A Castrol está impulsionando a inovação em resfriamento de data centers com fluidos dielétricos, impulsionando o futuro da tecnologia de resfriamento por imersão.
O resfriamento por imersão se tornou um tópico significativo na indústria de tecnologia, especialmente porque os data centers enfrentam uma demanda crescente por soluções de resfriamento mais eficientes. Tradicionalmente associada a óleos automotivos, a Castrol está na vanguarda dessa inovação. No entanto, a Castrol agora está fazendo progressos no resfriamento de data centers por meio de seus fluidos de resfriamento dielétricos. Visitamos recentemente o Castrol Liquid Cooling Center of Excellence em Pangbourne, Berkshire, Reino Unido, onde a Castrol conduz pesquisas e desenvolvimento em soluções de resfriamento por imersão líquida para data centers.
A instalação serve como um campo de testes para fluidos de resfriamento de imersão da série DC da Castrol e várias configurações de tanques de imersão de fornecedores líderes. Essas células de teste permitem que a Castrol explore diferentes tecnologias de resfriamento e seu impacto nos componentes do servidor. Embora o foco seja principalmente na dinâmica de fluidos e química, o centro também avalia cabos, hardware de servidor e compatibilidade de materiais. A abordagem abrangente da Castrol para testar e validar a tecnologia de imersão a torna uma figura líder no futuro do resfriamento de data center.
O caso do resfriamento por imersão
Os data centers estão sob crescente pressão para lidar com uma carga de energia computacional cada vez maior, ao mesmo tempo em que reduzem o impacto ambiental. Os métodos tradicionais de resfriamento a ar, mesmo aqueles suplementados por resfriamento líquido direto (DLC), são frequentemente insuficientes para alguns dos ambientes de computação de alta densidade atuais.
Chris Lockett, VP de Eletrificação e Inovação de Produtos Castrol na BP explicou: “No momento, cerca de 40% do consumo de energia em data centers vai para o resfriamento. O resfriamento por imersão pode reduzir esse número para menos de 5%, reduzindo significativamente o uso de energia e água.”
O resfriamento por imersão, como conceito, submerge servidores inteiros em fluido dielétrico, um líquido não condutor que absorve e transfere calor para longe dos componentes. Essa abordagem elimina a necessidade de ventiladores tradicionais, reduzindo o consumo de energia e melhorando a eficiência. Conforme Vince e eu explorávamos a instalação, ficou claro que o resfriamento por imersão não é mais um nicho experimental — está rapidamente se tornando uma solução viável para cargas de trabalho de alta potência e data centers com consciência ambiental.
Explorando as células de teste
At Centro de Excelência da Castrol, fomos apresentados a várias soluções de resfriamento por imersão, cada uma com um design e recursos exclusivos. Essas configurações incluíam tanques de fornecedores notáveis como GRC (Resfriamento da Revolução Verde), Submersão, e Iceotope, todos atendendo a diferentes escalas e requisitos operacionais. Por exemplo, os tanques da GRC são projetados para lidar com implantações em larga escala, com a capacidade de gerenciar 50 kW de energia por tanque. Por outro lado, Submer e Iceotope oferecem soluções mais específicas para rack, que são ideais para ambientes modulares e com espaço limitado.
Uma característica marcante das células de teste é a capacidade de conduzir testes completos em condições controladas. A instalação do Castrol Center of Excellence é dividida em salas, cada uma com controle de temperatura, ventilação e sistemas de supressão de incêndio. Isso permite que a Castrol teste vários fluidos e componentes sob diferentes condições ambientais, garantindo que as soluções que eles desenvolvem possam suportar os rigores dos data centers do mundo real.
Em uma das células de teste, observamos o tanque do GRC, que tinha um brilho verde impressionante devido ao fluido específico que a Castrol estava usando. Os servidores submersos neste tanque estavam passando por testes de compatibilidade e desempenho. A Castrol garante que cada componente, de CPUs a cabos, pode operar efetivamente em ambientes de resfriamento por imersão sem degradação.
Engenharia de Fluidos: O Coração do Sistema
Os fluidos da série DC da Castrol estão no centro de suas soluções de resfriamento por imersão, projetados especificamente para data centers. Tivemos a oportunidade de ver dois desses fluidos em ação: DC15 e DC20. Ambos são fluidos dielétricos projetados para remover calor de servidores de forma eficiente, mantendo a compatibilidade do material e a longevidade do fluido.
Devido a regulamentações regionais, o fluido DC15 é otimizado para mercados que exigem maior viscosidade, como locais asiáticos. Enquanto isso, o fluido DC20 é a opção de mais alto desempenho da Castrol, projetado para dissipação extrema de calor e temperaturas operacionais mais altas. Esses fluidos podem operar na faixa de 40 °C a 50 °C, com alguns sistemas elevando temperaturas de até 70 °C. Essa tolerância a altas temperaturas significa que, na maioria dos ambientes, nenhuma refrigeração adicional é necessária, reduzindo significativamente o custo operacional e a complexidade de execução desses sistemas.
