يتسارع الطلب العالمي على تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء (HPC) والخدمات السحابية، كما أصبحت كفاءة أنظمة التبريد المستخدمة في مراكز البيانات التي تعتمد على هذه التقنيات أكثر أهمية من أي وقت مضى.
واليوم، تمثل مراكز البيانات حوالي 1.5% من استخدام الكهرباء في جميع أنحاء العالم: وبحلول عام 2030، تعني تقنيات مثل الذكاء الاصطناعي أن الطلب على الطاقة سوف يتضاعف في جميع أنحاء العالم، وفقا لوكالة الطاقة الدولية.
مدير منطقة أوروبا والشرق الأوسط وأفريقيا HPC/AI في Lenovo.
الطريقة التقليدية لتبريد مراكز البيانات هي التبريد بالهواء، مع وجود مراوح كبيرة داخل مراكز البيانات وداخل الأجهزة. مع تزايد الطلب على الطاقة، يواجه تبريد الهواء صعوبة في مواكبة متطلبات مراكز البيانات الحالية والمستقبلية.
التبريد السائل، الذي يستخدم الماء الدافئ لتبريد المكونات، يظهر كبديل مهم، مع مزايا رئيسية من حيث الكفاءة والاستدامة.
نظرًا لأن أعباء عمل الذكاء الاصطناعي تتطلب كثافات طاقة أعلى من أي وقت مضى، وانتقال الاستدامة إلى طليعة استراتيجية البنية التحتية، فمن المهم أن يقوم قادة مراكز البيانات باتخاذ خيارات مستنيرة بشأن التبريد. فيما يلي المزايا والعيوب الرئيسية لكلا النهجين، والتي يتم أخذها في الاعتبار عبر عوامل متعددة.
الكفاءة الحرارية
إحدى المزايا الرئيسية لأنظمة التبريد السائلة هي من حيث الكفاءة، حيث يكون الماء قادرًا على توفير هواء ذو كفاءة أعلى بكثير. يعتبر الماء أكثر كفاءة في إزالة الحرارة بأكثر من 3000 مرة من الهواء، مما يعني أنه يتعين على مشغلي مراكز البيانات استخدام كميات أقل من الكهرباء للحفاظ على برودة المعدات ومراكز البيانات.
يمكن لتقنيات التبريد السائل، مثل التبريد المباشر إلى العقدة، إزالة ما يصل إلى 98% من الحرارة من الخوادم، ويمكن أيضًا إعادة استخدام الماء الدافئ لتدفئة المرافق مثل المباني وحتى حمامات السباحة. وبشكل عام، يمكن للتبريد السائل أن يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 40%.
الاستدامة
التبريد السائل وتبريد الهواء لهما مزايا وعيوب من حيث الاستدامة، على الرغم من أن تكنولوجيا التبريد السائل تتطور بسرعة. تبريد الهواء يستهلك الكثير من الطاقة، ولكنه يحافظ على المياه.
يعد التبريد السائل أكثر كفاءة في استخدام الطاقة، ولكن الأنظمة القديمة التي تعمل على التبريد التبخيري، حيث يتم رش الماء الساخن على منصات ليتم تبريدها، يجب تجديدها من مصادر خارجية.
تعمل أنظمة التبريد بالماء الدافئ على الحد من فقدان الماء، ويمكن للأنظمة الأحدث قبول درجات حرارة مدخل عالية مما يعني إهدار طاقة أقل في تبريد الماء.
تنتقل المؤسسات أيضًا من أنظمة الحلقة المفتوحة لإدارة الحرارة (حيث يتم تبريد الماء من خلال التبخر) إلى أنظمة الحلقة المغلقة (التي تزيل الحرارة من خلال مبادل حراري سائل إلى هواء ذو حلقة مغلقة) لجعل التبريد السائل أكثر كفاءة وأكثر قابلية للتطوير.
