Nuovo metodo di raffreddamento per i supercomputer per risparmiare milioni di galloni d’acqua

In diverse parti del paese, le persone discutono del riciclaggio delle acque grigie e della cattura dell’acqua piovana per ridurre al minimo i milioni di galloni di acqua sotterranea necessari per raffreddare i grandi data center. Ma la risposta semplice in molti climi, ha affermato David J. Martinez, ricercatore dei Sandia National Laboratories, è usare il refrigerante liquido.

Sulla base di questo principio, il progetto di ingegneria Martinez guida i servizi informatici di Sandia per la progettazione e il monitoraggio di un sistema di raffreddamento che dovrebbe far risparmiare da 4 milioni a 5 milioni di galloni all’anno nel New Mexico se installato l’anno prossimo presso il centro di calcolo di Sandia e centinaia di milioni di galloni a livello nazionale se il metodo è ampiamente adottato. Ora è in fase di test presso il National Renewable Energy Laboratory in Colorado, che prevede di risparmiare un milione di galloni all’anno.

Il sistema, costruito da Johnson Controls e chiamato Thermosyphon Cooler Hybrid System, raffredda come un frigorifero senza le spese e il fabbisogno energetico di un compressore.

Attualmente, molti data center utilizzano l’acqua per rimuovere il calore di scarto dai server. L’acqua riscaldata viene convogliata alle torri di raffreddamento, dove un flusso d’acqua separato viene trasformato in nebbia ed evapora nell’atmosfera. Come il sudore che evapora dal corpo, il processo rimuove il calore dall’acqua convogliata, che torna a raffreddare l’installazione. Ma per continuare il processo è necessario un rifornimento su larga scala dell’acqua evaporata. Pertanto, sarà necessaria una quantità crescente di acqua in tutto il mondo per far evaporare il calore dal numero crescente di data center, che a loro volta stanno aumentando di dimensioni man mano che più utenti inseriscono le informazioni nel cloud.

“Il mio compito è quello di far cessare l’attività delle torri di raffreddamento”, ha detto Martinez.

“Dieci anni fa, ho tenuto un discorso sull’allora nuovo approccio dell’uso dell’acqua per raffreddare direttamente i supercomputer. C’erano 30 persone all’inizio della mia lezione e solo 10 alla fine.

“‘Dave’, hanno detto, ‘l’acqua non può raffreddare un supercomputer. Hai bisogno di aria.’

“Quindi ora la maggior parte dei data center utilizza l’acqua per raffreddarsi, ma guardo sempre al futuro e vedo che il raffreddamento del refrigerante arriva per metà dei data center negli Stati Uniti, a nord e a ovest del Texas, dove il clima lo farà funzionare .”

Il metodo prototipo utilizza un refrigerante liquido invece dell’acqua per portare via il calore. Il sistema funziona in questo modo: l’acqua riscaldata dal centro di calcolo viene pompata all’interno di un sistema chiuso in prossimità di un altro sistema contenente refrigerante. Il refrigerante assorbe calore dall’acqua in modo che l’acqua, ora raffreddata, possa circolare per raffreddarsi nuovamente. Nel frattempo il refrigerante riscaldato vaporizza e sale nel suo sistema chiuso per scambiare calore con l’atmosfera. Quando il calore viene rimosso dal refrigerante, esso condensa e sprofonda per assorbire più calore e il ciclo si ripete.

“Non c’è perdita d’acqua come in una torre di raffreddamento che si basa sull’evaporazione”, ha detto Martinez. “Inoltre, non dobbiamo aggiungere sostanze chimiche come i biocidi, un’altra spesa. Questo sistema non utilizza un compressore, che comporterebbe maggiori costi. Il sistema utilizza refrigerante a cambiamento di fase e richiede solo aria esterna sufficientemente fredda per assorbire il calore .”

Nel New Mexico, ciò accadrebbe in primavera, autunno e inverno, risparmiando milioni di litri d’acqua.

In estate, la temperatura ambiente dello stato è sufficientemente alta da consentire l’utilizzo di una torre di raffreddamento o di un metodo di evaporazione. Ma architetture di computer più efficienti possono aumentare la temperatura accettabile per il funzionamento dei server e rendere l’uso occasionale delle torri di raffreddamento ancora meno frequente.

“Se non è necessario raffreddare un data center a 45 gradi Fahrenheit ma solo a 65-80 gradi, allora una temperatura dell’aria esterna più calda – solo un po’ più fredda della temperatura necessaria nel data center – farebbe il lavoro, ” ha detto Martinez.

Per il raffreddamento ad aria indiretto in una struttura, una migliore progettazione porta la corretta quantità di raffreddamento nella giusta posizione, consentendo l’aumento delle temperature di esercizio e consentendo un maggiore utilizzo del ciclo del refrigerante durante l’anno. “A Sandia, dovevamo correre a 45 gradi Fahrenheit. Ora siamo tra 65 e 78. Abbiamo fatto in modo che l’aria fluisse più agevolmente invece di ignorare le spirali mentre pedalava in spazi aperti. Lo abbiamo fatto lavorando con il supercomputer architetti e produttori di unità di raffreddamento hanno quindi progettato disposizioni del flusso d’aria più efficienti. Inoltre, abbiamo installato ventole sensibili alla temperatura ambiente, in modo che rallentano quando la stanza si raffredda a causa del ridotto utilizzo del computer e diventano più veloci all’aumentare della domanda di computer. modo più efficiente ed economico per far circolare l’aria in un data center.”

Grandi lavori che non devono essere completati immediatamente possono essere programmati di notte quando le temperature sono più fresche.

“Il miglioramento dell’efficienza all’interno di un sistema aumenta l’efficienza nel sistema generale”, ha affermato Martinez. “Ciò consente di risparmiare ancora più acqua consentendo un maggiore utilizzo del sistema refrigerante a risparmio idrico”.