Podcast #139: Resfriamento por imersão, o jeito Valvoline

Brian e a equipe da StorageReview viajaram para Lexington, Kentucky, para se reunir com a equipe de resfriamento por imersão da Valvoline e analisar os aspectos práticos, técnicos e ambientais do resfriamento por imersão e direto no chip. Eles destacaram a importância da compatibilidade de materiais, o desenvolvimento de padrões industriais e os esforços contínuos de P&D da Valvoline para criar fluidos mais sustentáveis e eficazes para o setor de data centers.

Os anfitriões gentilmente nos ofereceram um tour pela sede da Valvoline, que incluiu alguns insights históricos únicos, seguidos de uma visita aos carros de corrida em exposição. Brian, um verdadeiro fanático por automobilismo, estava no paraíso.

Brian foi retirado dos carros de corrida e sentou-se para uma conversa com o Dr. Z. George Zhang, vice-presidente de P&D da Valvoline Global, sobre tendências atuais e futuras em resfriamento por imersão.

O Dr. Zhang trabalha na Valvoline há mais de 26 anos e é altamente respeitado na comunidade de refrigeração líquida. Recentemente, ele se juntou ao Conselho Consultivo da North America Lubricant Expo e da Bearing Show.

Ele é especialista certificado em lubrificação (CLS) e analista de monitoramento de óleo (OMA I). O Dr. Zhang é inventor ou coinventor de 8 patentes nos EUA e autor de 49 publicações revisadas por pares.

Com toda a agitação em torno do resfriamento líquido, este podcast é imperdível para quem se interessa por tecnologia de resfriamento por imersão. Se você está com pouco tempo, dividimos o podcast em segmentos de cinco minutos para ajudar você a entender este importante tópico.

0: 00 - 5: 00

• Apresentações e Contextos: Brian apresenta o Dr. George Zhang da Valvoline, destacando a longa história da Valvoline em lubrificantes automotivos e inovação (como óleos de alta quilometragem e MaxLife).
• Óleo de motor como engenharia: Discutindo como as pessoas frequentemente ignoram a complexidade do óleo de motor. Não se trata apenas de lubrificação, mas também de limpeza, vedação e transferência de calor.
• Paralelos de transferência de calor: O Dr. Zhang explica como a experiência em gerenciamento de calor automotivo se traduz em resfriamento de data centers, especialmente porque os data centers enfrentam enormes cargas de calor de GPUs de alta potência.
• Uso de energia do data center: Curiosidade: o consumo de energia do ChatGPT em 2024 é comparável ao de todo o país da Irlanda, destacando a escala de gerenciamento de calor necessária.

5: 00 - 10: 00

• Diferenças de missão crítica: Os data centers operam 24 horas por dia, 7 dias por semana, diferentemente dos carros, então o tempo de atividade e a estabilidade são cruciais; no entanto, o ambiente é menos agressivo quimicamente do que o dos motores automotivos.
• Compatibilidade de material: O hardware do data center utiliza diversos metais, plásticos e etiquetas, diferentes dos usados em carros, tornando a compatibilidade de fluidos uma preocupação fundamental. Etiquetas e plásticos podem se decompor em ambientes de resfriamento por imersão.
• Limpeza e Pureza: No resfriamento direto no chip, a pureza do fluido é essencial porque pequenos canais em placas frias podem entupir facilmente, afetando o desempenho do resfriamento.
• Segmentos de resfriamento: O resfriamento a ar ainda é dominante, mas o resfriamento líquido (direto no chip e por imersão) está crescendo. A Valvoline atua em ambos, com foco no fluido PG 25 para resfriamento direto no chip.

10: 00 - 15: 00

• Diferenciação Técnica: Nem todos os fluidos PG 25 são iguais. A fórmula patenteada da Valvoline utiliza aditivos líquidos e com baixo teor de sólidos para evitar depósitos e pontes de sal.
• Monitoramento de condição: A Valvoline utiliza sua experiência automotiva para ajudar os clientes a monitorar a saúde de seus fluidos e as condições do sistema, dando suporte às cadeias de suprimentos globais.
• Complexidade do ecossistema: O resfriamento líquido envolve diversos parceiros, incluindo fornecedores de servidores, fabricantes de mangueiras e placas frias, fornecedores de conexões rápidas e muito mais. Colaboração e comunicação são essenciais para evitar acusações mútuas quando surgem problemas.
• Qualidade da água e sensores: Os centros de dados muitas vezes carecem de experiência em qualidade da água, por isso a Valvoline está colaborando com fabricantes de sensores para permitir o monitoramento em tempo real das propriedades do fluido, como turbidez e condutividade.

