Quali sono le tecnologie di raffreddamento dei server?

Con lo sviluppo dei data center ad alte prestazioni e del cloud computing, anche i server di rete devono affrontare il problema del carico e della centralizzazione. Questo comporta indubbiamente delle sfide per il raffreddamento dei server, ma allo stesso tempo promuove lo sviluppo e il progresso della tecnologia di raffreddamento in una certa misura. Esistono diverse tecnologie di raffreddamento moderne. Diamo uno sguardo allo sviluppo e all'applicazione della tecnologia di raffreddamento dei server.

Evoluzione della tecnologia di raffreddamento dei server

Nel corso degli anni, la tecnologia di raffreddamento dei server si è sviluppata ed evoluta, passando attraverso tre fasi.

Periodo di germogliazione: All'incirca dal 1965 al 2000, lo sviluppo dei computer mainframe e dei server di rete era agli albori, per cui la tecnologia tradizionale di raffreddamento ad aria era il punto di riferimento. Tuttavia, all'epoca era già comparsa la tecnologia di raffreddamento a liquido, consistente principalmente nell'inserire i componenti elettronici in un liquido di raffreddamento non conduttivo. Il costo della dissipazione del calore era piuttosto elevato a causa della limitata tecnologia di fabbricazione dei materiali.

Periodo di maturazione: All'incirca tra il 2001 e il 2009, con l'affermarsi dell'era di Internet, la richiesta di server di rete ha iniziato ad aumentare e i requisiti di raffreddamento sono diventati sempre più elevati. Le tradizionali tecnologie di raffreddamento ad aria e a liquido non potevano più essere soddisfatte, per cui è comparsa la tecnologia di controllo intelligente per le ventole.

Periodo di sviluppo ad alta velocità: Dal 2010, lo sviluppo del cloud computing e dei data center ha reso necessario collocare i server in uno spazio limitato e la dissipazione del calore è diventata una priorità assoluta. In questo periodo, la tecnologia di controllo intelligente e i nuovi materiali per la dissipazione del calore, che sono al centro dell'attenzione del team IT, hanno portato nuova vitalità al settore della dissipazione del calore.

Perché il raffreddamento dei server è importante

È fondamentale mantenere il server a temperature basse quando è in funzione. Temperature eccessive possono causare il blocco del server e, in casi gravi, la perdita di dati e l'interruzione del servizio. Esiste una soglia di temperatura che inizia a influire sulle prestazioni della rete di server quando la temperatura supera i 70 gradi Fahrenheit. A questo punto, anche il computer collegato al server avrà problemi con il sistema operativo. Se la temperatura continua a salire fino a un certo livello, causerà gravi problemi, come incendi, interruzioni di corrente, ecc.

Tipi di tecnologie di raffreddamento dei server

Nel continuo sviluppo ed esplorazione, sono emersi anche diversi tipi di tecnologie di raffreddamento dei server, tra cui il free cooling, il raffreddamento a liquido, il sensore termico, il controllo intelligente e il raffreddamento dell'armadio server.

Raffreddamento ad aria

Il raffreddamento ad aria, detto anche free cooling, ha lo scopo di guidare la direzione dell'aria, soffiando l'aria fredda verso l'elemento riscaldante o estraendo l'aria calda dall'elemento riscaldante per ottenere il raffreddamento del server. Esistono due modi specifici.

Il primo è la ventola. Innanzitutto, è necessario installare un gran numero di dispositivi di raffreddamento sulla scheda madre del server, quindi installare le ventole sopra e sotto l'armadio del server. Quando il dispositivo di raffreddamento dissipa il calore dei componenti elettronici, il calore viene asportato dal flusso d'aria generato dalla ventola, realizzando così il raffreddamento.

Il secondo è il condotto d'aria di raffreddamento. Il metodo principale consiste nel posizionare la copertura del condotto d'aria sui componenti elettronici della scheda madre del server, la sezione anteriore è collegata alla ventola per formare l'ingresso e l'estremità posteriore è posizionata sull'uscita d'aria posteriore della scheda madre per formare un'area di convezione. Allo stesso tempo, la parte di blocco, la parte di tenuta e la parte divisoria formano i corrispondenti condotti d'aria. Quando il calore si trova nel condotto d'aria, può essere trasportato dal flusso d'aria nel condotto d'aria.

