Sandia'nın Sıvı Soğutmalı Veri Merkezi Verimliliği ve Dayanıklılığı Artırıyor (FEMP başarı hikayesi, DOE/GO-102021-5582, Temmuz 2021)

Özet

Belge, Sandia'nın 2019'da devreye aldığı 650 kW'lık Attaway süper bilgisayarı için seçtiği, Chilldyne tarafından sağlanan vakum altında çalışan sıvı soğutma sistemini anlatır. Sistemde su, bilgisayar raflarındaki esnek hortum ve borulardan geçer; raf sıralarının sonunda yer alan soğutma dağıtım üniteleri (CDU) vakum pompalarıyla su akışını ve debisini kontrol eder. Enerji tasarrufu için soğutulmuş su yerine ılık su kullanılır. Su tabanlı sistem soğutmanın yüzde 70'ini karşılar; kalanını düşük güçlü bileşenleri soğutan, aynı zamanda ikincil soğutma kaynağı olan düğüm fanları sağlar.

Vakumun temel yararı güvenliktir: hortumda delik olursa sistem dışarı su sızdırmaz, içeri hava çeker. Vakumda çalışma ayrıca pozitif basınçlı sistemlerin gerektirdiği rijit borular yerine esnek hortum kullanılmasına izin verir ve tasarımda esneklik sağlar. Dayanıklılık için 24 hesaplama rafı üç CDU ile beslenir; normalde her CDU sekiz rafa hizmet verir. Her biri dört rafı besleyen ve iki farklı CDU'dan beslenen altı arıza devir vanası vardır; bir CDU devre dışı kalırsa veya bakıma alınırsa kalan iki CDU 24 rafın tamamını soğutabilir.

Sandia araştırmacıları, boştan tam yüke ani değişimi ve su soğutması olmadan tam yükte çalışmayı denemiştir. Sistem ani yük değişimlerine hiçbir düğümü kısıtlamadan yanıt vermiş; su soğutması kaldırıldığında bir süre fan havasıyla çalışıp sonra kısıtlamaya geçmiştir. İşlemciler 50 °C'nin (122 °F) altında kalmıştır ve her CDU tam yükte 3,4 kW, yani toplam sistem gücünün yaklaşık yüzde 1,6'sını çeker. Önceki su soğutmalı tasarımlar su akışı kaybında tümüyle kapanıyordu. Aynı vakumlu çözümü kullanan 1.000 kW'lık Manzano sistemi 2021 başında üretime girmiştir. Belge kısa bir vaka incelemesidir; ayrıntılı işletme sırası Sandia'nın ayrı test raporundadır.

Öne çıkan noktalar

1. 2019'da kurulan Attaway süper bilgisayarı 650 kW'lık bir yüksek başarımlı hesaplama sistemidir; sıvı soğutma ısının yaklaşık yüzde 70'ini, düğüm fanları kalanını karşılar.
2. 24 hesaplama rafı üç vakum CDU ile beslenir (normalde her biri sekiz raf) ve altı arıza devir vanası vardır; her vana dört rafı iki farklı CDU'dan besler, böylece iki CDU 24 rafın tamamını soğutabilir.
3. Vakumda çalışma, hortum delindiğinde suyun sızması yerine havanın içeri çekilmesini sağlar ve rijit boru yerine esnek hortum kullanılmasına izin verir.
4. Sistem işlemcileri 50 °C'nin (122 °F) altında tutar; her CDU tam yükte 3,4 kW çeker, bu toplam sistem gücünün yaklaşık yüzde 1,6'sıdır.
5. Su soğutması tam yükte kaldırıldığında sistem kısa bir süre fan havasıyla çalışmış ve ardından kısıtlamaya geçmiştir; boştan tam yüke ani değişimleri kısıtlamasız karşılamıştır.
6. Önceki su soğutmalı sistem tasarımları su akışı kaybında tamamen kapanıyordu; bu sistem fan havasıyla kısa süre devam eder.
7. Aynı vakumlu sıvı soğutmayı kullanan 1.000 kW'lık Manzano HPC sistemi 2021 başında üretime girmiştir.
8. Sistemle birlikte Sandia'nın Albuquerque kampüsü 2020'de DOE Sürdürülebilirlik Ödülü ve LEED v4 Gold BD+C Veri Merkezi sertifikası almıştır; sistemde 12 ay sızıntısız çalışma bildirilmiştir.

Tasarımda kullanımı

• Doğrudan sıvı soğutmada sızıntı riskini azaltmak için negatif basınçlı (vakumlu) dağıtımı bir seçenek olarak değerlendirin; esnek hortum kullanımı yerleşim esnekliği sağlar.
• CDU yedekliliğini şemadaki gibi kurgulayın: raf gruplarını iki farklı CDU'dan besleyen arıza devir vanaları, bir CDU kaybında veya bakımında kalan ünitelerin tüm rafları soğutabilmesini sağlar; kapasiteyi bu senaryoya göre boyutlandırın.
• Su soğutması kaybı durumunda ikincil soğutma için düğüm fanlarına ve hava tarafı kapasitesine güvenilebilecek süreyi ve kısıtlama davranışını test ederek belirleyin.
• Isıl bütçede sıvı ile havanın payını (burada yaklaşık yüzde 70 ve yüzde 30) ve CDU güç tüketimini (tam yükte yaklaşık yüzde 1,6) hesaba katın; ılık su kullanımı soğutulmuş su ihtiyacını azaltır.
• Kabul testi şartnamesine ani yük değişimi (boştan tama) ve soğutma suyu kaybı senaryolarını ekleyin.

Kimler okumalı

Doğrudan sıvı soğutma ve yüksek yoğunluklu HPC yerleşimleri tasarlayan mekanik mühendisler ve CDU yedekliliği için gerçek bir referans arayan tasarımcılar.

Belgenin bölümleri

1. Vakum Sistemi Güvenli ve Verimli Sıvı Soğutma Sağlar
2. Dayanıklılık için Tasarlandı
3. Olumlu Performans ve Çarpıcı LEED Gold
4. Sıvı Soğutma Korkularını Aşmak
5. HPC'de Yenilik
6. Daha Fazla Bilgi

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

U.S. DOE Federal Energy Management Program (FEMP)

Yayıncı

U.S. DOE FEMP

Yıl

2021

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Kamu kurumu

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

Lisans

ABD kamu malı — ABD kamu kurumu yayını; serbestçe kullanılabilir

Lisans kanıtı

www.energy.gov

Künye