บทความและข่าวสาร

การใช้ Closed Cooling Tower ในระบบ Liquid Cooling สำหรับ Data Center

จากที่ผมได้เห็นวิวัฒนาการของระบบทำความเย็นในอุตสาหกรรมต่าง ๆ มากมาย โดยเฉพาะใน Data Center ซึ่งเป็นหนึ่งในภาคส่วนที่มีการเติบโตอย่างรวดเร็วที่สุดในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความต้องการพลังประมวลผลที่เพิ่มขึ้นจาก AI และ High-Performance Computing (HPC) กำลังเปลี่ยนแปลงโครงสร้างพื้นฐานของ Data Center ไปอย่างสิ้นเชิง

การเติบโตอย่างรวดเร็วทั้งขนาด การเพิ่มขึ้นของอุปกรณ์ เซิร์ฟเวอร์ยุคใหม่ใช้พลังงานมากขึ้น ส่งผลให้การใช้ไฟฟ้าของศูนย์ข้อมูลทั่วโลกคาดว่าจะเพิ่มเป็นสองเท่าภายในปี 2026  การแข่งขันของบริษัทผู้พัฒนา AI ยังอาจผลักดันความต้องการพลังงานในดาต้าเซ็นเตอร์เพิ่มขึ้นอีกถึง 160% เพราะเหตุนี้ Data Center จึงต้องมองหาระบบทำความเย็นที่มีประสิทธิภาพสูงขึ้นเพื่อลดการใช้พลังงานและรองรับความร้อนที่เพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล

และสิ่งที่ผมอยากมาเล่าสู่กันฟังวันนี้คือ แนวโน้มที่กำลังเกิดขึ้นกับระบบระบายความร้อนของ Data Center จากการระบายความร้อนด้วยอากาศ ก้าวเข้าสู่ยุคของ Liquid Cooling และการใช้ Closed Cooling Tower จากรายงานของอุตสาหกรรม Data Center มีมากกว่า 38% ขององค์กร ที่มีแผนจะนำระบบ liquid cooling มาใช้ภายในปี 2026

• ทำไมต้องเปลี่ยน ?
ปัญหาและข้อจำกัดของการทำความเย็นด้วยอากาศ (Air Cooling) นั้นเคยเพียงพอในอดีต แต่เมื่อกำลังไฟฟ้าต่อเซิร์ฟเวอร์เพิ่มสูงขึ้น ข้อจำกัดของระบบนี้ก็เริ่มชัดเจนยิ่งขึ้น Data Center ทั่วไประบบปรับอากาศสามารถใช้พลังงานไฟฟ้าได้สูงถึง 40% ของการใช้ไฟทั้งหมดเพียงเพื่อระบายความร้อน ซึ่งถือเป็นภาระพลังงานมหาศาลและทำให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน หรือ PUE แย่ลง

นอกจากนี้ การระบายความร้อนด้วยอากาศยังมีข้อจำกัดทางกายภาพ เช่น ยิ่งชิปร้อนมากก็ต้องใช้ฮีทซิงก์ขนาดใหญ่และพัดลมความเร็วสูง ซึ่งเพิ่มทั้งการใช้พลังงานและความเสี่ยงในการเกิดความร้อนสะสมที่เพิ่มขึ้น หากมีการไหลเวียนอากาศไม่เพียงพอ

อุปกรณ์ประมวลผลรุ่นใหม่ๆ เช่น GPU รุ่นใหม่ของ NVIDIA สำหรับงาน AI มีกำลังไฟต่อชิปสูงถึง 2,700 วัตต์ จำเป็นต้องใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลวเท่านั้น เพราะการใช้ลมไม่สามารถระบายความร้อนจำนวนมากขนาดนั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพอีกต่อไป ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศกำลังถึงจุดอิ่มตัวเรียบร้อยแล้วในยุคของ AI และ HPC

