आईसीटी उद्योग में कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग प्रौद्योगिकी के लाभ

वर्तमान में, कंप्यूटिंग पावर सेंटरों में प्रयुक्त तरल शीतलन प्रौद्योगिकियों में मुख्य रूप से कोल्ड प्लेट तरल शीतलन, स्प्रे तरल शीतलन और इमर्शन तरल शीतलन शामिल हैं।

 

स्प्रे तरल शीतलन, सर्वर के ताप स्रोत पर स्प्रे के रूप में शीतलन माध्यम को छोड़ता है, जिससे वाष्पीकरण और ताप अवशोषण के माध्यम से ताप का अपव्यय होता है।

 

इमर्शन लिक्विड कूलिंग में पूरे सर्वर या सर्वर घटकों को शीतलक में पूरी तरह से डुबोना शामिल है, जिससे सीधे संपर्क के माध्यम से गर्मी फैलती है। कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग की तुलना में, स्प्रे और इमर्शन लिक्विड कूलिंग तकनीकें अत्यधिक उच्च शक्ति घनत्व के मामलों में उच्च शीतलन दक्षता प्राप्त कर सकती हैं।

 

हालाँकि, स्प्रे और इमर्शन लिक्विड कूलिंग तकनीकें लागू करने और बनाए रखने के लिए अपेक्षाकृत जटिल हैं, जिनमें अधिक सुरक्षा और पर्यावरण संबंधी विचार शामिल हैं, और अधिक निवेश की आवश्यकता होती है। प्रत्यक्ष संपर्क लिक्विड कूलिंग तकनीकों की तुलना में, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग निम्नलिखित लाभ प्रदान करती है:

 

 

I उच्च घनत्व: उच्च घनत्व नोड परिनियोजन प्रति रैक कंप्यूटिंग क्षमता को प्रभावी ढंग से बढ़ा सकता है

 

कृत्रिम बुद्धिमत्ता, बड़े डेटा विश्लेषण, वर्चुअलाइजेशन और उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग जैसी तकनीकों के तेजी से विकास के साथ, कंप्यूटिंग पावर सेंटर तेजी से अधिक कंप्यूटिंग पावर की मांग कर रहे हैं। हालांकि, बिल्डिंग स्पेस और पर्यावरण नियमों द्वारा प्रतिबंधित कंप्यूटिंग पावर सेंटर की सीमित वहन क्षमता एक प्रमुख चुनौती बन गई है। प्रति रैक पावर घनत्व बढ़ाना इस मुद्दे को सुलझाने का एक महत्वपूर्ण तरीका बन गया है।

 

▲ कंप्यूटिंग पावर सेंटर

 

2022 में, इंटेल के चौथी पीढ़ी के सर्वर प्रोसेसर की बिजली खपत 350W प्रति CPU से अधिक हो गई, और NVIDIA के GPU ने 700W प्रति यूनिट को पार कर लिया, जिसमें AI क्लस्टर कंप्यूटिंग घनत्व आमतौर पर प्रति रैक 50kW तक पहुँच जाता है। वर्तमान में, स्वाभाविक रूप से एयर-कूल्ड कंप्यूटिंग पावर सेंटर में प्रति रैक पावर घनत्व आमतौर पर केवल 8-10kW का समर्थन करता है। केवल पारंपरिक एयर कूलिंग तकनीक पर निर्भर रहना अब उच्च घनत्व वाले कंप्यूटिंग नोड्स की कूलिंग आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है। इसलिए, नोड परिनियोजन घनत्व को बढ़ाने और प्रति रैक कंप्यूटिंग क्षमता को बढ़ाने के लिए नई कूलिंग तकनीकों को अपनाना विशेष रूप से महत्वपूर्ण हो गया है।

 

शीत प्लेट तरल शीतलन प्रणाली रैक शक्ति घनत्व को बढ़ाने के लिए एक प्रभावी शीतलन प्रौद्योगिकी है।

 

