукта.

Это важно, потому что тепло не просто повышает температуру. Оно также снижает производительность, когда кремний достигает температурных пределов. Intel заявляет, что троттлинг снижает тактовую частоту, как только температура превышает предел процессора, а NVIDIA документально подтверждает, что тепловой троттлинг графического процессора снижает тактовую частоту для предотвращения перегрева. Другими словами, недостаточное охлаждение не только ставит под угрозу надежность; оно может напрямую снизить вычислительную мощность, за которую вы заплатили.

Когда вы приблизитесь к Предел воздушного охлажденияУвеличение воздушного потока перестает быть простым решением. ASHRAE отмечает, что раньше проектировщики считали шкафы мощностью от 20 до 30 кВт практически максимальным вариантом для воздушного охлаждения, и что более новые продукты с воздушным охлаждением достигают мощности примерно от 40 до 50 кВт только за счет значительного улучшения воздушного потока, увеличения мощности вентиляторов и снижения эффективности охлаждения. Это предупреждение для операторов систем искусственного интеллекта: воздушный поток все еще можно увеличить, но стоимость этого увеличения быстро возрастает.

Почему жидкостное охлаждение изменяет уравнение теплопроводности

Именно здесь жидкостное охлаждение перестаёт быть просто трендом. ASHRAE утверждает, что вода обладает более чем в 3500 раз большей теплоёмкостью, чем воздух, поэтому она может отводить гораздо больше тепла от плотно расположенных электронных компонентов, чем воздух в той же среде. Это единственное физическое преимущество меняет всю логику проектирования. Вы перестаёте заставлять помещение отводить каждый ватт тепла и вместо этого перемещаете большую часть тепла непосредственно в жидкостный контур рядом с источником.

На практике это дает три преимущества для бизнеса. Во-первых, вы можете поддерживать процессоры на уровне, близком к пиковой производительности, поскольку тепло отводится непосредственно на чипе или в контуре стойки, а не только за счет воздуха в помещении. Во-вторых, вы можете уменьшить зависимость от больших внутренних вентиляторов и громоздкого оборудования для вентиляции. В-третьих, вы можете поддерживать более высокую плотность размещения оборудования в стойках, не превращая свободное пространство в лабиринт обходных путей для циркуляции воздуха. Именно поэтому жидкостное охлаждение является наиболее прямым решением, как только развертывание ИИ начнет выявлять... Предел воздушного охлаждения в реальных условиях эксплуатации.

Место установки паяного пластинчатого теплообменника на уровне стойки.

После того как тепло передается в жидкость, возникает вопрос, насколько эффективно это тепло передается между контурами в условиях очень ограниченного пространства. На уровне стойки или вплотную друг к другу... Паяный пластинчатый теплообменник Это идеальное решение, поскольку пространство ограничено, а тепловое воздействие должно быть быстрым.

В паяном блоке металлические пластины соединены в единый компактный сердечник, вместо съемной рамы с прокладками. Для вас это означает меньшие габариты, меньшее количество уплотнительных элементов в сердечнике и высокую пригодность для работы при высоком давлении и высокой температуре. Согласно загруженным данным о продукте, эта линейка поддерживает рабочее давление до 40 МПа и рабочую температуру до 300°C, сохраняя при этом компактную конструкцию и высокую эффективность теплопередачи. Эти характеристики полезны, когда рабочие нагрузки ИИ быстро меняются, и тепловой контур не может позволить себе задержку.

Если ваш проект уже прошел проверку Предел воздушного охлажденияВ таких компактных теплообменниках ценность возрастает по сравнению с дополнительным слоем компенсации с помощью вентилятора. Необходима быстрая передача тепла в максимально компактных механических габаритах, особенно в системах, расположенных рядом с установками первичной обработки или интегрированных в модульные конструкции. Современные системы жидкостного охлаждения также рассматривают обнаружение утечек как ключевую функцию обеспечения надежности, что показывает, насколько серьезно отрасль сейчас относится к целостности жидкостного контура. Паяный сердечник не устраняет необходимости в качественной конструкции контура, но исключает точки обслуживания, связанные с прокладками, внутри самого сердечника теплообменника.

