Denne artikkelen er produsert og finansiert av Sintef - les mer.
Derfor bør datamaskinene dyppes i væske
Kjøling av store datamaskiner spiser av verdens energiforbruk. Med bruk av væske i stedet for luft kan vi spare store mengder energi og samtidig produsere varme.
Kjøling av datamaskiner med væske kan være svaret for at vår digitale transformasjon kan skje uten for store energitap. OBS: Ikke gjør dette hjemme!(Foto: Alamy)
Datamaskiner produserer varme og må kjøles ned for kunne gjøre optimale beregninger og ikke ta skade. Hele 30–50 prosent av energimengden som brukes i datasentrene går med til dette.
Kjøling av datamaskiner har dermed blitt en av de store miljøsynderne, ikke minst på grunn av utviklingen innenfor digitalisering og kunstig intelligens.
Kjøling med væske kan være en alternativ løsning for de store datasentrene.
– Hovedårsaken er at væsker leder varme 10 til 20 ganger bedre enn luft. Det er også lettere å holde på varmeenergien som blir samlet opp. Energien kan lagres eller tas i bruk for eksempel i fjernvarmeanlegg, sier SINTEF-forsker Paul Roger Leinan.
To alternativer for væskekjøling
Væskekjøling av datamaskiner skjer i hovedsak på to måter: enten ved direkte kjøling av enkelte deler med vann, eller ved kjøling gjennom nedsenking av hele datamaskinen.
Ved direkte kjøling konsentreres kjøleeffekten der den trengs mest. Det foregår som oftest i en lukket krets med vann. Dette er både billig og best når det gjelder varmeoverføring.
Ulempene er at systemet er komplekst, at det er fare for lekkasjer og at restene av komponentene i datamaskinen må kjøles ned med andre metoder, som luftkjøling.
Kjøling ved nedsenking gir andre muligheter. Her blir hele datamaskinen eller de elektriske komponentene senket ned i et bad av kjølevæske, som så strømmer over og gjennom dem.
– Med denne metoden brukes det en kjølevæske som ikke leder strøm, også kalt dielektrisk væske. Fordelen med det er at alle komponentene i datamaskinen kjøles ned med samme system, forteller Leinan.
Med nedsenkningskjøling blir hele datamaskinen eller de elektriske delene senket ned i et bad av oljebasert væske.(Foto: Coolblock by Synapsecom)
Mest mulig effektiv kjøling
Kjøling med væske er ikke en ny teknologi, men siden dagens datamaskiner og serverparker er så kraftige, har teknologien fått en ny vår.
Som del av EU- prosjektet MODERATOR, jobber SINTEF nå med kjøling ved nedsenking. Ved hjelp av matematiske verktøy for simulering, laboratorieforsøk og avanserte teknikker blir teknologien beregnet og målt.
– Vi har vist med beregninger hvordan man kan oppnå jevn flyt av kjølevæske gjennom hele tanken, slik at alle delene i datamaskinen får nok kjøling, sier Leinan.
– Vi har også testet systemer som kan måle både lave hastigheter på væskestrømmen og små temperaturendringer. Dette gjør at vi kan teste kjøleløsninger veldig nøyaktig.
Varmen kan brukes til andre formål
Ved væskekjøling går varmen fra datamaskinen over i væsken og blir så transportert med den ut av kjøletanken. Der kan den frigis, lagres eller sendes videre.
– Temperaturen fra slike sentere, 50–70 grader, er veldig anvendelig for oppvarming av bygninger og noen typer industri og anlegg. Den lave temperaturen gjør at varmen kan transporteres langt eller lagres lenge, med lite varmetap og behov for isolasjon.
Annonse
Per i dag er kjøling ved nedsenking mest relevant for små og mellomstore datasentre. Grunnen er at teknologien kan tas i bruk av disse sentrene kun med små tilpasninger. Varmen som avgis fra kjølingen kan også lettere kan brukes av andre.
Kombinere begge teknologiene?
Forskerne fant at de mest lovende løsningene sannsynligvis vil være å kombinere prinsipper fra både direktekjøling av enkeltdeler og fra kjøling ved nedsenking.
– Det er mange komponenter i datamaskinene som trenger kjøling, men noen av delene trenger betydelig mer kjølekraft enn andre. Dette gjelder for eksempel prosessorene som utfører beregningene i en datamaskin, sier Leinan.
Det er også viktig å velge riktige materialer for innmaten i serverne. Kjøleoljen kan nemlig løse opp enkelte plastmaterialer, noe som kan redusere levetid på deler i serverne, ifølge forskerne bak studien.
Framtidens behov for datakraft
Kunstig intelligens vil føre til en økning på 165 prosent i strømbehovet til datasentre innen 2030 (ABB)
Strømforbruket til datasentre er forventet å mer enn dobles innen 2030 (Nature)
I 2024 ble omtrent 1,5 prosent av verdens totale strømforbruk brukt i datasentre (Nature)
Innen 2030, kan datasentre i USA stå for opptil 9 prosent av all elektrisitet som produseres i USA (EPRI)
I dag går 30 til 50 prosent av energien som brukes av datasentre til kjøling (ABB, McKinsey)