• कुशल शीतलन प्रदर्शन: कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक, लिक्विड कूलिंग प्लेटों को सर्वर नोड्स के साथ घनिष्ठ रूप से एकीकृत करती है, जिससे सीधे गर्मी को हटाया जाता है और कुशल शीतलन प्राप्त होता है, जिससे उच्च ऊर्जा घनत्व सक्षम होता है।
• छोटा पदचिह्न: कुशल शीतलन प्रदर्शन के अलावा, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक का पदचिह्न भी छोटा होता है। सर्वर नोड्स के साथ लिक्विड कूलिंग प्लेट्स का घनिष्ठ एकीकरण स्थान बचाता है, जिससे कंप्यूटिंग पावर सेंटर सीमित स्थान के भीतर अधिक नोड्स तैनात कर सकते हैं, जिससे कंप्यूटिंग क्षमता घनत्व में और वृद्धि होती है।

 

 

II उच्च दक्षता: ताप स्रोत की ओर तरल शीतलन से सर्वर शीतलन दक्षता में बहुत सुधार होता है

 

हवा की थर्मल ट्रांसफर विशेषताओं के कारण, एयर कूलिंग तकनीक की कूलिंग दक्षता सीमित है। हवा की कम तापीय चालकता और पर्यावरण के तापमान में उतार-चढ़ाव के प्रति इसकी संवेदनशीलता उच्च तापमान वाले वातावरण में एयर कूलिंग सिस्टम के कूलिंग प्रदर्शन को काफी हद तक प्रभावित करती है। इसके अलावा, एयर कूलिंग सिस्टम की कूलिंग क्षमता भी एयरफ्लो की गति और वायु परिसंचरण स्थितियों से बाधित होती है। इसके विपरीत, लिक्विड कूलिंग तकनीक, अपनी उच्च थर्मल ट्रांसफर दक्षता और अधिक स्थिर कूलिंग प्रदर्शन के साथ, उच्च-शक्ति-घनत्व और उच्च तापमान वाले वातावरण में उत्कृष्ट है। इसलिए, कंप्यूटिंग शक्ति की बढ़ती मांग को पूरा करने के लिए अधिक कंप्यूटिंग पावर सेंटर लिक्विड कूलिंग तकनीक में बदलाव कर रहे हैं।

 

▲ कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक

 

कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक हवा की जगह शीतलक को ऊष्मा हस्तांतरण माध्यम के रूप में इस्तेमाल करती है, जो शीतलक को सीधे ऊष्मा पैदा करने वाले चिप मॉड्यूल तक पहुंचाती है। अप्रत्यक्ष संपर्क ऊष्मा हस्तांतरण के माध्यम से, चिप्स द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को दूर ले जाया जाता है, जिससे चिप मॉड्यूल का तापमान कम होता है और उनकी शीतलन दक्षता और कंप्यूटिंग प्रदर्शन दोनों में वृद्धि होती है।

 

• तरल पदार्थों की विशिष्ट ऊष्मा क्षमता गैसों की तुलना में कहीं अधिक होती है, जिसका अर्थ है कि प्रति इकाई तापमान परिवर्तन में अवशोषित/मुक्त ऊष्मा की मात्रा हवा की तुलना में बहुत अधिक होती है, जिससे शीतलन दक्षता में पर्याप्त सुधार होता है। उदाहरण के लिए, प्रति इकाई आयतन में पानी की ऊष्मा स्थानांतरण दक्षता हवा की तुलना में 3,500 गुना अधिक है, जो तेजी से बढ़ते उच्च घनत्व वाले सर्वरों द्वारा उत्पन्न शीतलन चुनौतियों का प्रभावी ढंग से समाधान करती है।
• इसके अलावा, एयर कूलिंग की जगह लिक्विड कूलिंग से पंखे की ज़रूरत खत्म हो जाती है, जिससे पूरे कूलिंग सिस्टम की ऑपरेटिंग ऊर्जा खपत कम हो जाती है। एक सामान्य नोड में, जिसमें 80% CPU और मेमोरी कोल्ड प्लेट्स द्वारा कवर की जाती है, कूलिंग PUE को 1.15 या उससे कम किया जा सकता है। इसलिए, एयर कूलिंग की तुलना में, लिक्विड कूलिंग व्यक्तिगत चिप्स के लिए उच्च कूलिंग क्षमता प्रदान करता है।