Место установки съемного пластинчатого теплообменника на уровне объекта.

Система охлаждения стоек решает лишь часть проблемы. Необходимо по-прежнему отводить тепло из вторичного контура в контур здания, сухой охладитель или градирню. Именно здесь и возникает необходимость в... Пластинчатый теплообменник становится лучшим выбором.

На уровне предприятия ваши приоритеты меняются. Компактные размеры по-прежнему важны, но удобство обслуживания и возможность расширения приобретают большее значение. Согласно представленным материалам, линия теплообменников со съемными пластинами поддерживает площадь теплообмена до 5000 м², рабочее давление до 25 МПа и рабочую температуру до 200 °C. Что еще важнее, блок можно открывать для очистки, а пластины можно добавлять или удалять по мере роста нагрузки. Для предприятия, использующего искусственный интеллект, такая гибкость очень практична. Вы можете начать с одного кластера, а затем расширить мощность охлаждения, не заменяя весь тепловой интерфейс.

Минеральные отложения и унос воды в результате разбрызгивания являются реальными проблемами для предприятий, особенно на больших контурах. В приложенных технических материалах также подчеркивается, что съемные блоки легче разбирать, осматривать и химически очищать, когда загрязнение снижает тепловую эффективность. Это напрямую отвечает на распространенную проблему клиентов: вам нужна не только высокая начальная эффективность; вам нужна эффективность, которую можно восстановить после нескольких месяцев эксплуатации.

Сравнение продуктов для выбора контура охлаждения искусственного интеллекта.

Источник: загруженные материалы по продукту.

Итоговый вывод

Для инфраструктуры ИИ... Предел воздушного охлаждения Это не временное неудобство. Это точка, где поток воздуха перестает экономически выгодно масштабироваться в зависимости от плотности вычислительных ресурсов. Жидкостное охлаждение меняет это, перемещая тепло с гораздо большей эффективностью, а пластинчатые теплообменники делают жидкостную архитектуру практичной как на уровне стоек, так и на уровне всего объекта. Если вы хотеть Плотная компоновка стоек, стабильная работа, более чистое расширение и система охлаждения, которую можно обслуживать в течение длительного времени — выигрышная стратегия заключается не в большем количестве воздуха, а в более эффективном пути теплопередачи.

Часто задаваемые вопросы

В: Каков предельный уровень воздушного охлаждения в центре обработки данных для ИИ?

А: В средах искусственного интеллекта Предел воздушного охлаждения Это точка, когда воздушное охлаждение перестает эффективно отводить тепло без чрезмерной мощности вентиляторов, сложности воздушного потока или риска для производительности. ASHRAE отмечает, что шкафы, которые когда-то считались близкими к пределу возможностей воздушного охлаждения, имели мощность около 20-30 кВт, в то время как более совершенные продукты с воздушным охлаждением позже достигли мощности примерно 40-50 кВт, но при этом увеличилась стоимость охлаждения и снизилась эффективность.

В: Когда следует переходить от воздушного охлаждения к жидкостному?

А: Вам следует всерьез рассмотреть возможность использования жидкостного охлаждения, когда приблизится планировка вашей стойки. Предел воздушного охлажденияОсобенно это актуально, если ожидать длительных нагрузок на графические процессоры, роста энергопотребления вентиляторов или дальнейшего увеличения плотности размещения оборудования. В отрасли уже зафиксированы показатели планируемых систем: от средних стоек мощностью около 10 кВт до 40 кВт, 72 кВт и даже около 120 кВт в системах продвинутого уровня для ИИ.

В: Зачем в одном проекте использовать как паяные, так и съемные пластинчатые теплообменники?

А: Потому что они решают разные задачи. Паяный пластинчатый теплообменник лучше подходит, когда необходимы компактные размеры и быстрая передача тепла вблизи контура охлаждения. Съемный пластинчатый теплообменник лучше подходит, когда требуется теплообмен большей площади, более простая очистка и возможность добавления пластин по мере расширения производства. При совместном использовании они создают более гибкую архитектуру жидкостного охлаждения.