• Direct-to-Chip Cooling : โซลูชั่นที่กำลังมาแรง
การระบายความร้อนด้วยของเหลว (Liquid Cooling) ได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อตอบโจทย์ข้อจำกัดของการระบายความร้อนด้วยอากาศ โดยใช้น้ำหรือของเหลวหล่อเย็นอื่นๆ ในการถ่ายเทความร้อน ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่าอากาศมาก เนื่องจากน้ำสามารถพาความร้อนได้ดีกว่าอากาศหลายเท่าในเชิงปริมาตร

วิธีการระบายความร้อนด้วยของเหลวมีหลายแบบ แต่ที่ได้รับความสนใจอย่างมากคือ Direct-to-Chip Cooling (D2C)



Direct-to-Chip Cooling ยังช่วยให้สามารถเพิ่มอุณหภูมิน้ำเย็นที่จ่ายในระบบได้สูงขึ้นกว่าระบบแอร์คูลลิ่งแบบเดิมอย่างมาก การที่ระบบยอมรับน้ำอุณหภูมิสูงขึ้นได้ หมายความว่าสามารถใช้ระบบทำความเย็นแบบประหยัดพลังงานกว่า เช่น Free Cooling หรือการระบายความร้อนด้วยอากาศภายนอก ได้นานขึ้นหรือบ่อยขึ้น โดยไม่ต้องใช้เครื่องทำความเย็นเชิงกลตลอดเวลา ซึ่งเป็นจุดที่ Closed Cooling Tower เข้ามามีบทบาทสำคัญในธุรกิจ Data Center

• Closed Cooling Tower มีบทบาทอย่างไร ?
เราอาจจะคุ้นเคยกับ Cooling Tower ดีอยู่แล้ว แต่สำหรับ Data Center นั้น การใช้ Closed Cooling Tower กำลังเป็นทางเลือกที่ได้รับความนิยมอย่างมาก เพราะสามารถให้ความสมดุลระหว่างประสิทธิภาพและการใช้ทรัพยากรน้ำได้อย่างดีเยี่ยม

ในระบบ Direct-to-Chip Cooling น้ำหล่อเย็นจะไหลผ่านเซิร์ฟเวอร์และออกมารับความร้อน จากนั้นความร้อนนี้จะถูกถ่ายเทไปสู่วงจรน้ำหล่อเย็นภายนอก ผ่านชุดจัดการของเหลว (CDU) ซึ่งจะส่งต่อไปยัง Closed Cooling Tower ที่ทำหน้าที่ระบายความร้อนโดยไม่ให้ของเหลวหล่อเย็นสัมผัสกับอากาศภายนอกโดยตรง กล่าวง่ายๆ คือ วงจรน้ำหล่อเย็นจะถูก “ปิด” แยกจากอากาศภายนอก ทำให้ไม่มีฝุ่นหรือตะกอนภายนอกปนเปื้อนเข้าสู่วงจร ที่มีข้อดีในการรักษาคุณภาพน้ำหล่อเย็นให้สะอาด ไม่มีการสูญเสียน้ำหล่อเย็นหลักในวงจรปิด การดูแลบำรุงรักษาน้อยลง ไม่ต้องกังวลเรื่องคราบตะกรันหรือการกัดกร่อนจากสิ่งสกปรกภายนอกในอุปกรณ์เซิร์ฟเวอร์

• กรณีศึกษา (Case Study)
กรณีศึกษาหลายกรณีที่ได้นำระบบนี้มาใช้งาน และพบว่าผลลัพธ์ค่อนข้างน่าสนใจ เช่น :

• Data Center แห่งหนึ่งในอินเดีย ที่นำ Direct-to-Chip Cooling และ Immersion Cooling มาใช้ร่วมกัน สามารถลดค่า PUE ลงเหลือประมาณ 1.20–1.25

• Emmy Supercomputer ที่ใช้ Direct-to-Chip Cooling ร่วมกับ Closed Loop Cooling สามารถรองรับโหลดความร้อนได้สูงถึง 96 kW ต่อแร็ค ขณะที่ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศเดิมรองรับได้เพียง 23.5 kW ต่อแร็คเท่านั้น Liquid Cooling ช่วยเพิ่มศักยภาพการติดตั้งอุปกรณ์ในพื้นที่เท่าเดิมได้ถึง 4 เท่า โดยไม่มีปัญหาความร้อน