 

 

III उच्च विश्वसनीयता: वैज्ञानिक रूप से डिज़ाइन किए गए परिदृश्य विश्वसनीय और स्थिर सिस्टम संचालन सुनिश्चित करते हैं

 

लिक्विड कूलिंग सिस्टम के भीतर शीतलक इसके सामान्य संचालन को बनाए रखने वाले प्रमुख कारकों में से एक है। पेशेवर रिसाव रोकथाम डिजाइन और परिचालन प्रबंधन कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग सिस्टम की स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण हैं। विकास और सुधार के वर्षों के बाद, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक की विश्वसनीयता अच्छी तरह से सुनिश्चित की गई है, जिसमें रिसाव रोकथाम डिजाइन, पूर्ण रिसाव निगरानी और दोष प्रबंधन जैसे सुरक्षा उपाय बहु-कोण और व्यापक दोष जोखिम रोकथाम प्रदान करते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि सिस्टम उपकरण एक सुरक्षित और स्थिर वातावरण में संचालित होते हैं, इस प्रकार पर्यावरण और कर्मियों की सुरक्षा दोनों की रक्षा करते हैं।

 

▲ तरल शीतलन प्रणाली

 

कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग सिस्टम में तीन-स्तरीय रिसाव रोकथाम डिजाइन का उपयोग किया जाता है, जिससे नोड, कैबिनेट और कमरे के स्तर पर शून्य रिसाव की घटना सुनिश्चित होती है।

 

• नोड बेस पूरी तरह से सीलबंद है, जो किसी भी रिसाव को निर्देशित करने और तुरंत निकालने में सक्षम है, जिससे अन्य नोड्स पर इसका प्रभाव नहीं पड़ता है।
• कैबिनेट त्वरित-कनेक्ट लीक स्प्रे डिजाइन और स्वचालित शीतलन तरल नियंत्रण के लिए विद्युत चुम्बकीय वाल्व से सुसज्जित है।
• कमरे में दोहरे लूप डिजाइन का उपयोग किया गया है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि एक कैबिनेट में रिसाव अलग-थलग रहेगा और अन्य कैबिनेट के सामान्य संचालन पर इसका कोई प्रभाव नहीं पड़ेगा।

 

कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग सिस्टम पूर्ण रिसाव निगरानी प्राप्त कर सकता है। संपूर्ण कैबिनेट तीन-स्तरीय रिसाव का पता लगाने की क्षमताओं से सुसज्जित हैं, जो सटीक रिसाव अलर्ट प्रदान करते हैं।

 

• नोड्स लीक का पता लगाने के लिए पानी में डूबे रस्सी के आवरण का उपयोग करते हैं तथा निगरानी और चेतावनी के लिए बीएमसी (बोर्ड प्रबंधन नियंत्रक) को रिपोर्ट करते हैं।
• कैबिनेट डिवाइडर जल इनलेट और आउटलेट दोनों पर फोटोइलेक्ट्रिक लीक सेंसर से सुसज्जित हैं, तथा आरएमयू (रिंग मेन यूनिट) मॉनिटरिंग अलर्ट नेटवर्क प्रबंधन प्लेटफॉर्म को रिपोर्ट किए जाते हैं।
• वायु-तरल ताप एक्सचेंजर (तरल शीतलन द्वार) फ्लोट सेंसर के साथ जल स्तर की निगरानी करता है, और अलर्ट आरएमयू के माध्यम से नेटवर्क प्रबंधन प्लेटफॉर्म को सूचित किया जाता है।

 

 