15: 00 - 20: 00

• Integração do Sensor: O futuro vai inclua mais sensores em circuitos de resfriamento para detecção precoce de problemas, potencialmente até mesmo no nível do conector ou da placa fria.
• Adoção do mercado: A maioria dos data centers dos EUA está adotando o resfriamento por placa fria/direto no chip porque ele pode ser adaptado, enquanto o resfriamento por imersão exige uma nova infraestrutura.
• Vantagens do resfriamento por imersão: A imersão pode resfriar 100% dos componentes e é muito mais eficiente na transferência de calor do que o ar, mas requer movimento cuidadoso do fluido para evitar pontos quentes.
• Condutividade térmica: Os fluidos de imersão (hidrocarbonetos) são escolhidos por sua baixa condutividade elétrica (propriedades dielétricas), permitindo a submersão segura de componentes eletrônicos.

20: 00-25: 00

• Resfriamento por imersão na prática: Discutindo diferentes configurações de resfriamento por imersão, como imersão em tanque (servidores mergulhados verticalmente) e seu impacto na eficiência de energia (PUE tão baixo quanto 1.03–1.04, significativamente melhor que o resfriamento a ar).
• Confiabilidade dos componentes: O resfriamento por imersão pode reduzir significativamente as taxas de falha de componentes como RAM, armazenamento, CPUs e GPUs. No entanto, apresenta novos desafios operacionais., como manusear servidores com guindastes e lidar com gotejamentos de óleo.
• Química de Fluidos: A Valvoline utiliza fluidos de hidrocarbonetos puros para imersão — sem flúor ou cloro, apenas carbono e hidrogênio. Isso garante inércia química, semelhante à do ar, e evita reatividade com componentes do servidor.
• Compatibilidade de material: As primeiras lições incluíram problemas com cabos, etiquetas e plásticos não projetados para uso com óleo, como lixiviação de cores, queda de rótulos e quebra de plásticos. Os testes de compatibilidade agora são um foco significativo.

25: 00-30: 00

• Padrões da indústria e colaboração: A Valvoline colabora com o OCP (Open Compute Project) e a ASHRAE para desenvolver e aderir a listas de compatibilidade de materiais para fluidos de imersão e de aplicação direta no chip. Essas listas ajudam os clientes a escolher os materiais certos para resfriamento líquido.
• Rede e integridade do sinal: CExistem preocupações sobre redes de alta velocidade e transmissão de luz através do óleo; no entanto, a maioria dos fabricantes de hardware agora desloca os interruptores para fora do fluido. A Valvoline não observou grandes problemas de sinal, mas pode ajustar as propriedades dielétricas do fluido, se necessário.
• Percepção da Indústria: A Valvoline é frequentemente considerada "a cara dos carros" em eventos de TI, mas eles enfatizam sua expertise em transferência de calor e química, o que é diretamente relevante para o resfriamento do data center.
• Grupos de Trabalho do OCP: O OCP tem grupos separados para resfriamento por imersão e direto no chip, mostrando a crescente seriedade do setor em relação ao resfriamento líquido.

30: 00-35: 00

• Projetos de imersão alternativos: Discussão sobre "imersão de precisão", como a abordagem da Isotope, em que o fluido é pulverizado diretamente sobre componentes quentes em um rack, usando menos fluido e permitindo retrofits mais fáceis. Esses projetos podem ser mais eficientes em termos de energia e se adaptar a racks padrão.
• Cobertura de componentes: A imersão de precisão garante que todos os componentes, iIncluindo aqueles que não geram calor significativo, como capacitores e transistores, são resfriados de forma eficaz, melhorando potencialmente a confiabilidade geral.
• Resfriamento multifásico: O resfriamento multifásico (bifásico) utiliza o calor da vaporização para aumentar a eficiência; no entanto, os fluidos utilizados são frequentemente PFAS (produtos químicos permanentes), que são ambientalmente problemáticos. A Valvoline evita esses produtos por questões de sustentabilidade.
• Complexidade do sistema: Sistemas multifásicos exigem ambientes selados para evitar escape de gás, aumentando a complexidade e o risco.

35:00–37:00 (Fim)

• P&D de fluidos e direções futuras: Para fluidos de imersão, a Valvoline está pesquisando maneiras de reduzir Está pegada de carbono, incluindo hidrocarbonetos bioderivados, embora estes apresentem desafios devido à presença de ligações duplas e custos mais altos.
• Sustentabilidade PG 25 (Direct-to-Chip): PG 25 é atualmente derivado de petróleo, mas opções à base de plantas estão disponíveis, embora sejam mais caras. A Valvoline está explorando maneiras de torná-las mais econômicas e sustentáveis.
• Questões de Química: O conhecimento em química é cada vez mais essencial para profissionais de TI que trabalham com refrigeração avançada sistemas, compatibilidade, propriedades de fluidos e impacto ambiental, tudo isso depende de uma sólida compreensão da química.
• Teste de laboratório: A Valvoline realiza testes internos extensivos de compatibilidade, desempenho e eficiência do sistema, tanto para sistemas de resfriamento por imersão quanto para sistemas de circuito fechado.