Как выбрать систему охлаждения для сервера: разбираемся в видах, размерах и особенностях

Зачастую при выборе систем охлаждения для серверных процессоров мы сталкиваемся с огромным разнообразием моделей в самых различных вариантах исполнения. 

В отличие от десктопных, серверные системы охлаждения имеют бесчисленное множество “подводных камней”, незнание которых приводит к неприятным последствиям, например, перегреву или банальной несовместимости.

Чтобы не запутаться в этом, мы рекомендуем ознакомиться с данной статьей — здесь мы подробно расскажем о всех нюансах, с которыми вы можете столкнуться при выборе системы охлаждения. 

Пассивные системы охлаждения являются, так сказать, классическими — более чем в 80% готовых серверов используются именно такие системы охлаждения. Например, все готовые платформы компании HPE по умолчанию оснащены пассивными радиаторами и диффузорами, которые направляют воздушный поток от корпусных вентиляторов к процессорным радиаторам.

Пассивные системы охлаждения отличаются тем, что они не содержат движущихся элементов (кулера или вентилятора). Многим может показаться, что такие системы выбирают когда важна тишина — например, когда сервер находится в офисе без отдельной серверной комнаты. Однако это неверное утверждение, поскольку корпусные вентиляторы все равно будут издавать значительное количество шума, чтобы создать необходимое воздушное давление. На деле, пассивные системы выбирают тогда, когда в серверном шасси имеется достаточный поток воздуха для полноценного “продувания” радиатора. 

В большинстве своем такие системы имеют высоту 1 или 2 юнита, потому что радиаторы большей площади требуют колоссальное воздушное давление, достичь которое возможно только при установке вентилятора вплотную.

Также не стоит забывать, что пассивные радиаторы очень зависимы от воздушного потока внутри шасси — ставить их можно только если это предусмотрено производителем шасси и при наличии диффузора.

Активные системы охлаждения представляют собой пассивный радиатор с интегрированным в его корпус вентилятором, что позволяет рассеивать более высокую мощность, по сравнению с пассивными системами охлаждения. Активные системы способны отводить до 450 ватт тепла без риска возникновения перегрева.

Также активные серверные системы охлаждения отличаются от десктопных тем, что работают на крайне высоких оборотах, достигая до 20000 оборотов в минуту против 1000-2500 оборотов у десктопных решений. Такие обороты приводят к очень высокому уровню шума, который может достигать 90dB. Эти значения необходимы для эффективного отвода тепла от радиаторов и повышения общей эффективности системы охлаждения.

Для простоты понимания предлагаем ознакомиться с таблицей характеристик активных систем охлаждения разной высоты:

Как мы можем заметить, с увеличением размера радиатора наблюдается снижение оборотов вентилятора, поскольку больший радиатор отводит тепло быстрее и уже не требует такого высокого воздушного давления, как двух и одноюнитовых решениях. 

Обычно активные системы представлены в размерах 2 и 4 юнита. Однако встречаются и одноюнитовые модели по типу DYNATRON K199. На таких системах устанавливают вентиляторы не сбоку радиатора, а сверху над ним — такая конструкция называется “Улитка”.

Прогресс не стоит на месте, и если 10 лет назад водяных систем охлаждения все боялись и ставили только в дорогие геймерские компьютеры, то уже сейчас ведущие производители серверных систем охлаждения, такие как Supermicro или DYNATRON, активно продают варианты СЖО.

И, в отличие от десктопных вариантов, в серверном мире это постепенно становится необходимостью, поскольку новые процессоры AMD и Intel все чаще имеют TDP в районе 350-450 ватт, которые физически сложно охладить воздушным методом.

 

Также в 2021 году компания Supermicro представила линейку серверов и серверных стоек с полностью жидкостным охлаждением: внутри стоек расположены магистрали, которые ведут к блоку радиаторов, охлаждающих всю стойку сразу. Пока эти решения проприетарные и изготавливаются Supermicro под заказ для определенных компаний. Например, одна из вариаций такого решения установлена в Японском Университете в городе Осака, который является одним из самых престижных университетов Японии.

Иммерсионная ванна — представляет собой емкость, заполненную диэлектрической жидкостью, в качестве которой обычно выступает любое синтетическое масло. В саму ванну погружают все оборудование, которое необходимо охладить.

Для обеспечения эффективного охлаждения иммерсионная ванна оснащается специализированными насосами, которые прокачивают масло через массивные радиаторы. Это позволяет достичь высокой эффективности охлаждения при низком уровне шума.

На практике такая система не совсем подходит для работы с серверами ввиду нестандартных форм-факторов. Она больше популярна среди любителей майнинга криптовалют, за счет своей простоты и отказоустойчивости без необходимости частого обслуживания. Однако для создания полностью бесшумного домашнего сервера иммерсионная ванна может оказаться интересным вариантом — при наличии достаточного объема свободного места.

Элемент Пельтье — это простой полупроводниковый компонент в виде пластины, который при подаче на него электрического тока начинает охлаждать одну сторону за счет нагрева другой стороны из-за разности потенциалов полупроводников. Например, такие элементы используются в офисных кулерах для воды, где между резервуарами с холодной и горячей водой установлен элемент Пельтье. Одной стороной он греет воду для теплого крана, а другой охлаждает для холодного. 

В теории, он действительно может помочь с охлаждением процессора, однако его КПД является крайне низким. А сторону, которая греется, все равно придется охлаждать каким-нибудь радиатором, поскольку без этого элемент просто выйдет из строя.

На процессорных сокетах Intel в некоторых поколениях встречаются два вида крепления систем охлаждения. 

• Square — квадрат. 
• Narrow — прямоугольник. 

Внешне эти виды креплений легко отличаются невооруженным взглядом: достаточно просто осмотреть само крепление.

В принципе, названия говорят сами за себя, и выбирать нужно в соответствии с креплением на вашей материнской плате. Однако стоит иметь в виду, что эти крепления абсолютно не совместимы между собой. Встречается эта особенность на таких сокетах, как LGA 2011, LGA 2011-3 и LGA 3647. 

При выборе серверной системы охлаждения важно правильно определить высоту кулера. Для этого следует придерживаться следующего правила:

Высота системы охлаждения должна соответствовать высоте корпуса вашего сервера, за исключением случаев, когда предусмотрены специальные воздушные диффузоры, которые сужают поток воздуха для более эффективного охлаждения.

Для удобства ориентирования приводим соотношения юнитов к более привычным единицам измерения:

• 1U = 44,45 мм или 1,75 дюйма
• 2U = 88,90 мм или 3,5 дюйма
• 4U = 177,8 мм или 7 дюймов

Стоит учитывать, что в высоту юнита включены следующие элементы: серверное шасси(корпус), материнская плата и сама система охлаждения. Таким образом, высота одноюнитовой системы охлаждения будет немного меньше, чем размеры 1 юнита. Для общего понимания мы замерили реальную высоту различных СО и представили в виде удобной таблицы:

Варианты систем охлаждения в серверной отрасли крайне разнообразны. Они включают в себя как привычные активные и пассивные системы, так и более экзотические решения, такие как иммерсионное охлаждение и элементы Пельтье. Если вы затрудняетесь с выбором системы охлаждения, вы всегда можете обратиться в онлайн-чат на нашем сайте. Менеджеры ServerFlow помогут вам подобрать оптимальный вариант, совместимый с вашей системой.