9 декабря 2016 в 23:34

Дно океана как эффективный метод охлаждения оборудования



Эксперты из Национального института информатики США предложили охлаждать серверное оборудование, погружая его под воду. В общем-то, эта команда неоригинальна, поскольку первыми погрузили миниатюрный вычислительный центр представители корпорации Microsoft. Но в США рассматривают возможность охлаждения на дне океана не маленького вычислительного центра, а целого ДЦ. Наверное, это даже не самый необычный способ охлаждения оборудования — ведь сейчас для этой цели используют и минеральное масло, и воду и даже жидкий гелий.

Под воду ДЦ решено погрузить по той простой причине, что ее, воды, в океане много. И чем глубже, тем она холоднее. Сейчас, с увеличением количества оборудования в дата-центрах и постоянного повышения его производительности, энергии на системы охлаждения уходит все больше. А поскольку информации генерируется с каждым годом не просто много, а очень много, то и количество дата-центров для ее хранения и обработки будет расти. Следовательно, будут увеличиваться и затраты на поставки энергии, в частности, для систем охлаждения.

Греем, греем, нагреваем


Сейчас увеличивается не только количество дата-центров, оборудования в них, но и плотность размещения оборудования в серверных стойках. Соответственно, тепловыделение растет, и требуется найти максимально эффективную схему рассеивания тепла. Это — одна из приоритетных задач операторов дата-центров.

Если раньше тепловыделение компьютерной техники было очень малым (вспомним Commodore, ZX Spectrum), то сейчас этот показатель возрос многократно. Без радиаторов и разнообразных схем теплоотвода оборудование функционировать просто не может — процессоры и прочие элементы серверов греются очень сильно.

Поэтому нужны более эффективные системы охлаждения, по этой причине операторы и используют воду, минеральное масло, воздух и все прочие теплоносители и хладагенты, пробуя найти «золотую середину» в охлаждении оборудования. Но проблема здесь общая для всех систем — нужен подвод энергии, и ее, энергии, тратится много, какой бы эффективной система охлаждения бы ни была. Конечно, в некоторых регионах можно использовать фрикулинг, но и здесь без электричества не обойтись.

Интеграция с природой


Небольшая или среднего размера компания вынуждена использовать либо мощности стороннего дата-центра, либо строить свой, причем выбор места его создания не так уж и велик. Это транснациональные корпорации вроде Google, Facebook, Amazon могут строить дата-центры чуть ли не в Лапландии. А обычным компаниям такая роскошь непозволительна.

Что касается корпораций, то некоторые из них присмотрели Исландию в качестве региона, где можно без проблем строить дата-центр с системой фрикулинга. Внешний воздух здесь практически всегда прохладен и чист, поэтому особых затрат для охлаждения не требуется.

Те же корпорации используют отводимое от ДЦ тепло для обогрева близлежащих объектов: домов, где проживает персонал, школ и других объектов. Здесь мы видим двойную выгоду — утилизацию тепла и минимальный расход энергии на содержание системы охлаждения дата-центра.

Но ведь в той же Исландии живет всего несколько сотен тысяч человек. А дата-центр должен обеспечивать доступ к своим ресурсам для десятков, сотен или даже миллионов людей, живущих в тысячах километров отсюда. И чем больше будет пользователей, чем более удаленным от цивилизации будет дата-центр, тем большими могут быть задержки. Чтобы этого избежать, ДЦ в некоторых случаях приходится строить рядом с мегаполисами.

Еще один способ — тот, о котором говорилось выше. Погружение серверов и целых ДЦ в морскую пучину. Здесь тоже возникают сложности: морская вода — очень агрессивная среда. С увеличением глубины растет давление. Следовательно, оборудование должно быть очень хорошо защищено.

Но выход есть


Да, исследователи из Национального института информатики США обнаружили свет в конце тоннеля. Они долгое время проводили эксперименты с методами охлаждения оборудования путем погружения его под воду без герметичных корпусов и прочего сопутствующего оборудования. Их решение — специальное гидрофобное покрытие, которое позволяет специально сконструированным серверам под водой. Причем в этом случае нет ни риска короткого замыкания, ни угрозы перегрева оборудования.


Исследователи использовали для тестов ASRock Mini-ITX

Исследователи во главе с Мичихиро Коибучи и Казуки Фудзивара сначала испробовали покрытие на базе эпоксидной смолы. В этом случае они потерпели неудачу, поскольку покрытие такого рода было очень неравномерным. Второй эксперимент базировался на идее использования алюминиевого корпуса, покрытого водонепроницаемым герметиком. Снова ничего не получилось — вода нашла себе лазейку.

