Bộ trao đổi nhiệt của trung tâm dữ liệu: Tại sao làm mát là chiến trường mới

Vấn đề mà các trung tâm dữ liệu không nhận ra nhanh đến thế

Một chiếc giá từng tiêu thụ 20 kilowatt giờ đây thường tiêu thụ được vài trăm kilowatt. Các cụm đào tạo AI và máy chủ dày đặc GPU tạo ra tải nhiệt mà điều hòa không khí thông thường không bao giờ được chế tạo để hấp thụ và ngành công nghiệp đã phản ứng bằng cách chuyển sang làm mát bằng chất lỏng, gần như chỉ sau một đêm, làm mặc định thay vì ngoại lệ.

Những con số cho thấy tốc độ này đang di chuyển như thế nào. nghiên cứu thị trường gần đây đặt thị trường làm mát bằng chất lỏng cho trung tâm dữ liệu toàn cầu gần 6,65 tỷ USD vào năm 2025, trên đà đạt 29 tỷ USD vào năm 2033. Các nhà phân tích khác đưa con số năm 2026 thậm chí còn cao hơn, được thúc đẩy gần như hoàn toàn bởi AI và khối lượng công việc tính toán hiệu năng cao. Cho dù bạn tin tưởng vào ước tính nào thì hướng đi đều giống nhau: làm mát đã âm thầm trở thành một trong những hạng mục vốn lớn nhất trong thiết kế trung tâm dữ liệu hiện đại.

Vị trí thực sự của bộ trao đổi nhiệt trong giá làm mát bằng chất lỏng

Làm mát bằng chất lỏng không loại bỏ bộ trao đổi nhiệt khỏi hình ảnh. Nó nhân lên số lượng mà một cơ sở cần. Ở trung tâm của hầu hết các kiến ​​trúc là bộ phận phân phối chất làm mát, hay CDU - thành phần lưu thông chất làm mát đến giá đỡ và thải nhiệt đó đi nơi khác.

Hai thiết kế chiếm ưu thế. CDU từ lỏng sang lỏng truyền nhiệt giữa hai vòng riêng biệt, dựa vào nước làm lạnh của cơ sở để mang nhiệt đi. CDU chuyển hóa chất lỏng sang không khí giải quyết vấn đề tương tự đối với các cơ sở không có hệ thống ống nước lạnh: chúng kéo không khí xung quanh vào thiết bị, chạy qua lõi chuyển hóa chất lỏng sang không khí và xả không khí ấm trở lại phòng.

Loại thứ hai đó là loại thú vị dành cho những ai đã dành nhiều năm xây dựng các lõi nhỏ gọn, mật độ vây cao cho xe cộ và máy móc công nghiệp. Loại bỏ một lượng nhiệt lớn từ vòng chất lỏng vào không khí xung quanh, bên trong diện tích nhỏ nhất có thể, với mức giảm áp suất tối thiểu, không phải là một vấn đề kỹ thuật mới. Gần như chính xác, đó là vấn đề mà ngành công nghiệp này giải quyết hàng ngày đối với các hệ thống thủy lực, máy nén và hệ truyền động - chỉ ở một quy mô khác.

Tại sao thị trường này là một loại chiến trường khác

Sẽ là sai lầm nếu coi đây là sản phẩm tương tự được bán cho khách hàng mới. Một số điều khiến việc làm mát trung tâm dữ liệu trở thành một vấn đề thực sự khó khăn hơn.