IV कम ऊर्जा खपत: नवीन ऊर्जा-बचत प्रौद्योगिकियां कंप्यूटिंग पावर केंद्रों में हरित और निम्न-कार्बन विकास का मार्गदर्शन करती हैं

 

प्रमुख ऊर्जा उपभोक्ताओं के रूप में, कंप्यूटिंग पावर सेंटर अपनी बिजली का केवल एक छोटा हिस्सा आईटी लोड को देते हैं, जिसमें मुख्य ऊर्जा खपत कूलिंग सिस्टम से आती है। पंखे और एयर कंडीशनिंग को कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक से बदलकर, जिसमें निरंतर बिजली की खपत की आवश्यकता नहीं होती है, कंप्यूटिंग पावर सेंटर की समग्र ऊर्जा खपत को बहुत कम किया जा सकता है, जिससे PUE मान में काफी कमी आती है। कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक, ऊर्जा-बचत तकनीकों जैसे कि कोल्ड डिस्ट्रीब्यूशन, सटीक तापमान नियंत्रण, गर्म पानी की कूलिंग और अपशिष्ट ऊष्मा पुनर्प्राप्ति की एक श्रृंखला के माध्यम से, कंप्यूटिंग पावर सेंटर की बिजली खपत को काफी कम करती है, जिससे कुशल ऊर्जा उपयोग प्राप्त होता है।

 

▲ शक्ति केंद्र

 

शीत प्लेट तरल शीतलन प्रौद्योगिकी शीत वितरण इकाई के माध्यम से ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों को सीधे निम्न तापमान वाले शीतलक की आपूर्ति करती है, जो सर्वरों द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को शीघ्रता से और कुशलतापूर्वक अवशोषित करती है, जिससे ऊष्मा स्थानांतरण पथ प्रभावी रूप से छोटा हो जाता है और सिस्टम शीतलन दक्षता में सुधार होता है।

 

• पारंपरिक वायु शीतलन प्रणालियों की तुलना में, शीत प्लेट द्रव शीतलन प्रणालियां व्यापक वायु शीतलन की आवश्यकता को कम करती हैं, जिससे सटीक तापमान नियंत्रण संभव होता है और कंप्यूटिंग पावर केंद्रों की शीतलन ऊर्जा खपत में महत्वपूर्ण कमी आती है।
• इसके अतिरिक्त, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक गर्म पानी की कूलिंग को अपनाती है, जिसमें आउटलेट पानी का तापमान 55-60 डिग्री तक पहुँच जाता है, जिससे साल भर प्राकृतिक कूलिंग संभव हो जाती है। इसके अलावा, रिटर्न वॉटर का तापमान 55 डिग्री से अधिक होने पर, उच्च तापीय गुणवत्ता पुनः उपयोग के लिए अपशिष्ट ऊष्मा की वसूली की अनुमति देती है। गर्म पानी का लिक्विड कूलिंग कूलिंग सिस्टम के गर्मी अपव्यय भार को कम करता है, और अपशिष्ट ऊष्मा की वसूली समग्र ऊर्जा खपत को कम करती है। साथ में, वे कंप्यूटिंग पावर सेंटर की ऊर्जा खपत को काफी कम कर सकते हैं। कूलिंग सिस्टम की खुद की कम ऊर्जा खपत के अलावा, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग चिप के तापमान को और कम करने में मदद करती है, जिससे उच्च विश्वसनीयता और कम ऊर्जा खपत होती है। कुल मिलाकर सिस्टम ऊर्जा खपत में लगभग 5% की कमी आने की उम्मीद है।

 

 

V आसान रखरखाव: एकीकृत सर्वर कैबिनेट स्वचालित और बुद्धिमान सरलीकृत रखरखाव को सक्षम करते हैं

 

प्रौद्योगिकी के विकास और बढ़ती मांग के साथ, कंप्यूटिंग पावर सेंटर का आकार बढ़ रहा है, और उनके अनुप्रयोग और सिस्टम वातावरण अधिक जटिल होते जा रहे हैं, जिससे स्थिरता और सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए अधिक जनशक्ति और तकनीकी सहायता की आवश्यकता होती है। एकीकृत कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग कैबिनेट को तेजी से तैनाती और सुविधाजनक रखरखाव में उनके लाभों के लिए बाजार में व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है।