После ряда неудач исследователям повезло. Они опробовали химическое соединение, которое называется параксилол, и все получилось. Это вещество, в газообразном состоянии, специалисты использовали для обработки поверхности корпусов оборудования. Оказалось, в этом случае покрытие наносится равномерно. Параксилол быстро застывает, формируя полностью гидрофобное покрытие толщиной в десятую долю миллиметра. Этого оказалось достаточно для того, чтобы оборудования работало под водой без всяких проблем.

Конечно, говорить о погружении такого оборудования на глубину в десятки метров не приходится, но в течение трех месяцев материнская плата с параксилоловым покрытием работала в воде без проблем. После этого устройства начали пробовать погружать в океан. Эксперимент оказался успешным на половину: часть оборудования продолжало работать, часть — нет, причина — влияние разнообразных живых существ. Каким-то образом некоторые животные повреждали водонепроницаемый слой.

Сейчас эксперименты специалистов продолжаются. Кроме того, авторы работы изучают возможность использования энергии прибоя и приливов для обеспечения оборудования энергией. В этом случае можно говорить о почти полной автономности систем. Конечно, до практической реализации идеи еще далеко, но вероятность того, что она окажется успешной, есть.
Автор: @itNews
King Servers
рейтинг 222,91
Хостинг-провайдер «King Servers»

Комментарии (16)

  • +2
    > Дно океана как эффективный метод охлаждения оборудования

    или просто: Давайте подогреем океан!
    • 0
      А если подвезут картошку, морковку и лук, то получится хорошая уха :)
    • 0
      Мне интересно за что минусы? Мое сообщение было по теме и это не был троллинг.

      Датацентры на суше производят огромное количество тепла. Вот только если на суше эту тепловую энергию используют для обогрева и т.д., то в на дне океана вся эта тепловая энергия будет уходить на подогрев океана.
      Один небольшой ДЦ без проблем сможет подогреть близлежащие воды на пару градусов.
      • 0
        Стоячую воду — да, сможет.
      • 0
        А как солнце то подогревает воду! А если уже месяц безоблачно? А вода сохраняет тепло отданное ДЦ навсегда?
        • +3
          И если география в школе не врала, то испаряемая вода образует облака, т.е. месяц безоблачно над океаном просто быть не может.
          Да и в целом вы путаете техногенные и природные процессы.

          Логично, что тело будет рассеиваться и казалось бы, ничего страшного не будет.
          С другой стороны: несколько гектаров океанического дна будет активно подогреваться серверами, что радикально изменит экосистему в регионе ДЦ. Что из этого будет? Черт его знает. Но еще ничего хорошего для природы от вмешательства человека еще не было.

          Принципиальной пользы для человечества (в отличии от добычи ископаемых и вырубки лесов) нету, ДЦ можно строить и на суше, а тепловую энергию переиспользовать. А вот на дне океана — это просто для уменьшения затрат и большей прибыли. Не хорошо это.
          • 0
            что радикально изменит экосистему в регионе ДЦ

            Рыба крупная оттуда уйдет. Она холодную воду любит, т.к. в ней больше растворенного кислорода и живности вообще больше. Но в целом это нанесет не бОльший вред, чем сброс теплой воды в океан какой-нибудь электростанцией.
      • 0
        Теплоемкость океана в тысячи раз больше теплоемкости атмосферы. Поэтому, ваши опасения — пустой звук.
  • +2

    Третий раз же о проекте от МС.


    https://habrahabr.ru/company/ua-hosting/blog/277703/
    https://habrahabr.ru/company/ua-hosting/blog/282754/


    А погружение компонент без корпуса вообще выглядит очень странной затеей.

    • 0
      Я уверен, что это крайность. Всё равно ДЦ будут погружать в непроницаемых корпусах, но зато это гидрофобное покрытие в случае протечки даёт фору минимум в пару месяцев — за это время можно вытащить и починить весь корпус.
    • –1
      Все это выглядит красиво только в теории. А при попытке заменить память/процессор или до установить что-либо будут проблемы.
      • +1
        Зато персонал будет полностью погружен в работу.
  • +1
    Можно кстати город построить на дне океана. И пускать туда тех, кто устал от рамок морали общества. Чтобы художник мог быть художником, а инженер — инженером. Ну и назвать город можно «Радость» или еще лучше «Восторг»
    • 0
      Лучшее название для города на дне океана — Bikini Bottom.
  • 0
    Насколько я помню, оперный театр в Сиднее использует подобную технологию, нагревающиеся блоки кондиционеров погружены в океан.
    Про горы молчу — не надо плавить ледники :)
  • 0
    которое позволяет специально сконструированным серверам под водой.

    … позволяет что??
    Пишу сюда из вредности, потому что ЛС никто не читает :)

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

Самое читаемое Администрирование