• Độ tin cậy là tuyệt đối - giá đỡ AI được điều chỉnh hoặc tắt có thể tốn nhiều chi phí hơn trong vài phút so với chi phí do sự kiện ngừng hoạt động của máy trong một tuần
• Hóa chất làm mát được kiểm soát chặt chẽ, với giới hạn ô nhiễm gần với ngành hàng không vũ trụ hơn là làm mát công nghiệp thông thường
• Mật độ năng lượng của tủ rack không ngừng tăng lên, do đó, một thiết kế đi đầu xu hướng ngày nay có thể có kích thước nhỏ hơn trong vòng mười tám tháng
• Đó là bán cơ sở hạ tầng, không phải bán máy móc - người mua nghĩ theo hàng, phòng và megawatt chứ không phải đơn vị trên mỗi chiếc xe

Các nhà cung cấp giải pháp quản lý nhiệt lâu đời đã nhận thấy cơ hội và đang tích cực mở rộng các dòng sản phẩm trung tâm dữ liệu của mình, cạnh tranh về chứng nhận, phạm vi công suất và tốc độ phản hồi kỹ thuật thay vì chỉ về giá cả. Thanh cạnh tranh đó sẽ chỉ tăng lên khi mật độ giá đỡ tiếp tục tăng lên.

Lợi thế của tấm nhôm không ai nói đến

Hầu hết hoạt động có thể nhìn thấy trong việc làm mát trung tâm dữ liệu ngày nay đều tập trung vào công nghệ tấm và vỏ và ống - các thiết kế từ lỏng đến lỏng được xây dựng cho các vòng nước lạnh lớn. Người ta ít chú ý hơn đến khía cạnh chất lỏng-không khí của phương trình, đó chính xác là nơi công nghệ trao đổi nhiệt tấm nhôm đã có nhà tự nhiên rồi.

Một thiết kế tốt lõi vây nhôm làm mát bằng không khí cung cấp chính xác những gì CDU chuyển từ chất lỏng sang không khí cần: diện tích bề mặt cao trên một đơn vị thể tích, trọng lượng thấp và khả năng thải nhiệt mạnh ở mức giảm áp suất có thể kiểm soát được. Đây chính là những đặc tính tạo nên bộ tản nhiệt dạng tấm dẫn nhiệt cao hiệu quả trong các ứng dụng công nghiệp và di động có yêu cầu cao, đồng thời chúng chuyển trực tiếp sang làm mát ở cấp giá đỡ và cấp hàng trong các phòng dữ liệu không được cấp nước lạnh.

Nguyên tắc kỹ thuật đằng sau việc định cỡ và lựa chọn các lõi này — cân bằng mật độ vây, giảm áp suất phía không khí và hiệu suất nhiệt so với diện tích cố định — được đề cập sâu hơn trong phần này. hướng dẫn thực tế về thiết kế và định cỡ bộ trao đổi nhiệt dạng tấm . Các nguyên tắc tương tự áp dụng cho bộ làm mát máy móc xây dựng cũng được áp dụng ở đây; chỉ có thanh độ tin cậy và thành phần hóa học của chất làm mát thay đổi.

Cần những gì để thực sự cạnh tranh ở đây

Các trung tâm dữ liệu sẽ không thay thế máy móc xây dựng, thiết bị nông nghiệp hoặc làm mát ô tô như cốt lõi trong hoạt động kinh doanh của hầu hết các nhà sản xuất bộ trao đổi nhiệt — không phải trong thời gian tới. Nhưng coi đây như thị trường của người khác là một sai lầm thực sự đối với những ai đã chế tạo lõi truyền chất lỏng sang không khí nhỏ gọn, hiệu suất cao.

Con đường đi vào không phải là phát minh lại công nghệ. Đó là việc điều chỉnh các quy trình chất lượng và thiết kế hiện có để đáp ứng tiêu chuẩn chứng nhận chặt chẽ hơn, các yêu cầu chặt chẽ hơn về khả năng tương thích chất làm mát và động thái bán hàng được xây dựng dựa trên công suất ở cấp hàng và cấp phòng thay vì đơn đặt hàng theo từng đơn vị. Các nhà sản xuất thực hiện điều chỉnh đó sớm sẽ có vị trí tốt nhất để chiếm được thị phần vẫn đang tăng trưởng nhanh hơn hầu hết các phân khúc khác trong lĩnh vực quản lý nhiệt hiện nay.