كثافة الفضاء
تتطلب أنظمة تبريد الهواء مساحة فعلية أكبر للعمل، حيث أن أنظمة تبريد الهواء قادرة على دعم ما يصل إلى 70 كيلووات تقريبًا لكل حامل، ولكن هناك حد مادي يُعرف باسم “السعة الحرارية المحددة” التي لا يمكنها العمل بعدها.
تتطلب وحدات معالجة الرسومات التي تشغل منصات الذكاء الاصطناعي طاقة أكثر بما يصل إلى 10 مرات من وحدات المعالجة المركزية التقليدية، وتحتوي على عدد أكبر من الترانزستورات: ميزات التصميم الأخرى مثل تكديس السيليكون ثلاثي الأبعاد تسمح لمصنعي وحدات معالجة الرسومات بتعبئة المزيد من المكونات في مساحات أصغر.
وهذا يزيد من كثافة الطاقة في مراكز البيانات، مما يدفع تبريد الهواء إلى ما هو أبعد من الحد الذي يكون فيه قابلاً للتطبيق. مع ازدياد كثافة الطاقة في مراكز البيانات، يحد الهواء من قابلية التوسع، مما يعني أنه يمكن وضع طاقة حوسبة أقل في نفس المقدار من المساحة.
يمكّن التبريد السائل المكونات من العمل بشكل أسرع، مما يعني أن مراكز البيانات يمكنها تشغيل أحمال عمل أكثر كثافة للذكاء الاصطناعي والحوسبة عالية الأداء، مما يتيح كثافة حسابية أعلى.
الاستعداد المستقبلي
بحلول نهاية هذا العقد، ستؤدي متطلبات الطاقة لتقنيات مثل الذكاء الاصطناعي إلى ارتفاع بنسبة 160% في الطلب على الطاقة في مراكز البيانات، وفقًا لبنك جولدمان ساكس. وهذا يعني أن زيادة كفاءة التبريد السائل سوف تصبح ذات أهمية متزايدة.
تُقاس كفاءة مراكز البيانات بفعالية استخدام الطاقة (PUE)، وهي الطاقة المطلوبة لتشغيل مركز البيانات بالكامل، مقسومة على متطلبات الطاقة لمعدات تكنولوجيا المعلومات.
حققت بعض مراكز البيانات المحسنة للسائل بالفعل معدل PUE يبلغ 1.1 أو حتى 1.04، وسيتمكن العملاء أيضًا من استخدام الماء الساخن لتدفئة مباني المكاتب، وهو الأمر الذي أصبح أسهل مع أحدث الأنظمة. ومع تزايد الطلب على الحوسبة في جميع أنحاء العالم، ستصبح هذه الكفاءات أكثر أهمية.
الموثوقية والصيانة
أنظمة تبريد الهواء لها عيوب واضحة عندما يتعلق الأمر بالموثوقية والصيانة: المراوح المستخدمة يمكن أن تعني تعرض الأجهزة للغبار، ومن المرجح أن تتقلب درجة الحرارة في مراكز البيانات المبردة بالهواء، وكلاهما له آثار من حيث الصيانة.
بشكل عام، تتطلب أنظمة التبريد السائلة المزيد من الخبرة للصيانة. لكن هذا يتغير. تعتبر أنظمة التبريد السائلة الحديثة قابلة للخدمة وآمنة وعملية للغاية في مجموعة واسعة من البيئات.
يمكن أن تعمل أحدث أنظمة التبريد بالمياه في تكوينات متعددة لتسهيل اعتمادها، بما في ذلك الأنظمة الهجينة التي تستخدم الهواء والماء.
لقد عرضنا أفضل استضافة المواقع الخضراء.
تم إنتاج هذه المقالة كجزء من قناة Expert Insights التابعة لـ TechRadarPro حيث نعرض أفضل وألمع العقول في صناعة التكنولوجيا اليوم. الآراء الواردة هنا هي آراء المؤلف وليست بالضرورة آراء TechRadarPro أو Future plc. إذا كنت مهتمًا بالمساهمة، اكتشف المزيد هنا: https://www.techradar.com/news/submit-your-story-to-techradar-pro
التعليقات