Los centros de datos son la columna vertebral de la era digital y alimentan nuestro mundo en línea. Sin embargo, el rápido avance de la tecnología ha provocado un aumento exponencial de las cargas de calor de los centros de datos, lo que hace que la refrigeración sea una preocupación apremiante. En respuesta a este desafío, han surgido tecnologías de refrigeración innovadoras, incluida la refrigeración de líquido a chip, los sistemas de refrigeración del intercambiador de calor de la puerta trasera y la refrigeración por inmersión. Estas soluciones de vanguardia tienen como objetivo lograr una refrigeración eficiente y eficaz, minimizando al mismo tiempo el consumo de energía y maximizando el ahorro de costes.

En este artículo presentaremos tres soluciones de refrigeración para abordar la disipación de calor en hardware y centros de datos:

Refrigeración de líquido a chip
Refrigeración del intercambiador de calor de la puerta trasera
Enfriamiento por inmersión

Explicación de la tecnología de refrigeración de líquido a chip

La tecnología de refrigeración de líquido a chip es un enfoque revolucionario para la refrigeración de centros de datos. Implica hacer circular un líquido refrigerante directamente sobre los componentes generadores de calor de los servidores, disipando el calor de manera eficiente. Este método elimina la necesidad de sistemas tradicionales de refrigeración por aire, que pueden ser menos eficientes y generar un mayor consumo de energía.

Los sistemas de refrigeración de líquido a chip suelen consistir en una red de microcanales integrados dentro de un disipador de calor, que está en contacto directo con los chips del servidor. El líquido refrigerante, normalmente un fluido dieléctrico o una mezcla de agua y aditivos, fluye a través de estos microcanales absorbiendo el calor generado por las virutas. Luego, el líquido transfiere el calor a un intercambiador de calor, donde se disipa al medio ambiente.

La principal ventaja de la tecnología de refrigeración de líquido a chip es su eficiencia de refrigeración superior. Al apuntar directamente a la fuente de calor, puede eliminar eficazmente el calor de los servidores, manteniendo temperaturas de funcionamiento óptimas. Esto permite que los centros de datos funcionen con mayores densidades de energía sin riesgo de estrangulamiento térmico o sobrecalentamiento. La refrigeración líquida también permite diseños de servidores más compactos, ya que elimina la necesidad de grandes disipadores de calor y ventiladores.

Otro beneficio de la refrigeración de líquido a chip es su potencial de ahorro de energía. Al eliminar la necesidad de sistemas tradicionales de refrigeración por aire, que consumen cantidades significativas de energía, los centros de datos pueden reducir su consumo general de energía. Además, la refrigeración líquida permite el uso de temperaturas ambiente más altas, lo que reduce aún más los requisitos de energía. En general, la tecnología de refrigeración de líquido a chip ofrece una solución más sostenible y eficiente para la refrigeración de centros de datos.

Explicación de los sistemas de refrigeración del intercambiador de calor de la puerta trasera

Los sistemas de refrigeración del intercambiador de calor de la puerta trasera proporcionan un enfoque alternativo a la refrigeración líquida. En lugar de hacer circular un líquido refrigerante directamente sobre los chips, estos sistemas utilizan una unidad intercambiadora de calor conectada a la parte posterior de los bastidores de servidores para absorber y eliminar el calor.

Un intercambiador de calor de puerta trasera consta de una serie de serpentines o placas intercambiadoras de calor, que están en contacto directo con el aire caliente expulsado por los servidores. A medida que el aire caliente pasa a través del intercambiador de calor, transfiere su calor a un circuito de enfriamiento separado, que generalmente contiene agua fría o un refrigerante. Este fluido enfriado luego circula de regreso al intercambiador de calor, donde absorbe más calor del escape del servidor. El fluido ahora calentado se dirige luego a una torre de enfriamiento u otro sistema de rechazo de calor, donde el calor se disipa al medio ambiente.

Una de las principales ventajas de los sistemas de refrigeración con intercambiador de calor de puerta trasera es su facilidad de implementación. Estos sistemas se pueden adaptar a los racks de servidores existentes, lo que los convierte en una solución de refrigeración rentable para los centros de datos que desean mejorar su eficiencia de refrigeración sin cambios significativos en la infraestructura. Los intercambiadores de calor de las puertas traseras también proporcionan enfriamiento localizado, dirigiéndose directamente al aire caliente de escape, lo que puede resultar en una eliminación de calor más eficiente.

Otro beneficio de los sistemas de refrigeración con intercambiador de calor de puerta trasera es su capacidad para recuperar el calor residual. El fluido calentado del intercambiador de calor se puede reutilizar para otras aplicaciones, como calefacción de espacios o generación de agua caliente, lo que aumenta aún más la eficiencia energética general del centro de datos. Esta capacidad de recuperación de calor puede contribuir a importantes ahorros de costos y beneficios ambientales.

Explicación de la tecnología de enfriamiento por inmersión

La tecnología de enfriamiento por inmersión adopta un enfoque único para el enfriamiento de centros de datos al sumergir los servidores en un fluido dieléctrico, que disipa el calor de manera rápida y uniforme. Este método elimina por completo la necesidad de sistemas de refrigeración tradicionales, ya que el líquido conduce directamente el calor lejos de los componentes del servidor.

En un sistema de enfriamiento por inmersión, los servidores se colocan en recintos especialmente diseñados llenos de un fluido dieléctrico, como aceite mineral o hidrocarburo sintético. El fluido rodea completamente los servidores y hace contacto directo con todos los componentes, incluidos los chips, los módulos de memoria y las fuentes de alimentación. A medida que los servidores funcionan, el calor generado se transfiere al fluido, que lo aleja de los componentes.

Una de las principales ventajas de la tecnología de enfriamiento por inmersión es su excepcional eficiencia de enfriamiento. Al sumergir los servidores en un fluido refrigerante, el calor se puede disipar de forma más eficaz en comparación con los métodos tradicionales de refrigeración por aire o líquido. Esto permite que los centros de datos alcancen temperaturas de funcionamiento más bajas y mantengan un rendimiento constante, incluso bajo cargas de trabajo pesadas. El enfriamiento por inmersión es particularmente beneficioso para aplicaciones informáticas de alto rendimiento, donde mantener bajas temperaturas es crucial para un rendimiento óptimo.

Otra ventaja de la refrigeración por inmersión es su potencial de ahorro de espacio. Como los servidores están sumergidos en el líquido refrigerante, no hay necesidad de espacio adicional para unidades de aire acondicionado o intercambiadores de calor. Este diseño compacto permite mayores densidades de servidores, maximizando la utilización del espacio del centro de datos.

Además, la tecnología de enfriamiento por inmersión ofrece una excelente reducción de ruido. Sin necesidad de ventiladores u otros mecanismos de refrigeración, los servidores pueden funcionar de forma silenciosa o con niveles de ruido significativamente reducidos. Esto puede resultar particularmente ventajoso en entornos de oficinas o centros de datos ubicados en áreas urbanas.

Conclusión

Como se analiza en este artículo, las tecnologías de refrigeración de líquido a chip, refrigeración del intercambiador de calor de la puerta trasera y refrigeración por inmersión se esfuerzan por mejorar la refrigeración en entornos de alta densidad y/o carga de trabajo intensa. Su elección en la implementación de tecnología dependerá del presupuesto, los requisitos técnicos y comerciales, los compromisos de SLA y la disponibilidad y soporte para la implementación de tecnología.