Chłodzenie szafy serwerowej za pomocą wody? Rozsądny? Wykorzystać ponownie energię do małej instalacji?

15

Po pierwsze - nie jest to pytanie dotyczące zakupów i nie dotyczy konkretnych cen, ale ogólnej wykonalności. Nie ma sensu szukać producenta, jeśli podejście jest złe.

Przenoszę swoją firmę do nowych biur we wrześniu, a podczas przeprowadzki rozbudujemy i skonsolidujemy nasz klaster obliczeniowy. W tej chwili jest w centrum danych, ale mam przygotowany w nim ładny pokój w piwnicy.

Myślę o chłodzeniu. Prawdopodobnie zużyjemy około 10 kW mocy do końca roku. To DUŻO ciepła, a chłodzenie będzie drogie. Znajduję się w południowej Polsce, blisko granicy niemieckiej. Jest to obszar, w którym woda jest dostępna za stosunkowo niską cenę - „marnowanie wody” nie jest tutaj problemem. Moja sytuacja różni się więc na przykład od firmy w Hiszpanii;)

Fizyka mówi mi, że do podgrzania 1 litra wody o 1 ° CI użyj 1 kalorii (1KCal), a 1kWh to (i możemy założyć 100% wydajności - podgrzewacze wody są dość wydajne) 750 kalorii. Oznacza to, że 1 kWh to 750 litrów ogrzewanych o 1 ° C. Wzrost mocy o 10 kW i wzrost o 20 ° oznaczałoby, że na godzinę potrzebuję 375 litrów. To 6,25 litra na minutę i to niewiele;) Mówimy tutaj o 270 metrach sześciennych. Nawet latem podziemne rury naprawdę znacznie chłodzą wodę;)

Czy takie podejście jest wykonalne? Czy ktoś to zrobił? Na razie mamy instalację 10 kW. Czy jest możliwe ponowne wykorzystanie tego ciepła? Alternatywą jest przyzwoity system chłodzenia, który będzie Zużywał około 2,5 kWh do uruchomienia. Upuszczenie wody:

Daj mi dość zimny wkład w porównaniu do powietrza na zewnątrz, nawet w lecie (tj. Medium o niższej temperaturze, aby upuścić ciepło)
Zastąp potrzebę zrzucania ciepła do powietrza zewnętrznego, co może być problematyczne. Jeśli powietrze ma 22 ° C, to jest DUŻO do walki, ale OTOH woda będzie dość zimna. Prawdopodobnie zaoszczędziłbym również inwestycję w zewnętrzną część obwodu chłodzącego.

Teraz drugie pytanie - czy istnieje realny sposób na ogrzewanie domu? ;) W końcu w tej wodzie jest DUŻO energii;)

Jeśli to zły pomysł, zatrzymam się tutaj. Jeśli nie, zacznę szukać dostawców. Może moja matematyka się myli?

server-room physical-environment

— TomTom
źródło

2

Ciekawy pomysł - jak pokazały odpowiedzi wcześniej, ale osobiście nie chciałbym wody w pobliżu klastra serwerów o stu tysiącach walut - niezależnie od tego, ile pieniędzy zostanie wrzuconych na układ chłodzenia wodą.

— tombull89,

1

Więc użyj go do chłodzenia Coutnera. W systemie chłodzenia szafy - w co zrzucasz ciepło? ;) Właśnie znalazłem en.wikipedia.org/wiki/Deep_water_source_cooling jako pomysł - teraz nie mam tego, ale może to działa z takimi rzeczami jak ogrzewanie domu, upuszczanie ciepłej wody i uzyskiwanie świeżej wody itp. Samo chłodzenie wyparne stworzyłoby rzeczy o wiele bardziej wydajne, pod względem energetycznym.

— TomTom

Woda nie jest zwykle wybieranym środkiem (ponieważ uzyskanie 100% czystej wody jest prawie niemożliwe, a woda nieczysta ma tendencję do przewodzenia prądu). Chłodzenie przez zanurzenie w oleju jest zwykle metodą z wyboru ... Recykling ciepła odpadowego z tego systemu pozostawia się jako ćwiczenie dla czytelnika, ale twierdzę, że wymiana powietrza za pomocą spalin z wentylatorów jest prawdopodobnie łatwiejsza / tańsza do wdrożenia. ..

