News Zweiphasen-Tauchkühlung: Microsoft kühlt Server mit bei 50 °C kochender Flüssigkeit

[DJMadMax]

Es gibt viele interessante und auch umsetzbare Lösungen zur Kühlung elektronischer Geräte. Die Frage ist jedoch: wie viel Energie muss zuvor in die Kühlmethode gesteckt werden?

Ich kann mir einfach kaum vorstellen, dass ein simpler, sich durch Strom drehenter Ventilator auf einem aus Kupferlamellen bestehenden Kühlelement ineffizienter sein soll, als eine gesamte Serverlandschaft, die in einer Spezialflüssigkeit auf Tauchgang geschickt wird, wobei das siedende Material zusätzlich wieder durch eine weitere Kühlung zum Kondensieren und Rückfließen gebracht werden muss.

Aber hey, genauso will mir die Industrie auch weismachen, dass ein 2 Tonnen SUV von BMW besser für die Umwelt ist, als mein nicht einmal eine Tonne wiegender Swift.

 

[M@tze]

Ich kann mir einfach kaum vorstellen, dass ein simpler, sich durch Strom drehenter Ventilator auf einem aus Kupferlamellen bestehenden Kühlelement ineffizienter sein soll, als eine gesamte Serverlandschaft, die in einer Spezialflüssigkeit auf Tauchgang geschickt wird

Du versuchst aber gerade, Deine ganz normale PC Kühlung auf einen Serverlandschaft zu projizieren, was falsch ist. Du hast in einem modernen Serversystem die zigfache thermische Last Deines Home PC, da dort alles bis zum letzten vollgestopft/ausgereizt ist. Bildlich gesprochen sind dort in den Abmessungen Deines PC Gehäuses 12 komplette Server (Zahl ist aus der Luft gegriffen, um den Unterschied zu demonstrieren) verbaut, die eventuell permanent unter Volllast laufen. Und die kühl dann mal bitte effektiv mit Deinem "sich durch Strom drehenden Ventilator". Geht schon, hat aber seine Grenzen (in Blades sind meistens Gruppen von echt mini kleinen Lüftern verbaut), macht einen Höllenlärm und bedingt, dass der komplette Serverraum mindestens redundant von großen Klimakompressoren gekühlt werden muss. Da ist so ein Ansatz "in einer Spezialflüssigkeit auf Tauchgang geschickt" schon überlegenswert.

 

[DerMond]

Also meiner Meinung nach nur sehr bedingt brauchbar ... elektrisch leitend wird es ja nicht sein ... wenn sich dann zwischen 2 Kontaktflächen ein Film dieser Flüssigkeit bildet ... nicht gut.
Dann beim Komponententausch ... muss man ja erst wieder trocken legen, weil dei Kontakte beim Entfernen auf jeden Fall total eingesaut werden ...
Also ne ... gerade im Produktiveinsatz in einer professionellen Umgebung (noch dazu hochskaliert auf ein Rechenzentrum) einfach nur eine interessante Konzeptstudie, aber nicht mehr. (noch dazu müssen die Racks, oder Aquarien dann alle 100% und immer dicht sein ... eine weitere Problemquelle ...
Kurzum ... lustig zu sehen ... aber ja.

Nichts für ungut aber ich attestiere den verantwortlichen Leuten bei Microsoft mehr technische Kompetenz als dir. Deine eigentlich nichtssagende Aussage ist so oberflächlich formuliert dass man dir schlicht nur Unwissen unterstellen kann.

Das ist auch der Grund warum die Leute da in der Entwicklung von Microsoft arbeiten und du dich hier auf Computerbase rumtreibst

 

[TriceO]

Das von dir genannte System unterscheidet sich trotzdem, da es offenbar nicht mit Verdampfung arbeitet.

Entschuldige bitte, da stand ich auf dem Schlauch.

 

[xexex]

Ich kann mir einfach kaum vorstellen, dass ein simpler, sich durch Strom drehenter Ventilator auf einem aus Kupferlamellen bestehenden Kühlelement ineffizienter sein soll, als eine gesamte Serverlandschaft, die in einer Spezialflüssigkeit auf Tauchgang geschickt wird,

Ist er weil das "Kühlmedium" Luft ein toller Isolator, aber ein sehr schlechter Wärmeleiter ist. Weshalb werden wohl Rechenzentren meist auf 21°C heruntergekühlt, während flüssigkeitsgekühlte Systeme auch mit "hohen" Temperaturen arbeiten können?

Es gilt bei Servern das gleiche Prinzip wie bei PCs. Bei einem wassergekühlten System, kann die Flüssigkeit extern zu großen Wärmetauschern transportiert werden und dort effizient wieder heruntergekühlt werden. Auch bei dem System von Microsoft, könnte zur Kühlung der Kondensatoren zum Beispiel Leitungswasser verwendet werden.

