Cinco sistemas inovadores de refrigeração para data centers

À medida que a procura por processamento de dados continua a aumentar, aumenta também a necessidade de soluções de refrigeração eficazes. Os métodos tradicionais de resfriamento não apenas consomem muita energia, mas também são difíceis de acompanhar o calor gerado pelos equipamentos de computação modernos. Em resposta, surgiu uma onda de sistemas inovadores de refrigeração de data centers, remodelando o cenário do gerenciamento de data centers.

O resfriamento líquido é uma inovação revolucionária que muda significativamente a forma como os data centers são resfriados e é uma das tecnologias de resfriamento mais populares disponíveis atualmente. Existem muitos tipos diferentes de sistemas de refrigeração líquida e cada inovação oferece maior eficiência.

O resfriamento direto de chips é uma tecnologia de resfriamento líquido mais inovadora. Ao contrário dos métodos tradicionais de resfriamento a ar, que resfriam indiretamente o equipamento do data center, resfriando o ar circundante, o líquido de resfriamento (geralmente dielétrico ou não condutor) é integrado ao hardware do servidor por meio de uma rede de pequenos tubos ou microcanais, permitindo que o refrigerante seja fornecido diretamente para pontos de acesso nos vários componentes do servidor, incluindo a unidade central de processamento (CPU) e outros chips. Essa técnica é comumente usada em ambientes de computação de alto desempenho, como supercomputadores e data centers que hospedam aplicativos que consomem muita energia e geram muito calor.

O resfriamento por imersão em duas fases é uma forma inovadora e eficiente de resfriar sistemas de computação de alto desempenho, incluindo servidores e equipamentos de data center. Ao contrário dos métodos tradicionais de resfriamento a ar ou líquido, o resfriamento por imersão em duas fases submerge completamente os componentes de hardware em um líquido de resfriamento dielétrico ou não condutor especialmente projetado. Este refrigerante é geralmente um refrigerante sintético em duas fases: líquido e vapor. Com um ponto de ebulição de 50 graus, é um melhor condutor de calor que o ar, a água ou o óleo. O vapor formado pela interação entre o líquido e o componente de aquecimento promove passivamente a transferência de calor.

O resfriamento por imersão bifásico tem várias vantagens. O primeiro é maior eficiência e economia de energia. Comparada ao resfriamento a ar, esta tecnologia de resfriamento tem uma vantagem de eficiência superior a 90%. Além disso, como os componentes não são afetados pelas mudanças de temperatura, a tecnologia também melhora a confiabilidade. Ao mesmo tempo, também permite a implantação de hardware de alta densidade, pois elimina a necessidade de circulação de ar e de grandes infraestruturas de refrigeração.

O resfriamento geotérmico já existe há algum tempo, mas poucos data centers conseguiram aproveitar seu baixo custo e seus benefícios ambientais. É uma temperatura relativamente estável e fria abaixo da superfície da Terra, ou seja, a energia geotérmica ou o calor da fonte subterrânea atua como um radiador, em vez de liberar ar para o exterior, como fazem os condicionadores de ar tradicionais. Uma rede de tubos enterrados no subsolo (chamados de circuitos de superfície) contém um fluido de troca de calor, geralmente uma mistura de água e anticongelante. O sistema passa por poços subterrâneos verticais preenchidos com enchimentos de transferência de calor. O fluido de troca de calor no tubo absorve o calor do interior do edifício, incluindo o equipamento do data center, durante o resfriamento. À medida que o fluido circula pelo circuito superficial, ele troca calor com o ambiente subterrâneo mais frio.

O resfriamento geotérmico é considerado uma solução de resfriamento verde e sustentável, pois reduz significativamente as emissões de gases de efeito estufa e a dependência de combustíveis fósseis.

O resfriamento líquido microcanal é uma extensão do resfriamento líquido direto do chip com a adição de placas frias direcionadas diretamente à CPU, GPU e módulos de memória para dissipar com eficácia o calor gerado pelos componentes eletrônicos. Este método de resfriamento utiliza canais ou microcanais pequenos e complexos para fornecer o refrigerante líquido próximo à fonte de calor, melhorando assim a dissipação de calor e o desempenho térmico.

Os trocadores de calor microcanais são normalmente feitos de materiais como cobre ou alumínio e consistem em muitos canais pequenos, geralmente na faixa de mícrons. Esses canais são projetados para serem altamente compactos e eficientes na transferência de calor, reduzindo o tamanho em 10 a 30 por cento e o peso em 60 por cento, reduzindo significativamente a área ocupada pelo data center. Este método de resfriamento também reduz custos, pois há menos custos com refrigerante e materiais.

O resfriamento líquido por microconvecção usa um grande número de jatos de fluido minúsculos e projetados com precisão em um módulo de resfriamento compacto, o que altera o desempenho do resfriamento no nível do chip. A tecnologia foi criada para melhorar o desempenho de aplicações com os perfis de maior uso intensivo de computação. Como o resfriamento por microconvecção facilita o fluxo vertical para o dispositivo, aumentando o coeficiente de transferência de calor de dissipação de calor, o uso de materiais de interface térmica é eliminado.

O resfriamento líquido por microconvecção é particularmente valioso em situações onde os métodos tradicionais de resfriamento podem não fornecer capacidade de resfriamento suficiente ou onde o tamanho e o peso da solução de resfriamento devem ser minimizados. Esta é uma área de pesquisa e desenvolvimento contínuos de técnicas de gerenciamento térmico.

Os sistemas inovadores de refrigeração de data centers estão mudando a forma como gerenciamos e mantemos a enorme infraestrutura de computação que alimenta o mundo digital. A adoção destas tecnologias avançadas não só melhorará o desempenho e a longevidade dos equipamentos dos centros de dados, mas também contribuirá para um futuro digital mais verde e sustentável.