Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Phương pháp làm mát mới cho các siêu máy tính tiết kiệm hàng triệu gallon nước (21/09/2016)

Theo các nhà nghiên cứu, hệ thống làm mát thử nghiệm dành cho các trung tâm dữ liệu siêu máy tính sẽ tiết kiệm hàng trăm triệu lít nước nếu được áp dụng rộng rãi

Hiện nay ở nhiều nơi trên thế giới đang thử nghiệm việc tái chế nước xám và thu hồi nước mưa để làm mát các trung tâm dữ liệu lớn nhằm tiết kiệm hàng triệu gallon nước ngầm. Nhà nghiên cứu David J. Martinez thuộc Sandia National Laboratories cho biết câu trả lời đơn giản đó là sử dụng chất lỏng làm lạnh.

Dựa trên nguyên tắc đó, Martinez - phụ trách kỹ thuật về các dịch vụ máy tính tại Sandia đang thiết kế và giám sát hệ thống làm mát dự kiến rằng, mỗi năm New Mexico có thể sẽ tiết kiệm từ 4-5 tỉ gallon nước nếu hệ thống được lắp đặt vào năm tới tại trung tâm máy tính Sandia, và nếu phương pháp được áp dụng rộng rãi có thể tiết kiệm hàng trăm triệu gallon nước mỗi năm. Hiện nay phương pháp này đang được thử nghiệm tại Phòng thí nghiệm Năng lượng tái tạo quốc gia ở Colorado, và hy vọng mỗi năm sẽ tiết kiệm được một triệu gallon nước.

Hệ thống này được xây dựng bởi Johnson Controls và được gọi là Hệ thống làm mát lai Thermosyphon, nó làm mát giống như chiếc tủ lạnh mà không cần trả phí và nhu cầu năng lượng chỉ bằng một chiếc máy nén.

Hiện nay, nhiều trung tâm dữ liệu sử dụng nước để loại bỏ nhiệt thải từ các máy chủ. Nước ấm được dẫn tới các tháp làm mát, tại đó nước chuyển thành sương và bốc hơi vào khí quyển. Cũng giống như mồ hôi bốc hơi khỏi cơ thể, quá trình loại bỏ nhiệt khỏi nước trong ống và quay trở lại làm mát thiết bị. Tuy nhiên, cách này cần phải bổ sung một lượng lớn nước đã bị bốc hơi để tiếp tục quá trình. Do đó, cần sử dụng rất nhiều nước để làm bay hơi lượng nhiệt ngày càng tăng tại các trung tâm dữ liệu trên toàn thế giới.

Phương pháp thử nghiệm sử dụng chất lỏng làm lạnh thay cho nước để mang nhiệt đi. Hệ thống hoạt động như sau: nước được làm nóng bởi trung tâm máy tính được bơm vào hệ thống khép kín gần với một hệ thống khác có chứa chất làm lạnh. Chất lỏng làm lạnh sẽ hấp thụ nhiệt từ nước, và có thể lưu thông để làm mát một lần nữa. Khi đó chất làm mát bị hâm nóng sẽ bay hơi trong hệ thống khép kín để trao đổi nhiệt với khí quyển. Khi nhiệt được loại bỏ khỏi chất làm mát, nó ngưng tụ và chìm xuống để hấp thụ nhiều nhiệt hơn, và chu kỳ lại lặp đi lặp lại.

Martinez cho biết, sẽ không xảy ra có tình trạng mất nước giống như trong tháp làm mát do quá trình bốc hơi, không cần thêm các hóa chất như chất diệt khuẩn và các chi phí khác. Hệ thống này không sử dụng máy nén khí, nên không phải chịu chi phí cao hơn. Hệ thống sử dụng chất làm lạnh thay đổi theo giai đoạn và yêu cầu không khí bên ngoài mát mẻ, đủ để hấp thụ nhiệt.

Tại New Mexico, vào mùa xuân, mùa thu và mùa đông có thể tiết kiệm được hàng triệu gallon nước. Vào mùa hè, nhiệt độ môi trường xung quanh cao, có thể sử dụng một tháp làm mát hoặc một số phương pháp bay hơi. Tuy nhiên, nếu các máy chủ hoạt động với công suất cao hơn, có thể làm tăng nhiệt độ ở mức có thể chấp nhận thì việc sử dụng các tháp làm mát cũng ít hơn.

Đối với làm mát không khí một cách gián tiếp tại một cơ sở, việc thiết kế đưa đúng lượng nước làm mát cần thiết đến đúng vị trí, cho phép nhiệt độ hoạt động tăng lên và các chu trình làm mát được sử dụng nhiều hơn trong năm. Tại Sandia, quá trình làm mát ở nhiệt độ 45 độ F. Hiện nay quá trình này ở nhiệt độ 65 đến 78 độ F. Không khí trong hệ thống được lưu thông tốt hơn thay vì vòng xoắn bị bỏ qua khi vận hành trong không gian mở. Nhóm nghiên cứu đã làm việc với các kiến trúc sư và các nhà sản xuất siêu máy tính về việc làm mát các thiết bị để họ thiết kế những thiết bị điều chỉnh luồng khí hiệu quả hơn. Ngoài ra, các quạt nhạy cảm với nhiệt độ phòng cũng được lắp đặt, vì vậy quá trình làm mát sẽ chậm lại khi mức độ sử dụng máy tính giảm và nó sẽ hoạt động nhanh hơn khi nhu cầu sử dụng máy tính tăng lên. Đây là giải pháp kinh tế và hiệu quả hơn giúp lưu thông không khí ở trung tâm dữ liệu.

Martinez cho biết: "Nâng cao hiệu quả bên trong hệ thống sẽ làm tăng hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Giải pháp này tiết kiệm được nước bằng cách cho phép sử dụng hệ thống làm mát tiết kiệm hơn nhiều".

Nguồn: www.vista.gov.vn