 

▲ एकीकृत ठंडा प्लेट तरल ठंडा कैबिनेट

 

लिक्विड-कूल्ड सर्वर कैबिनेट्स लिक्विड कूलिंग वॉटर सर्किट, पावर सप्लाई और एक्सचेंज नेटवर्क के लिए तीन-बस ब्लाइंड इंसर्शन डिजाइन के माध्यम से शून्य केबल के साथ स्वचालित रखरखाव प्राप्त करते हैं, जिससे रखरखाव प्रक्रिया बहुत सरल हो जाती है और विफलता का जोखिम कम हो जाता है।

 

• उत्पादन लाइन पर स्थापित, परीक्षण और डिबग किए जाने के बाद, लिक्विड-कूल्ड सर्वर कैबिनेट को सीधे ग्राहक के डेटा सेंटर में पहुंचाया जा सकता है, जिससे साइट पर शून्य इंस्टॉलेशन प्राप्त होता है और डिलीवरी चक्र कुछ दिनों तक कम हो जाता है।
• द्वितीयक पक्ष पाइपलाइनें एक मॉड्यूलर डिजाइन का उपयोग करती हैं, जिसमें घटकों को कारखाने में पहले से ही तैयार किया जाता है, जिससे साइट पर वेल्डिंग और फ्लशिंग की आवश्यकता समाप्त हो जाती है, दक्षता में 50% तक सुधार होता है, और स्थापना और सक्रियण में काफी तेजी आती है।
• इसके अलावा, लिक्विड-कूल्ड सर्वर कैबिनेट में रोबोट रखरखाव, स्वचालित सर्वर यू-पोजिशन पहचान, तीसरे पक्ष के नेटवर्क प्रबंधन एकीकरण और बुद्धिमान प्रबंधन की सुविधा है, जो रखरखाव प्रक्रियाओं को सरल बनाते हुए रखरखाव दक्षता में सुधार करता है।

 

एकीकृत डिजाइन के माध्यम से, लिक्विड-कूल्ड सर्वर कैबिनेट की शून्य-केबल स्वचालित रखरखाव, कुशल घटक प्रतिस्थापन, तेजी से कैबिनेट वितरण, कुशल पाइपलाइन डिजाइन और बुद्धिमान रखरखाव क्षमताएं रखरखाव को अधिक सुविधाजनक, तैनाती को तेज और संचालन को अधिक कुशल बनाती हैं, जबकि रखरखाव लागत और श्रम इनपुट को कम करती हैं। ये फायदे लिक्विड-कूल्ड सर्वर कैबिनेट को विश्वसनीय संचालन और कंप्यूटिंग पावर सेंटर के भविष्य के विकास के लिए आदर्श विकल्प बनाते हैं।

 

 

VI आसान रेट्रोफिट: लचीले संचालन के लाभ पुराने डेटा केंद्रों के उन्नयन और परिवर्तन का समर्थन करते हैं

 

ऊर्जा खपत आवश्यकताओं और नीतियों को कड़ा करने के मद्देनजर, पारंपरिक कंप्यूटिंग पावर सेंटर महत्वपूर्ण चुनौतियों का सामना कर रहे हैं। ऊर्जा संरक्षण और पर्यावरण संरक्षण की मांगों को पूरा करने के लिए, कंप्यूटिंग पावर सेंटर ऑपरेटरों को प्रभावी उपाय करने चाहिए। इनमें से, एयर-टू-लिक्विड रेट्रोफिटिंग, इसकी महत्वपूर्ण आर्थिक दक्षता, उच्च ऊर्जा उपयोग और उत्कृष्ट प्रदर्शन के साथ, कंप्यूटिंग पावर सेंटर ऑपरेटरों के लिए वर्तमान ऊर्जा खपत आवश्यकताओं और पर्यावरणीय चुनौतियों के अनुकूल होने का एक व्यवहार्य मार्ग बन गया है।

