Sistema de enfriamiento por inmersión en dos fases 3M Novec

El uso intensivo de datos está impulsando enormes cambios en todo el mundo, tanto a nivel industrial como empresarial. Como toda esa información se tiene que almacenar y procesar en gigantescos centros de datos, estos generan una gran cantidad de calor, por lo que deben asumir un alto coste en consumo de energía, uso del agua, huella medioambiental y otros. El funcionamiento eficiente depende, en gran medida, de que seamos capaces de enfriar los equipos, ya que estos están consumiendo más del 40% de la electricidad.

El enfriamiento es una parte crítica y el método más utilizado hoy en día en centros de datos es la refrigeración por corrientes de aire. Estas corrientes se controlan mediante las unidades CRAC (Computer Room Air Conditioner) que las conduce por un suelo técnico hacia los racks de servidores, con configuraciones especiales de pasillo frío – pasillo caliente. Estos sistemas de refrigeración se manifiestan altamente ineficientes e insuficientes para las necesidades a medio y largo plazo. Esto es debido, entre otras razones, a su escasa adaptación a las condiciones específicas de cada sala, su gran consumo energético y su elevado coste. Existen distintas propuestas que mejoran algunos de los aspectos negativos, como el aislamiento de los pasillos calientes o los pasillos fríos, pero sigue resultando una solución demasiado costosa y compleja para un Edge Data Center.

La refrigeración de los Data Centers es uno de los principales cuellos de botella de cara a su evolución. Si deseamos desplegar pequeños centros de datos en el interior de las ciudades y así asegurar un desarrollo sostenible de las nuevas tecnologías inteligentes, estos deben ocupar el menor espacio posible por factores de comodidad para los ciudadanos y coste de los espacios de despliegue. También deben reducir al mínimo el consumo de la climatización, ya que la proliferación de estas infraestructuras amenaza con saturar las redes eléctricas de las ciudades, provocando cortes en el servicio que tendría un alto impacto económico.

3M ha revolucionado el sector con la solución ideal para la refrigeración líquida de los Edge Data Centers basada en la inmersión de las placas base de los servidores en el fluido dieléctrico, 3M Novec 7100, para realizar una refrigeración pasiva de dos fases.  En este sistema los equipos se sumergen en un baño de Novec donde se elimina el calor a través del contacto directo con el chip u otra fuente de calor, lo que hace que el fluido hierva y capture el calor en forma de vapor, este se eleva del líquido a un serpentín condensador y luego vuelve a caer en el baño. No se requiere energía para mover el vapor y tampoco se necesita enfriador para el condensador, que se enfría con el agua de la instalación suministrada por un enfriador en seco.

Esta tecnología está revolucionando el sector de los data centers, ya que permite reducir su tamaño a solo una fracción de lo que sería si tuviéramos que realizar su refrigeración por el sistema tradicional

Este fluido fue desarrollado como reemplazo para compuestos químicos utilizados principalmente en industria como CFC, HFC, HCFC y PFC, que son perjudiciales para la capa de ozono y favorecen el efecto invernadero. El 3M Novec 7100 en cambio, es respetuoso con el medio ambiente y de muy baja toxicidad. Inicialmente se utilizó para la limpieza de equipos electrónicos, y más tarde en la extinción de incendios en situaciones en las que el agua dañaría activos de valor y para la preservación de componentes biológicos entre otros usos.

Se caracteriza por ser incoloro, inodoro, no inflamable, de baja toxicidad, baja tensión superficial, baja viscosidad y se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente. Visualmente es indistinguible del agua, pero su punto de ebullición es de 61ºC y su densidad es de 1,52 g/ml.  Estas características permiten una manipulación segura y de bajo impacto ambiental.  Las diversas ventajas derivadas de su implementación que soluciona los problemas de Edge Computing   son:

• Al ser una refrigeración pasiva, reducirá un 95% los costes energéticos de climatización, ya que eliminan la necesidad de enfriadores y unidades de aire acondicionado.
• Aumentará de la densidad de potencia por rack de 40 kW a 250 kW.
• Cada Data Center utilizará 10 veces menos espacio que en la actualidad.
• Se podrán alcanzar PUEs por debajo de 1,02.
• Se simplificará la construcción e instalación de los Data Centers.
• Se reducirá el mantenimiento necesario al reducir en número de partes móviles y otros componentes.
• Se reducirán los costes de los servidores al no necesitar cajas, ventiladores…
• Mejorará significativamente el tiempo medio entre fallos, por la reducción de la media de la temperatura y las variaciones drásticas de esta.

Para los operadores de centros de datos, resulta una preocupación el uso eficiente del agua ya que utilizan grandes cantidades en el proceso de enfriamiento. Con la refrigeración pasiva en dos fases  con  3M Novec 7100, se puede eliminar el uso del agua ya que funciona con un circuito cerrado de refrigeración con agua bombeada a través de todo el sistema a los enfriadores en seco.

Para los operadores de centros de datos también resulta una preocupación el uso eficiente del agua ya que muchos de ellos utilizan grandes cantidades en el proceso de enfriamiento. Con el enfriamiento pasivo de inmersión en dos fases, se puede eliminar este uso del agua ya que funciona con un circuito cerrado de refrigeración con agua bombeada a través de todo el sistema a los enfriadores en seco sin tener que abandonar el sistema

Con estas ventajas se espera obtener una solución completa para el despliegue de Edge Data Centers