Das größte Problem von luftgekühlten Rechenzentren sind nicht die Lüfter an sich, sondern die aufgewendete Energie um die Luft auf die benötigten Temperaturen abzukühlen. Bei Wasser kannst du schlichtweg neben dem Rechenzentrum einen großen Kühlturm bauen und je nach Standort komplett auf teure Klimaaggregate verzichten.

Hier gibt es noch einen schönen detaillierten Vergleich.
https://static1.squarespace.com/sta...Data+Center+Cooling+Design+Considerations.pdf

 

[VD90]

Also meiner Meinung nach nur sehr bedingt brauchbar ... elektrisch leitend wird es ja nicht sein ... wenn sich dann zwischen 2 Kontaktflächen ein Film dieser Flüssigkeit bildet ... nicht gut.
Dann beim Komponententausch ... muss man ja erst wieder trocken legen, weil dei Kontakte beim Entfernen auf jeden Fall total eingesaut werden ...
Also ne ... gerade im Produktiveinsatz in einer professionellen Umgebung (noch dazu hochskaliert auf ein Rechenzentrum) einfach nur eine interessante Konzeptstudie, aber nicht mehr. (noch dazu müssen die Racks, oder Aquarien dann alle 100% und immer dicht sein ... eine weitere Problemquelle ...
Kurzum ... lustig zu sehen ... aber ja.

Wenn ich sowas schon lese. Da arbeiten einfach top qualifizierte Menschen, die wahrscheinlich seit Jahren nichts anderes machen, als täglich in diesem Gebiet zu forschen und dann kommt einfach so ein zufälliger Typ daher und schreibt „nicht brauchbar“... das muss einfach ne Art Humor sein, den ich nicht verstehe.

 

[Cruentatus]

Bei 3M auf der Website gibt es auch weitere Infos zum Aufbau der Server/Kühler:

Link zum PDF:
https://multimedia.3m.com/mws/media/1798675O/3m-two-phase-immersion-cooling-technical-paper.pdf

Viele Grüße

 

[Ice-Lord]

Die Idee ist sicher nicht neu.
Hat man in Versuchsaufbauten und theoretischen Konstrukten schon gesehen.

Aber das Produktiv im Einsatz zu haben ist schon eine andere Nummer.
Dafür MUSS das funktionieren immer und zu jeder Zeit.
Ausfälle wegen neuem "coolem" Design kann und will man sich nicht leisten.

Ob sichs durchsetzt wird spannend.
Stellt es doch ganz andere Herausforderungen an Einsatzort und vor allem Wartung.
Mal schnell ein SSD "Hot Swap" in dem Zeuch ??

 

[PS828]

Prinzipiell gutes Konzept, die Flüssigkeit wird hier wohl ein Kohlenwasserstoff sein.

Stellt sich allerdings die Frage wie das mit der Verträglichkeit für die Atemwege aussieht. So eine Verdichtung will auch gemacht sein. Bei einem System wo man ständig rann muss auch keine gute Idee.

Für nieschenfälle Aber sicherlich geeignet.

 

[Aslo]

"Wollen Sie zu ihrem Server Ketchup oder Mayo?"

 

[mkossmann]

Dafür MUSS das funktionieren immer und zu jeder Zeit.
Ausfälle wegen neuem "coolem" Design kann und will man sich nicht leisten.

Ich würde das als erste Stufe der Kühlung als Zuverlässiger einschätzen als ein Lüfter mit beweglicher Mechanik.
Und der Kondensator, an dem der verdampfte Kühlmittel wieder kondensiert ist wieder jahrzehntelang bewährte Technik.

Mal schnell ein SSD "Hot Swap" in dem Zeuch ??

Auf dem Bild mit dem gezogenen Server-Blade ist keine SSD oder HDD zu erkennen. Da wurde der Massenspeicher wohl von der Rechenleistung getrennt.

 

[paccoderpster]

Das ist ne stink normale Kältemaschine nur das man hier sich den Wärmetauscher im Verdampfer spart ...

Es handelt sich hierbei nicht um eine Kältemaschine, sondern um eine simple Siedekühlung die auch in Heatpipes zum Einsatz kommt.

 

[eastcoast_pete]

Ich denke mal, im fünften Satz "Auf die nicht leidende Flüssigkeit statt...." soll es leitende heißen.

