A medida que la demanda de computación aumentaba en los últimos cinco años, el mercado de refrigeración de precisión también crecía. Según el Analista Principal de Dell'Oro Group, Lucas Beran, este mercado alcanzó los 3500 millones de dólares el año pasado y se prevé que alcance los 6000 millones en 2026. Este excepcional crecimiento del mercado refleja el hecho de que, en muchos casos, se necesitan nuevas tecnologías para mantener el ritmo.

El pasado octubre, Ben Coughlin (Colovore), Gerard Thibault (Kao Data) y Don Mitchell (Victaulic) se unieron a mí en una mesa redonda, organizada por Lucas, en la Cumbre Global de OCP para debatir este tema. Nuestra conversación dejó en claro que la refrigeración líquida es el futuro de los centros de datos con la esperanza de seguir el ritmo del aumento masivo en las demandas de computación, especialmente para Colocation. Como lo expresó otro ponente de OCP: O ya utilizas refrigeración líquida o lo harás en los próximos 3-5 años.

¿Qué impulsa la aceleración de la refrigeración de los centros de datos?
Durante los últimos 12 años, los servidores y los componentes han cambiado de manera significativa. Los blades y la virtualización, que surgieron por primera vez hace más de una década, han aumentado de forma considerable su densidad, hasta el punto de que los servidores informáticos actuales consumen rutinariamente entre 750 vatios y 1 kilovatio (kW) por unidad de rack. Incluso el almacenamiento flash, históricamente de baja densidad, ahora consume entre 400 y 600 vatios por unidad de rack.

La refrigeración líquida existe desde que hay ordenadores, pero la refrigeración por aire ha dominado el sector porque era un proceso más simple antes del reciente aumento en la demanda de computación. La refrigeración por aire sigue dominando, sobre todo en el Reino Unido, pero están aumentando las infraestructuras flexibles de los centros de datos que siguen las directrices de OCP. La computación más densa y algunos chips modernos que no pueden transferir su calor al aire han incrementado la consideración y adopción de opciones de refrigeración líquida. Desde la refrigeración líquida a nivel de chasis hasta la refrigeración de placas frías, las nuevas tecnologías de refrigeración líquida para centros de datos están impulsando la consideración y la adopción de configuraciones híbridas de aire/líquido.

Mis compañeros en esta mesa redonda de OCP y yo recibimos llamadas cada semana de clientes actuales o potenciales que desean saber cómo agregar refrigeración líquida a un centro de datos refrigerado por aire. La respuesta de Vertiv: Comienza con las puertas traseras, luego considera la refrigeración directa del chip.

Los sistemas de refrigeración líquida cumplen con las demandas de computación de alta densidad
La refrigeración líquida tiene propiedades de transferencia térmica significativamente más altas que el aire. Los sistemas de refrigeración líquida de centros de datos son sustancialmente más eficientes y una solución de refrigeración rentable para racks de alta densidad.

Los requisitos de potencia de los racks modernos superan los 20 kW, y muchas instalaciones buscan implementar racks con requisitos de 50 kW o más. La tecnología consolidada de los sistemas de refrigeración líquida del intercambiador de calor de puerta trasera, como el Liebert® DCD de Vertiv, puede gestionar densidades superiores a 20 kW. Estas unidades de intercambiador de calor líquido reemplazan la puerta trasera del rack. Un diseño pasivo expulsa el aire caliente a través de una bobina absorbente de calor llena de líquido, montada en el lugar de la puerta trasera del rack. Un diseño activo incluye ventiladores para extraer aire a través de las bobinas y eliminar el calor de los racks de mayor densidad.

Los sistemas de refrigeración basados en aire pierden su eficacia cuando las densidades de los racks superan los 20 kW, momento en el que la refrigeración líquida se convierte en el enfoque viable

Los sistemas de refrigeración líquida del intercambiador de calor de puerta trasera son un gran primer paso en el camino hacia la refrigeración directa del chip. Los paneles de puerta trasera funcionan bien en un sistema híbrido de aire/líquido con densidades de rack mixtas. Mi compañero, Gerard Thibault, compartió que Kao Data usa este enfoque híbrido en su sala de 2 megavatios (MW). La empresa tiene 2 MW de refrigeración por aire y está agregando 10 MW de refrigeración líquida para proporcionar 12 MW de refrigeración.

