NVIDIA інноваційна технологія охолодження «гарячою водою», як значно економити електроенергію та воду?

NVIDIA нове покоління AI-серверів нагріває охолоджувальну рідину до 45°C для роботи, таким чином обходячи найбільш енергоємний чилер і використовуючи сухий охолоджувач для скидання тепла назовні.

(Передісторія: Dell спільно з NVIDIA представляють «повністю рідинне охолодження» AI-серверів! Вперше з архітектурою Vera Rubin, один стійковий модуль із 144 GPU має неймовірну обчислювальну потужність)

(Додатковий контекст: Революція живлення NVIDIA 800V без затримок! Підтверджено з Delta Electronics та ABB: запуск масового виробництва в Q3)

Зміст статті

Toggle

• Від 20 кВт до 140 кВт: стійки, що впираються в стелю повітряного охолодження
• Чому гаряча вода при 45°C для охолодження є більш енергоефективною?
• У 25 разів краща енергоефективність, у 300 разів менше водоспоживання

У рахунках дата-центрів жадібними є не лише GPU: система охолодження роками споживає до 40% загальної електроенергії, що є одним із найбільших тягарів для прибутку.

Однак нове покоління серверів NVIDIA Rubin пропонує неінтуїтивне рішення: щоб заощадити електроенергію, спочатку зробіть воду гарячою. Нова технологія "гарячого водяного охолодження" підвищує робочу температуру охолоджувальної рідини до 45°C, відмовляючись від здорового глузду "чим холодніше, тим краще".

Від 20 кВт до 140 кВт: стійки, що впираються в стелю повітряного охолодження

Три роки тому енергоспоживання однієї стійки дата-центру становило близько 20 кВт, що легко забезпечувалося звичайним кондиціонуванням і вентиляторами. Після зміни поколінь GPU ця цифра зросла більш ніж у шість разів, а щільність стійок у гіпермасштабних об’єктах зараз зазвичай перевищує 135 кВт. Загальна теплова потужність однієї стійки NVIDIA GB200 NVL72 наближається до 130-140 кВт.

Тепло, яке можуть розсіювати вентилятори, має фізичну межу. Якщо щільність стійок перевищує певний поріг, повітряне охолодження стає не питанням ефективності, а питанням можливості роботи. Саме тому рідинне охолодження стає архітектурою за замовчуванням для AI-фабрик. Коли чіпи складаються в масштабі NVL72, єдиний спосіб негайно відводити тепло — це безпосередній контакт рідини з поверхнею чіпа.

Чому гаряча вода при 45°C для охолодження є більш енергоефективною?

Основа водяного охолодження полягає в тому, що охолоджувальна рідина безпосередньо протікає через радіаторні ребра на поверхні чіпа, забирає тепло і виходить із стійки, не використовуючи вентилятори для подачі повітря як низькоефективний проміжний носій.

Охолоджувальна рідина нового покоління Rubin надходить до чіпа при 45°C, після поглинання тепла виходить приблизно при 55°C, весь процес є замкненим циклом, у системі немає вентиляторів, ефективність не знижується.

Найбільш енергоємним окремим компонентом у дата-центрі є механічний чилер. Простіше кажучи, це "серце кондиціонування", яке використовує компресор для примусового охолодження води. За оцінками галузі, підвищення температури води, що виходить з чилера, на 1 градус дозволяє заощадити близько 4% енергії на охолодженні; а коли температура води досягає 45°C, це дозволяє обійти компресор і використовувати сухий охолоджувач.

Простіше кажучи, це пасивний пристрій, який використовує лише вентилятори для розсіювання тепла гарячої води в зовнішнє повітря, не випаровуючи воду і не використовуючи компресор.

У 25 разів краща енергоефективність, у 300 разів менше водоспоживання

Ефективність відображається в цифрах, наведених в офіційному блозі NVIDIA: у порівнянні з традиційною архітектурою повітряного охолодження, GB200 NVL72 має у 25 разів вищу енергоефективність та у 300 разів кращу ефективність використання води; нове покоління GB300 NVL72 має перевагу в енергоефективності в 30 разів.

Перераховано в показник PUE, який вимірює ефективність використання електроенергії дата-центром, що означає пряме значне скорочення неефективного споживання енергії.

Різниця у споживанні води є ще більш очевидною. Традиційне охолодження в основному базується на випарних градирнях. Простіше кажучи, це спосіб відведення тепла через випаровування води, який є ефективним, але щороку випаровує мільйони галонів води. Такі системи споживають близько 2,6 мільйона галонів води на МВт на рік.

Заміна на замкнену рідинну систему охолодження з сухим охолоджувачем у відповідних кліматичних зонах може зменшити споживання води майже до нуля, з максимальним зниженням до 100%. Для гіпермасштабного дата-центру потужністю 50 МВт, після переходу на рідинну інфраструктуру, лише витрати на електроенергію та воду для охолодження можуть заощаджувати понад 4 мільйони доларів США на рік.