O ciclo de vida desses fluidos é outro aspecto crítico de sua utilidade. De acordo com a Castrol, seus fluidos são projetados para operações de "enchimento vitalício", o que significa que, sob condições ideais, o fluido pode durar todo o ciclo de vida do hardware do servidor — normalmente de 3 a 8 anos. Mesmo após esse período, a Castrol oferece serviços de reciclagem e reprocessamento de fluidos, estendendo a vida útil do fluido e reduzindo o desperdício.
Submer Mega Pods: Imersão em Escala
Um dos destaques da nossa visita foi o Submer Mega Pod, uma solução modular de data center que aproveita a tecnologia de fluido de resfriamento por imersão da Castrol. Dentro do Mega Pod, encontramos dois racks Smart Pod XL, cada um executando fluidos diferentes — DC15 e DC20. Esses pods representam uma solução compacta e completa de data center, completa com trocadores de calor e circuitos de resfriamento externos que transferem calor para o ambiente ao redor por meio de resfriadores de telhado, sistemas de recuperação de calor ou soluções geotérmicas.
Este tipo de sistema permite densidade e escalabilidade incríveis, mantendo baixo ruído operacional e consumo de energia. O Mega Pod pode suportar uma variedade de configurações, tornando-o uma opção atraente para data centers que consideram resfriamento por imersão em uma escala maior.
A simplicidade da manutenção dentro dos Mega Pods também foi notável. Servidores submersos no fluido de resfriamento podem ser facilmente levantados com a ajuda de um guindaste de ponte rolante, permitindo que os técnicos façam a manutenção ou substituam componentes sem tempo de inatividade. Os fluidos de imersão não são corrosivos e não condutores, então mesmo se um componente for removido enquanto ainda estiver molhado, ele pode ser seco e reutilizado sem problemas.
Expandindo o resfriamento por imersão além dos data centers tradicionais
Embora o resfriamento por imersão esteja ganhando força em data centers tradicionais, a tecnologia tem imenso potencial para muitos outros casos de uso. Sua capacidade de gerenciar computação de alta densidade, ao mesmo tempo em que é eficiente em termos de espaço e ecologicamente correta, a torna bem adequada para ambientes não tradicionais.
Computação de ponta e ambientes com restrição de espaço
A computação de ponta aproxima o poder de computação da fonte de dados, reduzindo a latência e melhorando o processamento em tempo real. No entanto, os locais de ponta geralmente enfrentam limitações de espaço e não têm a infraestrutura de resfriamento robusta disponível em grandes data centers. Os métodos tradicionais de resfriamento de ar, que exigem sistemas HVAC volumosos e manipuladores de ar, nem sempre são práticos nesses cenários.
Por outro lado, o resfriamento por imersão pode ser implantado em unidades compactas e autônomas que reduzem drasticamente os requisitos de espaço. Soluções como o GRC ICEraq podem encaixar vários racks em um espaço pequeno, mantendo o resfriamento de alta eficiência. Isso torna o resfriamento por imersão ideal para computação de ponta em torres de telecomunicações, lojas de varejo ou locais industriais remotos. Além disso, o ruído reduzido e a ausência de sistemas de ar em movimento tornam o resfriamento por imersão atraente para ambientes onde a operação silenciosa é crítica, como hospitais ou prédios de escritórios.
Resfriamento por imersão para data centers modulares
Data centers modulares — módulos de data center pré-fabricados que podem ser implantados de forma rápida e flexível, como o Submer MegaPod — são outro excelente caso de uso para resfriamento por imersão. Esses data centers são frequentemente usados em operações militares, recuperação de desastres ou configurações temporárias onde a infraestrutura tradicional não é viável. Com o resfriamento por imersão, os data centers modulares podem reunir poder de computação denso em um espaço pequeno, exigindo menos energia e infraestrutura para resfriamento.
O Submarine Mega Pod da Castrol é um exemplo de como o resfriamento por imersão pode ser usado em data centers modulares. Essas soluções de data center drop-in vêm equipadas com tanques de resfriamento por imersão e trocadores de calor, permitindo que operem de forma independente com infraestrutura mínima. Dado seu design compacto, são ideais para cenários em que implantação rápida e computação de alto desempenho são necessárias em ambientes com espaço limitado.
Reutilização de calor e sustentabilidade em áreas urbanas
Um dos benefícios mais intrigantes do resfriamento por imersão é sua capacidade de reaproveitar o calor gerado pelos servidores. Ao contrário dos data centers resfriados a ar, que frequentemente dissipam calor no ambiente como resíduos, os sistemas de resfriamento por imersão podem transferir calor para sistemas secundários, como aquecimento de edifícios ou processos industriais.
