Waterkoeling in het datacenter blijft doorgaans voorbehouden voor supercomputers, maar daar komt binnenkort verandering in. Lenovo lanceert onder de noemer ‘Neptune’ een aantal technologieën die waterkoeling meer mainstream moeten maken.
Hoewel water voor een betere warmteafvoer zorgt dan lucht, heeft het voorlopig nog geen doorbraak gemaakt in het datacenter. Luchtkoeling is nu eenmaal goedkoper en minder complex, en volstaat voorlopig voor de meeste bedrijven om de klus te klaren. Alleen in high performance computing (HPC) is waterkoeling al een vaste waarde, maar supercomputers maken slechts een klein deel van de datacentermarkt uit.
Door de opkomst van machine learning, big data analytics en virtualisatie wordt ook in het klassieke datacenter steeds krachtigere hardware geïmplementeerd. Dat betekent evenwel ook dat meer koeling nodig is. In de toekomst wordt het steeds minder efficiënt om daarvoor uitsluitend op lucht beroep te doen.
Neptune
Met Neptune denkt Lenovo dat het waterkoeling ook voor de rest van de datacentermarkt aantrekkelijk kan maken. Het gebruikt daarvoor verschillende technieken, waaronder Rear Door Heat Exchangers, Direct to Node Liquid Cooling en hybride koeling die water en lucht combineert.
Volgens Lenovo kan zijn Neptune-waterkoeling bedrijven helpen besparen op de energiefactuur omdat het efficiënter is en beter schaalt dan luchtkoeling. Meer koelingnood betekent immers dat de fans harder moeten werken en daardoor zelf een grotere energiekost met zich meebrengen.
Lenovo ontkent bovendien dat de implementatie van waterkoeling veel duurder of complexer is dan luchtkoeling. Volgens het bedrijf komt het in de meeste gevallen neer op een meerprijs van minder dan 2 procent. Met de winst die je behaalt op de energiefactuur, zou de overstap naar waterkoeling mogelijk zelfs een positief verhaal kunnen zijn.
Drie technieken
Een rear door heat exchanger is vandaag de meest gebruikte methode voor waterkoeling in het datacenter. De techniek, waarbij een radiator op een serversysteem wordt gemonteerd, wordt vandaag toegepast door 30 procent van Lenovo’s HPC-klanten.
Deze week toont Lenovo op de International Supercomputing Conference in Frankfurt nog twee andere technieken voor waterkoeling. De eerste is een vorm van hybride koeling die geen aanpassingen aan de bestaande infrastructuur vergt. De tweede techniek is veel invasiever, maar werd ontworpen voor maximale energie-efficiëntie.
De niet-disruptieve methode maakt gebruik van een Thermal Transfer Module (TTM). Dat is in essentie een heat sink gevuld met vloeistof. Die laat volgens Lenovo processors met een hogere dichtheid toe en vermindert tegelijkertijd de hoeveelheid lucht die vereist is om de server af te koelen.
In de meeste servers met twee cpu’s trekt de koele lucht eerst langs de eerste processor en is ze al wat opgewarmd wanneer ze ook de tweede chip passeert. De vloeistof in Lenovo’s heat sink voert de warmte weg van beide cpu’s, waardoor ook de tweede cpu optimaal door de lucht kan worden gekoeld.
De toevoeging van een TTM maakt de prijs van een server ongeveer 25 dollar duurder. Het systeem kan processors met een TDP tot 205 watt afkoelen, zonder de noodzaak om een extra waterkoelcircuit in het datacenter te bouwen.
Warmwaterkoeling
De laatste techniek die Lenovo presenteert, is Direct to Node Liquid Cooling (DTN). Deze methode koelt servers af door warm water rechtstreeks naar de chips te brengen. Dat is bijzonder energie-efficiënt, maar vraagt wel een zwaardere aanpassing in het datacenter dan de TTM.
DTN-koeling is geen nieuw idee en maakt gebruik van de natuurlijke warmteoverdrachtseigenschappen van water. Het water heeft een temperatuur van 50°C en is geschikt om processors met een TDP tot meer dan 240 watt af te koelen, zonder dat er nood is voor energieslurpende koelmachines om het water naar een lagere temperatuur te brengen.
Lenovo begon 5 jaar geleden met de ontwikkeling van DTN-koeling en paste het reeds toe in het Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) in Munchen. LRZ kon zijn energieverbruik daarmee met 40 procent doen dalen.