Иммерсионное охлаждение: достоинства и недостатки

Иммерсионное охлаждение — это разновидность охлаждения серверного оборудования, при котором вместо воздуха используются различные иммерсионные технические жидкости.

Принцип работы

Сервер или серверные компоненты погружают в диэлектрическую охлаждающую жидкость. Ввиду отсутствия электропроводности она вбирает в себя всё тепло, не повреждая при этом электронику. После этого иммерсионная жидкость остужается в состоянии покоя или в специальном резервуаре.

Подобная технология зародилась ещё в XIX веке, тогда трансформаторы стали охлаждать, погружая их в минеральное масло. Этот способ продолжает использоваться и в наши дни.

Виды охлаждающих смесей

Перечень диэлектрических жидкостей достаточно разнообразен, но условно их можно разделить на фторуглероды и масла. Последние, в свою очередь, подразделяются на минеральные, синтетические и силиконовые. Все они бывают однофазными и двухфазными.

Однофазная жидкость постоянна в своём состоянии и обладает высокой точкой закипания. Она циркулирует в резервуаре (может быть открытым) под воздействием или естественной конвекции, или при помощи насосов. При этом она никогда не достигает точки кипения. Её необходимо охлаждать через теплообменник.

Двухфазная жидкость требует использования герметичных резервуаров. Во время процесса охлаждения она испаряется, трансформируясь в газ. Сформировавшийся пар проходит этап охлаждения при помощи конденсатора, откуда поступает обратно в виде жидкости. Двухфазные жидкости имеют низкую точку кипения, примерно 60 °C.

Достоинства иммерсионного охлаждения

Перечень достоинств иммерсионного типа охлаждения серверных устройств и их компонентов:

• В отличие от воздушного охлаждения, иммерсионное более эффективно. Ввиду того, что такая система не оснащена движущимися кулерами и вентиляторами, серверное оборудование потребляет до 20% меньше электроэнергии.
• Можно увеличить производительность вычислительных устройств, разогнав их работу до максимальных скоростей без риска перегрева.
• Негорючесть диэлектрических жидкостей исключает потребность в использовании сложных систем огнетушения.
• Особенность конструктива такой системы позволяет равномерно охлаждать весь сервер полностью, а не только отдельные узлы. Это увеличивает срок эксплуатации оборудования.
• Большая теплоёмкость диэлектрической жидкости даёт возможность использовать этот тип охлаждения в отношении высокопроизводительных графических процессоров без риска их перегрева.
• Надёжность оборудования повышается, благодаря отсутствию загрязнения и запыления.
• Бесшумность.

Недостатки иммерсионного охлаждения

Несмотря на внушительный список достоинств, иммерсионное охлаждение не пользуется большой популярностью в центрах обработки данных как в России, так и за рубежом.

Потому что не всё так идеально, как может показаться:

• Утилизация тепла реализуется за счёт дополнительных теплообменников, дорогих и высокопроизводительных (стоимость электроэнергии повышается).
• Охлаждаться в жидкостной среде могут только твердотельные и гелиевые жёсткие диски.
• Архитектура серверных устройств предусматривает, в основном, воздушное охлаждение. Встаёт вопрос сохранения гарантии в случае использования иммерсионного типа.
• Отсутствует возможность «горячей замены» дисков.