• ลด Downtime และเพิ่มความเสถียร โดยช่วยรักษาอุณหภูมิของอุปกรณ์ไอทีให้คงที่ ลดปัญหา Hotspot และลดการใช้พลังงานของพัดลมในเซิร์ฟเวอร์ลงได้ถึง ~80% หรือหมายถึงพัดลมหมุนช้าลงมาก)

แหล่งอ้างอิง : Vertiv & NVIDIA
การศึกษากรณีของ NTT DATA (WEF)
รายงานการใช้งานจริงของมหาวิทยาลัย Göttingen
Sandia National Labs

• นี่คือทางเลือกที่ดีที่สุดสำหรับ Data Center ?


จากที่เกริ่นมาช่วงแรกว่าปัจจุบัน Direct-to-Chip Cooling มีการนำมาใช้ในธุรกิจ Data Center กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น เพื่อรองรับเทคโนโลยี AI และ HPC ที่กำลังเติบโตอย่างไม่หยุดยั้งในยุคปัจจุบัน เพราะมีข้อดีและเหตุผลที่ทำให้ Closed Cooling Tower ได้รับความนิยมมากกว่าการทำความเย็นประเภทอื่น เช่น ประหยัดน้ำและพลังงาน ลดการใช้พลังงานไฟฟ้าโดยรวม เพิ่มความเสถียรและประสิทธิภาพในการทำงานของเซิร์ฟเวอร์ ลด Downtime ฯลฯ รวมถึงรองรับการเติบโตของอุปกรณ์ประมวลผลความหนาแน่นสูงที่ระบบระบายความร้อนด้วยอากาศไม่สามารถรองรับได้

แต่ก็ยังมีทางเลือกอื่นอย่าง Immersion Cooling หรือการระบายความร้อนแบบจุ่มของเหลว แม้จะมีการระบายความร้อนได้ดีมากและลดการใช้พลังงานได้มาก แต่ของเหลวเฉพาะทาง หรือของเหลวไดอิเล็กทริกมีราคาสูงมาก ต้องนำเข้า บำรุงรักษาได้ยากมากกว่า รวมถึงเจ้าของธุรกิจยังต้องเปลี่ยนแปลงโครงสร้าง Data Center ทั้งหมด ไปจนถึงข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมอีกหลายด้านอีกด้วย วิธี Immersion Cooling จึงถูกใช้กับโครงการขนาดใหญ่ที่มีมูลค่าสูงมาก เช่น Crypto Mining, Supercomputing และบริษัทยักษ์ใหญ่อย่าง Microsoft, Meta, Alibaba, Tencent โดยเฉพาะสำหรับ AI Center

สรุปแล้ว การใช้ระบบ Closed Cooling Tower ร่วมกับ Direct-to-Chip Liquid Cooling กำลังเป็นแนวทางที่ได้รับความสนใจในการพัฒนา Data Center ในยุคปัจจุบัน และรองรับอนาคต แนวโน้มการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นและพลังงานความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ได้ดีกว่าระบบเดิมอย่างมาก ช่วยลดการใช้พลังงานไฟฟ้าสำหรับความเย็น, ลด PUE, และรักษาความเสถียรของอุปกรณ์ไอทีในระยะยาว

หากคุณกำลังมองหาโซลูชันที่ตอบโจทย์ทั้งในแง่ของประสิทธิภาพและความคุ้มค่า Closed Cooling Tower อาจเป็นอีกทางเลือกที่ควรลองพิจารณาดูครับ มันอาจเป็นตัวเลือกที่ช่วยให้ Data Center ของคุณทำงานได้เต็มประสิทธิภาพรองรับอนาคตและการเปลี่ยนแปลงที่กำลังเกิดขึ้นในทุกวินาทีนี้ได้

Line id : @advancecool 
Email : info@advance-cool.com

Powered by Froala Editor