Ученые из ФИЦ «Институт катализа СО РАН» провели исследование структур, основанных на мезопористом силикагеле, и установили, что они способны улучшить работу систем охлаждения для серверов, позволяя эффективно применять тепло, выделяемое ими. Согласно некоторым оценкам, это может привести к сокращению потребления электроэнергии в центрах обработки данных более чем на 20%.
Внедрение технологий искусственного интеллекта обусловило стремительный рост рынка серверного оборудования. За прошедший год доходы производителей выросла на 60%, а по некоторым архитектурам — почти на 200%. Если рассматривать последнее десятилетие, то количество серверов в мире увеличилось более чем на 600%, а емкость хранения — на 2500%.
При организации системы кондиционирования для серверных стоек с небольшим количеством оборудования обычно используют воздушное охлаждение с применением кулеров. Однако, их производительности уже недостаточно для гарантии стабильной работы современных компьютерных компонентов. Серверные стойки с высокой плотностью оборудования охлаждают с помощью жидкостной технологии: в ней тепло отводится от электронных компонентов посредством циркулирующей воды и рассеивается в окружающей среде.
Сотрудники ФИЦ «Институт катализа СО РАН» провели исследования адсорбционных систем, основанных на мезопористом силикагеле, характеризующемся размером пор от 2 до 8 нанометров и показали, выявлено, что тепло, выделяемое серверами дата-центров, может быть эффективно направлено на дополнительное кондиционирование оборудования. Данный подход представляет собой многообещающую возможность сократить энергозатраты дата-центров, особенно учитывая увеличение мощности серверов.
«Адсорбционное охлаждение – это технология, которая позволяет использовать тепло, выделяемое серверными стойками высокой плотности, для охлаждения стоек с более низкой плотностью. По словам научного сотрудника Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, кандидата химических наук, исследования показывают, что экономия электроэнергии может составлять до 22. Марина Соловьева.
По мнению исследователя, существуют адсорбционные охладительные установки, однако в них применяется микропористый силикагель. Он демонстрирует наилучшие характеристики при температуре источника тепла 80–100 °C, в то время как тепло, выделяемое от стоек высокой плотности, имеет температуру 40–60 °C. Мезопористые структуры более эффективны при низких температурах, поскольку позволяют увеличить объем воды, участвующей в цикле практически вдвое, что положительно сказывается на повышении эффективности и уменьшении габаритов кондиционирующей установки. Теоретический коэффициент полезного действия цикла на уровне материала составляет 86%, а с учетом массы теплообменника и теплоносителя – 73%. Еще одним преимуществом мезопористого силикагеля является его промышленная доступность и невысокая стоимость.
Исследователи ведут дальнейшие изучения адсорбционной способности мезопористого силикагеля. В числе задач — проверка лабораторного прототипа адсорбционного холодильника, использующего данный материал.
Фотографии и сведения предоставлены Физико-химическим институтом катализа Сибирского отделения Российской академии наук»