— voretaq7

@ voretaq7, widziałem wcześniej chłodzenie oleju mineralnego, ale na jednym pulpicie i nie sądzę, że można to zrobić na tak dużą skalę. Najwyraźniej się myliłem.

— tombull89

1

10 kW nie jest dużą skalą. Gęstości w dzisiejszych czasach sięgają 40 kW na szafę RACK (do tej pory widziałem chłodziarki na tylnych drzwiach). Dostaję obecnie standardowe 2 procesory na 1U - dokonaj matematyki. Dni regałów o mocy 2,5 kW już minęły;)

— TomTom

4

Istnieją dwa podejścia do tego, jedno z pewnością istnieje na rynku, a drugie, o którym słyszałem tylko w niestandardowych kompilacjach.

Gotowy na rynek

Rozwiązania te wykorzystują pętlę wodną, aby zapewnić chłodzenie na stojaku. Wytwarzają schłodzone powietrze po stronie wlotowej szafy i wykorzystują pętlę wody do wymiany ciepła między otoczeniem a tym, co wytwarza. Rozwiązania te istnieją i nie wymagają żadnych modyfikacji w stelażu sprzętowym do działania. Czasami wymagają specjalnych drzwi do szaf, aby zapewnić prawidłowy przepływ powietrza, ale nie zawsze; niektóre rozwiązania tworzą „kurtynę” zimnego powietrza przed wlotami serwera.

Dzięki takiemu podejściu możesz łatwo przełamać barierę 10KW / Rack dla gęstości mocy.

Kompilacje niestandardowe

Takie podejście wprowadza wodę do samego urządzenia. Nie znam żadnych serwerów w sklepie internetowym, które mają wbudowane pętle wodne, ale słyszę, że najwięksi producenci mogą ci pomóc, jeśli naprawdę potrzebujesz urządzeń 10K o takich wymaganiach. Zaletą jest to, że możesz zwiększyć nacisk na obwiednię mocy, ponieważ nie polegasz (tak bardzo) na przenikaniu ciepła przez powietrze, ponieważ sam blok wodny przenosi ciepło z urządzeń.

Teoretycznie można uzyskać naprawdę duże gęstości mocy dzięki niestandardowej metodzie budowania.

— sysadmin1138
źródło

Przepraszamy, to nie odpowiada samo na pytanie. WIEM, że istnieją rozwiązania dla szaf. Rittal i inni sprzedają je - to jest klimatyzacja w szafie. Pytanie dotyczy raczej drugiej strony, pozbycia się ciepła. Wolę nie płacić za jednostkę zewnętrzną AC, która po prostu marnuje ciepło, kiedy mogę mieć bardziej wydajne rozwiązanie. Może zimna woda działa przeciwnie, może nawet lepiej .... kiedy używasz ciepłej wody w domu?

— TomTom

@TomTom Ah, szukasz strony wymiennika ciepła na zewnątrz serwerowni! Obawiam się, że poza moją bezpośrednią wiedzą.

— sysadmin1138

W pokoju prawdopodobnie chodzę z instalacją do montażu w stojaku lub z boku - sprawdzam w tej chwili tę część. Są tacy, którzy używają wody, ale upewnij się, że jest oszczędzana (brak wody PONAD serwerami, wyciek spada na dno i są tylko rury, i tak otrzymujemy dane i energię z góry). Problem jest jeszcze większy - kiedy ciecz wypłynie z pokoju, jak sprawić, żeby te rzeczy były najbardziej wydajne;)

— TomTom

7

Jeśli chodzi o ogólną efektywność kosztową chłodzenia wodą, jest jeszcze jedno dobre pytanie, na które już odpowiedziałem: Dlaczego chłodzenie wodne centrum danych nie jest powszechne?