Em áreas urbanas onde a terra é escassa e a sustentabilidade é uma prioridade, o resfriamento por imersão pode ser integrado a sistemas de aquecimento distrital ou usado para aquecer edifícios próximos. Por exemplo, o calor de um data center resfriado por imersão pode fornecer água quente ou aquecimento para edifícios residenciais ou comerciais. Este modelo de recuperação de calor não apenas melhora a eficiência energética, mas também ajuda a reduzir a pegada ambiental geral do data center.
Resfriamento por imersão para computação de ponta industrial
Indústrias como petróleo e gás, manufatura e geração de energia dependem cada vez mais da computação de ponta para processamento e controle de dados em tempo real. Esses ambientes são frequentemente remotos, severos, contêm gases explosivos ou corrosivos ou estão sujeitos a flutuações extremas de temperatura, tornando os sistemas de resfriamento tradicionais impraticáveis. O resfriamento por imersão oferece uma solução robusta ao fornecer dissipação de calor consistente e eficiente, mesmo em ambientes desafiadores.
Nesses cenários, o calor rejeitado do resfriamento por imersão também poderia ser utilizado em processos industriais. Por exemplo, o calor residual poderia ser reaproveitado como um componente de pré-aquecimento para geração de vapor, aquecimento de água ou mesmo para dar suporte a operações no local que exigem energia térmica. Essa abordagem se alinha com o crescente impulso por processos industriais mais ecológicos e eficientes, ao mesmo tempo em que garante que os sistemas de computação de ponta possam operar de forma confiável em condições adversas.
Computação sustentável para cidades inteligentes
À medida que os projetos de cidades inteligentes se expandem, o resfriamento por imersão pode desempenhar um papel fundamental na manutenção da infraestrutura de computação que dá suporte a tudo, desde gerenciamento de tráfego até sistemas de segurança pública. O resfriamento por imersão pode habilitar nós de computação densos em edifícios inteligentes, centros de transporte e sistemas de utilidade pública, minimizando a pegada de resfriamento.
Esses sistemas também podem fazer uso do calor residual para recuperação de energia. Por exemplo, data centers de cidades inteligentes que dependem de resfriamento por imersão podem contribuir com o excesso de calor para alimentar estações de carregamento de veículos elétricos, aquecer piscinas municipais ou auxiliar em instalações de gerenciamento de resíduos. Ao fazer isso, cidades inteligentes podem atingir seu objetivo de integrar a sustentabilidade em suas operações principais enquanto gerenciam as cargas de dados que alimentam os serviços urbanos de próxima geração.
Além do resfriamento: o impacto ambiental
Além de reduzir o consumo de energia, o resfriamento por imersão oferece benefícios ambientais significativos. Os fluidos da Castrol são projetados para serem totalmente recicláveis, sem potencial de aquecimento global. A empresa também está explorando modelos de fluido como serviço, onde os fluidos usados são coletados, reprocessados e devolvidos ao cliente como líquidos frescos e de alto desempenho. Essa abordagem minimiza o desperdício e se alinha com a crescente demanda por operações sustentáveis de data center.
Além disso, os sistemas de resfriamento por imersão podem ser integrados com tecnologias de recuperação de calor. Por exemplo, o excesso de calor gerado pelos servidores pode ser reaproveitado para aquecimento de edifícios ou aplicações industriais. A Castrol até explorou a possibilidade de usar o calor para aquecer piscinas, adicionando uma camada extra de eficiência ao sistema geral.
O futuro do resfriamento por imersão
À medida que os data centers se expandem e os requisitos de energia aumentam, a necessidade de soluções de resfriamento eficientes e sustentáveis só aumentará. O resfriamento por imersão está surgindo como uma das tecnologias mais promissoras para atender a essa necessidade, particularmente para computação de alto desempenho, cargas de trabalho de IA e outras aplicações exigentes. Embora o resfriamento a ar e líquido direto ainda tenham seu lugar, o resfriamento por imersão oferece uma proposta diferente, mas atraente, de eficiência e escalabilidade para o futuro.
O trabalho que está sendo feito no Liquid Cooling Center of Excellence da Castrol representa o que há de mais moderno nessa tecnologia. O foco da empresa em química de fluidos, compatibilidade de materiais e gerenciamento de ciclo de vida a torna uma peça-chave no desenvolvimento de soluções de resfriamento por imersão eficazes e ambientalmente sustentáveis.
Nossa visita às instalações da Castrol em Pangbourne revelou uma empresa profundamente investida no futuro do resfriamento de data center. Da engenharia de fluidos dielétricos avançados ao teste de tanques de imersão e componentes de servidor, a Castrol está ajudando a redefinir como pensamos sobre as operações de data center. À medida que o resfriamento por imersão continua a ganhar força, fica claro que a expertise da Castrol em dinâmica de fluidos e ciência de materiais desempenhará um papel fundamental na formação do futuro dessa tecnologia.
Fluidos de resfriamento por imersão Castrol
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