Nehme ich auch Mal stark an. Spreche aber kein Novec (:

Ergänzung (7. April 2021)

Nach der Beschreibung in der MS Pressemitteilung (von 3M) wahrscheinlich NOVEC; leider wollen sie uns nicht sagen, welches. Als nicht-Ozon Schicht Schadendes FCKW mit einigermaßen hohem Siedepunkt eigentlich schon ideal als Kühlflüssigkeit für den Zweck.

 

[Loopy78]

@SV3N Es haben sich leider ein paar Fehler eingeschlichen:

Zwei Ingenieure überprüfen einen Zweiphasen-Tauchkühltanks im Rechenzentrum (Bild: Microsoft)

... während sich der Fortschritt mit der konventionell luftgekühlter Hardware stetig verlangsamt.

„Luftkühlung ist nicht genug. Das treibt Microsoft zu einer Zweiphasen-Tauchkühlung, bei der die Oberflächen des Chips direkt abgekocht werden kann“

... und ermöglicht es uns, so den Trend

Chrstian Belady, Microsoft

 

[D708]

Sobald bekannt würde, dass die Abgase Klima schädlich sein können, geht die Akzeptanz runter.
Dann muss das System 100% dicht sein, was es bestimmt nicht billiger macht.

Muss es sowieso sein. Novac zum Beispiel erzeugt beim Verdampfen einen relativ hohen Druck. Kann natürlich sein, dass hier Zaubermittelichen am Start sind, aber generell haben Gase ein niedrigeres Volumen als im Aggregatzustand Flüssig. Das heißt, nicht 100% dicht, kannst du direkt vergessen im Betrieb.

Dazu Lastspitzen. Mit Heat Spots kommen solche Flüssigkeiten nicht wirklich gut zurecht. Da das Gas erstmal von der Stelle weg muss. Gerade bei noch höheren Packdichten von Transistoren mit hohem Takt auf Silizumbasis sehe ich eher schwarz.
Was aber geil ist, die Abwärme ist einfacher zu benutzen als bei traditioneller Luftkühlung.

Ergänzung (7. April 2021)

Ein dichtes Edelstahlbecken für die Server ist kein Hexenwerk - das gibt es z.B. in Form von Waschbecken für ein paar Euro. Sowas ist in der Herstellung völlig unproblematisch. Und alle Anschlüsse gehen ohnehin oben raus.

Viele Grüße

Nette Idee. Klappt aber nicht so einfach. Stoffe ändern ihr Volumen beim Übergang in einen anderen Aggregatzustand. So wie ich das bei Novac abschätzen kann etwa verdoppelt. Ohne Druckbehälter hat man die längste Zeit das Kühlmittel gehabt.

 

[deo]

Dann werden Leute gesucht, die schon in Suppenküchen gearbeitet haben.

 

[MujamiVice]

Interessant ist ob es chemische Wechselwirkungen zwischen der Flüssigkeit und den anderen Materialien gibt und somit wieder eine reduzierte Lebensdauer? Es kommen so viele unterschiedliche Stoffe zusammen.
Was passiert mechanisch wenn die Flüssigkeit kocht und dann die Dampfblase entsteht, gibt es da Kavitationseffekte? Bin skeptisch!

 

[blöderidiot]

Interessant ist ob es chemische Wechselwirkungen zwischen der Flüssigkeit und den anderen Materialien gibt und somit wieder eine reduzierte Lebensdauer? Es kommen so viele unterschiedliche Stoffe zusammen.
Was passiert mechanisch wenn die Flüssigkeit kocht und dann die Dampfblase entsteht, gibt es da Kavitationseffekte? Bin skeptisch!

• Wechselwirkungen: gibt es, vor allem mit Polymeren
• Lebensdauer: wird demnach reduziert, alles eine Kostenfrage
• Dampfblasen: es entsteht ein Hystereseeffekt hinsichtlich der Temperatur, das Gas (Dampf) leitet die Wärme schlechter als die Flüssigkeit, das Bauteil überhitzt lokal (etwas) -- so lange die Blase nicht aufgestiegen/abgelöst ist.
• Kavitation: spielt hier keine Rolle, da Kavitation iirc das "schlagartige" Eindringen einer Flüssigkeit bedeutet, wenn eine Gasblase plötzlich zusammenbricht (durch Kondensation). Genau das passiert aber hier nicht, also hier gibts nur "Hydrodynamik" von "Bubbles".

Oder so ...

 

[Beitrag]

Gut, dass im Artikel nochmal der Siedepunkt von Wasser erwähnt wurde, sonst hätte ich überhaupt keine Ahnung gehabt, was Phase ist.

 

[AthlonXP]

wollte schon sagen, kenne ich doch vom bauer, aber im letzten satz kam es ja ^^, hatte das teil von ihm bei caseking im outlet store mal gesehen, nicht schlecht