Jeśli chodzi o Twoją konkretną sytuację, zdecydowanie polecam przyjrzeć się naziemnym pompom ciepła z ekonomizerami. Prawdopodobnie w zimie jest wystarczająco chłodno, aby uruchomić ekonomizery, wykorzystując to, co w zasadzie jest z zewnątrz, do chłodzenia centrum danych. Latem pompy ciepła są znacznie bardziej wydajne niż standardowe urządzenia prądu przemiennego, zwykle około dwa razy bardziej wydajne.

Korzystanie ze zwykłych pętlowych pomp ciepła pozwala na wydajne odprowadzanie ciepła z jednego obszaru (centrum danych) i pompowanie go do innego obszaru (powierzchni biurowej lub przyłączonego domu) (choć prawdopodobnie bardziej opłacalne jest korzystanie z konwencjonalnych źródeł zależy to od kosztów energii w Twojej okolicy).

Można również użyć powietrza do zrzutu wody do schłodzenia, powietrza w stojaku (jak to jest typowe) i świeżej wody do chłodzenia powietrza. Woda ta może pochodzić ze świeżych źródeł i być zrzucana po „podgrzaniu”; kiedyś było to powszechne w lodówkach o rozmiarach komercyjnych, ponieważ matematyka działała dokładnie tak, jak postawiono ją w pytaniu. Nie jest dziś powszechnie używany, ponieważ woda jest droższa niż kiedyś, a matematyka już nie działa (przynajmniej w moim zakątku świata, a woda też jest tu dość tania). Bardziej efektywne byłoby bezpośrednie chłodzenie serwera za pomocą chłodzenia wodnego, jednak wprowadza się również ryzyko wycieku (co wiąże się z własnym ryzykiem lub kosztami ubezpieczenia).

Największym przeszkodą we wdrażaniu któregokolwiek z wyżej wymienionych jest to, że jest to drogi sprzęt. Większość firm nie dba o to, czy to się zwróci za 10 do 20 lat, zależy im tylko na tegorocznym wyniku. Okres spłaty zależy od lokalnych cen.

— Chris S.
źródło

1

Właściwie nie. Nawet jeśli wyjmiesz serwerownię - zignoruj stronę wody itp. ... co z wykorzystaniem świeżej wody jako zrzutu ciepła? W przypadku instalacji o mocy 1 mw może to stanowić problem (chyba że znajdujesz się na rzece), ale zabrałoby to połowę problemu energetycznego dla prądu przemiennego i zapewniało ZNACZNIE niższy zrzut ciepła niż powietrze zewnętrzne. Moje pytanie nie dotyczy rozpowszechnienia - jestem gotów tu zainwestować. Moje pytanie dotyczy ekonomii / wykonalności. I są zestawy, które wykonują chłodzenie szafy - nawet z wodą.

— TomTom

1

Imperial - Galony są wystarczająco złe, ale BTU nie jest tutaj czymś, czego używamy. Chodzi o Watts;)

— TomTom

1

Wykorzystanie wody jako radiatora w typowym cyklu chłodzenia (typowe chłodnice) sprawia, że są one 2-3 razy bardziej wydajne (przy założeniu, że dopływ wody jest z grubsza temperaturą gruntu, 12ºC). Dotyczy to zarówno zamkniętych pętli uziemienia (powszechnie nazywanych geotermalnymi pompami ciepła), jak i otwartych pętli, takich jak woda ze świeżego zrzutu. Typowe systemy wyparne są znacznie mniej wydajne i zwykle najlepiej nadają się do zastosowań zasilanych parą (gdzie lokalne narzędzie dostarcza parę, zwykle ze spalania śmieci).

— Chris S

1

To jest lepsze. Znaleziono pewne twierdzenia dotyczące chłodzenia wodą gruntową, która powoduje chłodzenie przy 500 watów (!) Przez 15 kW (!), O ile temperatura wody wynosi od 14 do 18 stopni.

