L'approccio unico di HoMEDUCS per mantenere freschi i data center modulari

Joe Milano | 25 luglio 2023

Con il progresso dell’intelligenza artificiale e del 5G, le preoccupazioni relative alla privacy e la continua espansione dell’Internet delle cose, esiste una domanda sempre crescente di edge computing. I data center modulari stanno diventando sempre più popolari per soddisfare tale domanda, poiché possono essere distribuiti rapidamente in aree remote e integrare i data center fisici.

Tuttavia, uno dei problemi principali di tutti i data center è il consumo di energia e acqua (in particolare per il raffreddamento, che rappresenta fino al 40% del consumo energetico del data center), che li ha resi oggetto di notizie in prima pagina.

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Nel febbraio 2023, è stato rivelato che un data center di Google utilizza un quarto dell'acqua di una città dell'Oregon e, secondo uno studio del 2021 condotto da Virginia Tech, "Un quinto dell'impronta idrica diretta dei server dei data center proviene da un livello di acqua da moderatamente a elevato. bacini idrografici stressati." Gran parte di quest’acqua viene utilizzata per il raffreddamento evaporativo, il che diventa un problema nelle condizioni storiche di siccità sperimentate nel sud-ovest degli Stati Uniti.

Per i data center modulari, il raffreddamento è una questione particolarmente importante a causa degli spazi ristretti e della capacità di essere implementati in luoghi remoti che richiedono un raffreddamento ad immersione a base liquida utilizzando refrigeratori ad alto consumo energetico o raffreddamento evaporativo prelevato dalla rete idrica.

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A maggio, l'Agenzia per i progetti di ricerca avanzata sull'energia (ARPA-E) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha annunciato il programma COOLERCHIPS (Operazioni di raffreddamento ottimizzate per balzi in energia, affidabilità e iperefficienza del carbonio per i sistemi di elaborazione delle informazioni), che finanzia progetti per ridurre l'impatto ambientale. impatto dei data center sviluppando "tecnologie di raffreddamento altamente efficienti e affidabili".

L'obiettivo fondamentale del progetto, secondo il dottor Peter de Bock, direttore del programma COOLERCHIPS, è trovare "un percorso di trasformazione verso data center e computer più efficienti dal punto di vista energetico" come parte della speranza più ampia di ridurre le emissioni di carbonio per, come ha affermato il Segretario americano all'Energia Jennifer M. Granholm, "sconfiggere il cambiamento climatico e raggiungere il nostro futuro di energia pulita".

Un progetto finanziato che si dimostra particolarmente promettente per il raffreddamento dei data center modulari è il progetto Holistic Modular Energy-efficient Directed Cooling Solutions (HoMEDUCS) dell'Università della California di Davis.

Piuttosto che cercare di ottenere un raffreddamento migliore attraverso un singolo elemento o un semplice aggiornamento dei metodi di raffreddamento precedenti, il progetto HoMEDUCS implementa una serie di miglioramenti significativi all’intero sistema di raffreddamento modulare del data center, partendo dal principio di base di ciò che deve realmente essere raffreddato .

Data center HoMEDUCS in modalità operativa (per gentile concessione del team HoMEDUCS della UC Davis)

A differenza degli uffici con temperature confortevoli comprese tra 68 e 76 gradi Fahrenheit (20-24,4 gradi Celsius) – come raccomandato dall’OSHA – i chip dei computer tollerano temperature molto più elevate (158-176 gradi Fahrenheit/70-80 gradi Celsius). (Questo è un fatto che tutti noi impariamo dai laptop surriscaldati, che a volte causano gravi ustioni). I chip dei computer sono in grado di gestire temperature che, anche nelle giornate più calde, il sud-ovest degli Stati Uniti non raggiunge.

Concentrandosi su questa idea, il Dr. Vinod Narayanan, responsabile del progetto HoMEDUCS, afferma: "Se avete un chip di computer a 80 gradi Celsius, anche se avete un ambiente esterno a 40 gradi Celsius (104 gradi Fahrenheit)... quello [ differenza di temperatura] può essere utilizzato per allontanare il calore dal chip." Il progetto di raffreddamento di HoMEDUCS si concentra sull'estrazione e sulla dissipazione del calore dal chip nell'aria ambiente, iniziando con il raffreddamento a liquido diretto del chip.

HoMEDUCS utilizza un design della piastra fredda che differisce dagli altri design della piastra fredda per il suo esclusivo design del canale del fluido che si concentra su scale più piccole e geometria diversa che migliora il trasferimento di calore riducendo al contempo la caduta di pressione, riducendo così la potenza di pompaggio necessaria per il fluido della piastra fredda (glicole propilenico ).