Además de una mejor eficiencia y ahorro de costes, la refrigeración líquida también ofrece un método de refrigeración más sostenible. En esta Cumbre Global, OCP anunció la sostenibilidad como su quinto principio, junto con la eficiencia, el impacto, la apertura y la escalabilidad. La refrigeración líquida de los centros de datos puede ayudar a las empresas a cumplir sus objetivos de sostenibilidad en los próximos años. A diferencia de la refrigeración por aire, que continúa trabajando cada vez más, el mecanismo de refrigeración de un intercambiador de calor de puerta trasera o la solución de refrigeración líquida directa del chip produce mejores resultados de refrigeración con menos trabajo, lo que lleva a un menor uso de energía y menos emisiones de carbono. ¡Estas tecnologías también podrían usarse juntas para impulsar el 100 % de la carga de calor en el fluido!

La apariencia y el sonido de un centro de Colocation de alta densidad refrigerado por líquido
¿Son los centros de datos o híbridos refrigerados por líquido muy diferentes de los centros de datos refrigerados por aire? Ben Coughlin, de Colovore, compartió la configuración de su empresa: una torre de refrigeración en el exterior, además de bombas y tuberías. Cada armario tiene dos conexiones de tubería: una para entregar agua, otra para retirarla, y eso es todo. No tienen chiller ni unidades de distribución de refrigerante en el suelo. Sus puertas traseras «activas» asistidas por ventilador, de Vertiv, ahora funcionan junto a varios megavatios de refrigeración líquida directa, aunque este suministro está limitado por las tuberías instaladas. Hay muy poca diferencia visual. La temperatura y el sonido, sin embargo, son diferencias notables.

Los centros de datos de Colocation de computación grande y refrigeración híbrida tienen una temperatura ambiente cómoda de alrededor de 70 grados Fahrenheit (21 ºC), en lugar de un pasillo frío y un pasillo caliente como un centro de datos tradicional refrigerado por aire. Los servidores de infraestructura de computación superior y los servidores de inteligencia artificial (IA) son muy ruidosos, pero los componentes de refrigeración no añaden ruido adicional. De lo contrario, se trata de salas de datos perfectamente «normales» de armarios estándar de 45 U, y los clientes acceden a sus servidores de la misma manera.

El flujo de aire en el armario es la diferencia más significativa. Los interruptores de red son muy cortos y, por tanto, deben respirar de delante hacia atrás. Las unidades de distribución eléctrica más grandes requieren un cableado «limpio», ya que los racks no se alargan al mismo ritmo que los servidores que albergan. Es un ajuste apretado dentro del armario. Una atención cuidadosa puede resolver fácilmente estos problemas durante el diseño y la instalación.

Planifica ahora para el futuro del centro de datos refrigerado por líquido
Como dijo mi compañero Don: «No temas la refrigeración líquida; planifícala». Los centros de datos modernos se encuentran en una encrucijada. La refrigeración por aire será incapaz de satisfacer las grandes demandas de computación de alta densidad en los próximos 5 a 10 años, es decir, «mañana» en la era de los centros de datos. Ahora es el momento de aceptar el cambio que se avecina y planificarlo antes de que llegue.

Me alegró unirme a Ben, Gerard, Don y Lucas en la cumbre global Empowering Open de OCP para contemplar el futuro de la refrigeración líquida de los centros de datos. Empresas como la nuestra (Grupo Dell'Oro, Colovore, Kao Data, Victaulic y Vertiv) se complacen en ayudar a nuestra industria a innovar y a que los proyectos de nuestros clientes tengan éxito. 

Fred Rebarber
Como director técnico global en Vertiv, Fred actúa como interfaz técnica corporativa para grandes usuarios finales e ingenieros consultores que se especializan en diseños de misión crítica. Una función clave de este puesto es proporcionar información sobre el desarrollo de productos en función de las necesidades del cliente y las demandas del mercado. En su cargo anterior en el grupo de fabricantes (OEM), Fred trabajó con los fabricantes y los usuarios finales para obtener la adopción de los productos Vertiv™ Liebert® existentes y crear especificaciones para nuevos productos. Antes de su puesto como OEM, Fred fue director de Ventas y Marketing de Cooligy, una start-up que diseña y fabrica soluciones de refrigeración líquida a nivel de chip para fabricantes. Fred es licenciado en Ingeniería Mecánica por la Universidad de California en Berkeley

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