— TomTom

1

Woda zapewnia chłodzenie 1,16 W na litr. Aby schłodzić 10 kW, potrzebujesz 11600 litrów; większość komputerów będzie działać w temperaturze około 32 ° C. Gdyby woda gruntowa zaczynała się w temperaturze 12 ° C, to byłby wzrost o 20 ° C (zakładając nierealistyczną 100% wydajność), więc 11600l-C ÷ 200C = 580l (moje szacunki 650l są bardziej realistyczne). Twoja liczba 500 watów nic nie znaczy bez różnicy temperatur i natężenia przepływu. Na przykład, jeśli używasz pompy ciepła (Peltiera, parownika, czynnika chłodniczego), możesz zwiększyć różnicę temperatur, ale wtedy musiałbyś zapłacić za prąd, aby to również uruchomić.

— Chris S

6

TomTom - ja bardzo prawie kupiłem kilka HP MCS chłodzonych wodą stojaków na projekt kilka lat temu, ale wybrał zamiast zmiany centrum danych.

Nie jest to do końca tanie, ale stoją za nim pod względem niezawodności, na przykład cieszą się, że możesz postawić je na uczciwość. Nawiasem mówiąc, może obsłużyć ~ 36 kW na szafę.

Chciałem tylko, abyś był świadomy tych rzeczy, ponieważ nie wyskakują one dokładnie z ich witryny.

— Siekacz 3
źródło

Tak, szczególnie HP;) Nadal jest ich trochę - a ja cienkie chłodnice boczne są najlepsze. Ocena obecnie stosowanych podejść. Moje główne pytanie nie dotyczy strony serwera, to po prostu, jak zrzucić ciepło;)

— TomTom

W centrum wschodniego Londynu, z którego korzystamy, jest jakiś szalony sposób na wypadek awarii prądu przemiennego - mają duży staw między budynkami wypełniony dużą ilością regularnej wody deszczowej. W przypadku awarii prądu przemiennego mogą jakoś poprowadzić ciepło, nie znają szczegółów, ale nie jest to mały staw, może 100 m x 10 m?

— Chopper3

1

Cóż, dom ma z tyłu śpiewać o ścieki z toalet itp. - które nie są już używane. Mógłbym zapłacić niektórym ludziom za oczyszczenie go, a następnie zainstalowanie tam zbiornika na deszczówkę. Uzgodnione;) W rzeczywistości woda deszczowa może również znacznie zmniejszyć fakturę za wodę;)

— TomTom

0

Nie jestem w stanie odpowiedzieć na wszystkie zadane pytania, ale jest jeden gospodarz, który oparł większość całej swojej strategii na chłodzeniu wodnym, a mianowicie OVH . Wszystkie ich serwery są chłodzone wodą, co pozwala im oferować interesujące ceny. Jeśli dobrze pamiętam statystyki, są to największe firmy hostingowe w Europie i 5. na świecie. Tak, może działać.

Czy to jest proste Nie. Wytwarzają większość swoich urządzeń do chłodzenia wodą, co powoduje wysokie koszty początkowe. Niemniej jednak prowadzi to do dużej efektywności energetycznej.

Czy możesz ponownie użyć podgrzanej wody? Nie jestem tego taki pewien, ponieważ nie chcesz, aby woda osiągnęła zbyt wysoką temperaturę, ponieważ straci ona swoją efektywność w chłodzeniu serwerów.

— Antoine Benkemoun
źródło

0

LRZ ma duży klaster HPC chłodzony ciepłą wodą, a ten rodzaj odzysku ciepła odpadowego.

SuperMUC wykorzystuje nową, rewolucyjną formę chłodzenia ciepłą wodą opracowaną przez IBM. Aktywne komponenty, takie jak procesory i pamięć, są bezpośrednio chłodzone wodą, która może mieć temperaturę na wlocie do 40 stopni Celsjusza. „Wysokotemperaturowe chłodzenie cieczą” wraz z bardzo innowacyjnym oprogramowaniem systemowym obiecuje obniżyć zużycie energii przez system. Ponadto wszystkie budynki LRZ będą ogrzewane ponownie wykorzystując tę energię.

Więcej informacji na http://www.lrz.de/services/compute/supermuc/systemdescription/

— physicsgeekn
źródło