 

▲ तरल शीतलन प्रौद्योगिकी

 

कुछ या सभी सर्वरों की कूलिंग विधियों को पारंपरिक एयर कूलिंग तकनीक से कुशल लिक्विड कूलिंग तकनीक में परिवर्तित करके, कंप्यूटिंग पावर सेंटर ऊर्जा उपयोग में उल्लेखनीय सुधार कर सकते हैं, PUE मानों को कम कर सकते हैं, और इस तरह समग्र ऊर्जा खपत को कम कर सकते हैं। यह कदम न केवल ऊर्जा खपत आवश्यकताओं को पूरा करने में मदद करता है बल्कि सर्वर कूलिंग दक्षता को भी बढ़ाता है, कंप्यूटिंग क्षमता को बढ़ाता है, और पंखे के शोर और वायु परिसंचरण से संबंधित मुद्दों को कम करता है, जिससे सर्वर की स्थिरता और विश्वसनीयता में सुधार होता है।

 

• सबसे पहले, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक गर्मी पैदा करने वाले घटकों के साथ बेहतर सामग्री संगतता प्रदान करती है। कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग सिस्टम में, शीतलक केवल कोल्ड प्लेट की पाइपलाइनों के माध्यम से बहता है और सीधे सर्वर के मदरबोर्ड और गर्मी पैदा करने वाले घटकों से संपर्क नहीं करता है। इसलिए, मदरबोर्ड और गर्मी पैदा करने वाले घटकों के लिए विशेष सामग्री डिज़ाइन की आवश्यकता नहीं है। शीतलक का चयन करते समय, किसी को केवल परिसंचरण पाइपलाइन और कोल्ड प्लेट के साथ इसकी संगतता पर विचार करने की आवश्यकता होती है। यह कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक को व्यापक हार्डवेयर संशोधनों की आवश्यकता के बिना विभिन्न सर्वर उपकरणों के लिए अधिक लचीला और उपयुक्त बनाता है।
• दूसरा, कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक को रेट्रोफिट करना आसान है। यह तकनीक सर्वर मदरबोर्ड के मूल स्वरूप को नहीं बदलती है, बल्कि मौजूदा मदरबोर्ड को बनाए रखते हुए इसे संशोधित करती है। यह संशोधन विधि न केवल आसान विघटन और सुविधाजनक स्थापना की अनुमति देती है, बल्कि प्रौद्योगिकी, उद्योग और बड़े पैमाने पर उत्पादन के मामले में बेहतर व्यवहार्यता भी प्रदान करती है। चूंकि इसमें मदरबोर्ड में बड़े बदलाव या प्रतिस्थापन की आवश्यकता नहीं होती है, इसलिए कोल्ड प्लेट लिक्विड कूलिंग तकनीक की स्थापना और रखरखाव सरल और अधिक सुविधाजनक है, साथ ही प्रौद्योगिकी और उद्योग में उत्पादन को बढ़ाने की कठिनाई को भी कम करता है। इसके विपरीत, विसर्जन तरल शीतलन तकनीक में आमतौर पर इसकी पूरी तरह से डूबी हुई विशेषताओं को समायोजित करने के लिए विशेष तरल-शीतित मदरबोर्ड के डिजाइन की आवश्यकता होती है, जो निस्संदेह तकनीकी और विनिर्माण लागत दोनों को बढ़ाता है।

 

इन लाभों का लाभ उठाते हुए, शीत प्लेट तरल शीतलन प्रौद्योगिकी व्यावहारिक अनुप्रयोगों में अधिक सुविधाजनक और लागत प्रभावी है, जिससे यह कंप्यूटिंग पावर केंद्रों में पुरानी वायु-से-तरल शीतलन प्रणालियों को उन्नत करने और रेट्रोफिट करने के लिए पसंदीदा प्रौद्योगिकी बन गई है।