Raffreddamento liquido

Il raffreddamento liquido si riferisce al metodo di convezione o conduzione del calore, principalmente attraverso l'immersione o il flusso di liquido per sottrarre calore al raffreddamento del server. Esistono due metodi comuni di raffreddamento liquido: l'immersione e il circuito di raffreddamento liquido.

Immersione: Il server viene caricato con un gran numero di refrigeranti liquidi, come gli idrocarburi fluorurati. I chip del server sono immersi nel refrigerante liquido. Del vapore si crea quando il refrigerante liquido e il condensatore portano via il calore dal chip. Il vapore circola con il refrigerante per sottrarre calore secondo un determinato circuito e, dopo il raffreddamento da parte del dissipatore di calore, diventa liquido e si fonde con il refrigerante.

Circuito di raffreddamento liquido: Gli elementi riscaldanti del server sono formati da un'unica unità e il calore viene dissipato attraverso il manicotto di raffreddamento ad acqua. Nella struttura del server sono presenti tubazioni fisse, una prima parte di ricezione del calore, una seconda parte di ricezione del calore e una pompa di grandi dimensioni. Il liquido di raffreddamento può essere fatto circolare in ogni monomero in modo indipendente e, dopo aver attraversato ogni parte dell'impianto, il calore viene trasferito al rivestimento. Infine, viene rilasciato nell'aria dalla dissipazione naturale del calore del rivestimento o dalla ventola di raffreddamento per completare il raffreddamento.

Sensore termico

Un sensore termico viene installato sul server e il calore viene trasferito all'esterno per ottenere l'effetto di raffreddamento del server. Il principio del sensore termico consiste nel trasferire il calore a oggetti a bassa temperatura, tra cui dissipatori di calore, piastre di raffreddamento e piastre di semiconduttori. Il semiconduttore utilizza due conduttori per formare un circuito. Quando passa una corrente continua, un'estremità viene utilizzata per rilasciare calore e l'altra per assorbirlo. Se la direzione della corrente viene invertita, anche l'assorbimento e il rilascio di calore si invertono.

Controllo intelligente

Il controllo intelligente consiste nell'utilizzare sensori per rilevare la temperatura e il carico all'interno del server, quindi ottenere informazioni sui parametri di temperatura attraverso il sensore, regolare il flusso di ventole o di refrigerante al circuito di controllo e realizzare un meccanismo di raffreddamento intelligente del server. Il principio di funzionamento è che quando la ventola di raffreddamento è in funzione, guida il flusso d'aria attraverso la CPU e gli altri componenti del server, e il controller controlla la ventola di raffreddamento per regolare la temperatura in base alle informazioni inviate dall'alimentatore e dal sensore di temperatura.

Raffreddamento dell'armadio del server

Il modo più semplice per raffreddare un server è lasciare spazio sufficiente per garantire un buon flusso d'aria tra i rack dei server. Il raffreddamento dei server avviene tramite ventole, pannelli di ventilazione installati nell'armadio o aria condizionata. La temperatura all'interno dell'armadio può essere influenzata dall'apertura della porta, dalle dimensioni e dal tipo di componenti. È quindi possibile scegliere un armadio per server con porta aperta o perforata con più spazio per ospitare un numero diverso di rack di server, mantenendo una distanza di almeno 1-2 pollici tra le apparecchiature e la parte anteriore e posteriore dell'armadio per ottenere l'aerazione.

Conclusioni

In sintesi, il problema del raffreddamento dei server è sempre stato un aspetto importante che merita grande attenzione. Anche lo sviluppo della tecnologia di raffreddamento è costantemente in linea con le esigenze dei server dei data center. Dal punto di vista attuale, le varie tecnologie per il raffreddamento dei server stanno diventando sempre più mature. È possibile progettare il raffreddamento dei server in base ai costi stimati e all'utilizzo effettivo.