Очередная система водного охлаждения для ИТ-оборудования была разработана в Университете Алабама в Хантсвилле, США. По результатом проведенные испытаний новой установки, исследовательская группа опубликовала материалы, в которых утверждается, что их запатентованная система охлаждения, если ее применить в масштабах США, может спасти миллиарды долларов владельцам ЦОД. Такой масштаб цифр порожден теми огромными затратами электроенергии, идущими на охлаждение сетевого оборудования, которые сейчас существуют в малых и тем более крупных дата-центрах.



И ранее были разработки в этом направлении — про новаторские способы охлаждения ЦОД, которые могли бы избавить дата-центры от вездесущих вентиляторов. Сам метод конечно же не нов, и базируется на принципах схожих с уже применяющимися — погружением оборудования в жидкость. Напомню, для этого применяется агент 3M Novec, что представляет собой: не токсичную для человека, инертную для оборудования и при этом с хорошими характеристиками теплопередачи. Но все же исследователи пошли немного по другому пути.



«На данный момент в дата-центрах шумно и излишне холодно. Тем не менее, я не теряю надежды, что такая ситуация не будет вечна и если над проблемой работают такие талантливые исследователи как наши, то мы обязательно добьемся успеха», — сказал доктор Джеймс — член Университета, а также руководитель исследовательской групи, которая собственно и разработала новый способ охлаждения процессора компьютера с помощью жидкости.

В пресс-релизе исследовательской группы указано — «Запатентована пассивная система охлаждения для компьютерных процессоров, которая поможет сэкономить потребителям на энерго затратах более чем $6.3 миллиарда в год, в сравнении с компьютерами, что охлаждаются вентиляторами». Из самого названия становится очевидна суть изобретения, сотрудники института сделали ставку на отвод тепла не от всего оборудования, которе почти не генерирует тепла, а обратили все внимание на главного виновника — процессор. В качестве жидкости теплообменника был выбран не известный нам уже продукт Novec, а Fluorinert Electronic Liquid FC-72 — «диэлектрическая, термически и химически стабильная жидкость, идеально подходящая для циркулирования в одно- и двуфазных, низкотемпературных, теплоотводящих системах».



Пассивное охлаждение



Казалось бы чего ж тут удивительного? Подобных решений пруд-пруди, но не будьте поспешными в своих оценках, ведь главная изюминка системы в том, что для ее функционирования абсолютно не требуется электроэнергия. Пассивное охлаждение стало возможным из-за уникальных характеристик агента теплопередачи — Fluorinert FC-72. Процесс отвода тепла заключается в нескольких простых этапах на которых акцентировал внимание доктор Джеймс, и так:

• тепло от процессора компьютера испаряет и преобразуется в пар Fluorinert;
• пар легче и движется вверх к теплообменнику;
• FC-72 передает свою тепловую нагрузку на теплообменник, который в свою очередь, передает тепло в окружающую среду.
• отвод тепла принуждает FC-72 конденсироваться в жидкость, которая стекает в накопительную емкость нижней части теплообменника;
• из емкости, жидкость FC-72 подходит к процессору, где весь цикл повторяется.

Система успешно была протестирована на процессоре: Intel Pentium 4 и Core i3

Пассивное охлаждение vs охлаждения вентилятором



Нгиен — студент выпускник, провел эксперименты с использованием испытательной установки чтобы собрать данные для своей магистерской диссертации. Он сравнил пассивное охлаждение с использованием FC-72 с твердотельный пассивным охлаждением, где процессор имеет тесный контакт с металлическим радиатором, как это бывает в наиболее распространенных систем с воздушным охлаждением. Нгиен проводил сбор данных на протяжении 12-часов при максимальной нагрузке процессора, используя все три метода: воздушное охлаждение, погружение системы в 3M Novec и разработанный метод университетскими сотрудниками. В диссертации Нгиен, после анализа данных и их сравнения пришел к выводу — все три способа охлаждения показали отличные результаты стабилизируя температуру процессора на приемлемом уровне на протяжении всего периода испытаний.



Сегодня процессоры имеют диапазон рабочих температур от 50^оС до 90^оС. Эксперименты Нгиена показали, что охлаждающая система, на основе жидкости FC-72, смогла поддерживать температуру испытуемого процессора на уровне 56^оС. Нгиен позже объяснил, почему именно он лично считает новую разработку такой «крутой», — «В ХХI-веке технологического прогресса и инновационных материалов, использование вентиляторов это уже архаизм. Да и посудите сами сам принцип прекрасен — снимая этот шумящий, создающий вибрации и клубы пыли ненадежный механизм, мы получаем исключительно экономию!».

Не смотря на несколько странный вид приведенной системы, не стоит забывать о высоком уровне гибкости всей системы. Благодаря жидкостному агенту все компоненты радиатора можно видоизменять под каждую конкретную платформу на которую его будут устанавливать.

Другие потенциальные области применения

В пресс-релизе, исследовательская группы, также широко было представлено альтернативное применение новой жидкости и самого принципа пассивного охлаждения, процессор тут стал лишь наиболее ярким примером. К слову, профессор Смит указал на то, что охлаждение силовых транзисторов, будет хорошим кандидатом для пассивного жидкостное охлаждение, добавив, что — «Везде, где вы работаете с высокой мощность сконцентрированной на малой площади, данная разработка сможет быть использована в роли теплоотвода, если не первого, так значит второго уровня, тем самым жидкость FC-72 является потенциально весьма затребованной не только в ИТ, но и для решения целого ряда других задач, на данный момент, все еще весьма энергозатратных».