Veri Merkezlerinde Sıvı Soğutma & Sızdırmazlık Çözümleri

Her video izlediğimizde, buluta fotoğraf kaydettiğimizde, çevrimiçi alışveriş yaptığımızda veya mesaj gönderdiğimizde, veri merkezleri perde arkasında çalışır. Bu tesisler, dünya genelindeki bireyler ve işletmeler tarafından kullanılan dijital bilgileri işleyen ve depolayan binlerce sunucuya ev sahipliği yapar.

Tüm bu sunucular çalışırken ısı üretir. Geleneksel olarak veri merkezleri, bu ısıyı uzaklaştırmak ve ekipmanın güvenli bir şekilde çalışmasını sağlamak için hava soğutma sistemlerine güvenmiştir.

Ancak bu dijital hizmetler büyümeye devam ettikçe, veri merkezleri daha fazla işlem gücüyle başa çıkmak zorunda kalmaktadır. Yapay zeka uygulamalarının ve büyük dil modellerinin yükselişiyle bu trend daha da hızlanmıştır; çünkü bu teknolojiler, birçok geleneksel iş yüküne kıyasla önemli ölçüde daha fazla işlem kapasitesi gerektirir.

Bu performansı sağlamak için sunucular daha güçlü işlemcilerle donatılmıştır. Bu çipler büyük miktarda elektrik tüketir ve bu enerjinin büyük bir kısmı operasyonlar sırasında ısı olarak açığa çıkar.

Buna ek olarak, veri merkezi operatörleri mevcut alanı daha iyi kullanmak için genellikle aynı sunucu kabinine (rack) daha fazla işlem gücü yerleştirir. Sonuç olarak, daha küçük bir alanda daha fazla ısı üretilir ve bu durum sadece hava soğutmanın ısıyı etkili bir şekilde uzaklaştırmasını giderek zorlaştırır.

İşte bu yüzden veri merkezlerinde sıvı soğutma giderek daha önemli bir çözüm haline gelmektedir. Peki, veri merkezlerinde sıvı soğutma nedir ve nasıl çalışır? Temel bilgilerle başlayalım.

Veri Merkezlerinde Sıvı Soğutma Nedir?

Veri merkezlerinde sıvı soğutma, sadece havaya güvenmek yerine sirkülasyon halindeki bir sıvıyı kullanarak sunuculardan ısıyı uzaklaştırma yöntemidir.

Sıvı, soğutma sistemi boyunca akarken sunuculardaki ısıyı emer ve bu ısıyı uzaklaştırır. Isınan sıvı daha sonra soğutulur ve süreci tekrarlamak için yeniden sirküle edilir.

Havaya kıyasla sıvı çok daha fazla ısı taşıyabilir. Bu durum, veri merkezlerinin daha hızlı, daha yüksek performanslı işlemciler kullanmasına ve aynı kabin içine daha fazla sunucu yerleştirmesine olanak tanır.

Başka bir deyişle sıvı soğutma, veri merkezlerinin aynı fiziksel alanda daha fazla işlem gücünü desteklemesine yardımcı olur.

Bu nedenle sıvı soğutma; hipersabit (hyperscale) veri merkezleri, yapay zeka eğitim kümeleri, yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) tesisleri ve uç bilgi işlem (edge computing) ortamları dahil olmak üzere yoğun bilgi işlem talebi olan ortamlarda giderek daha yaygın hale gelmektedir.

Bir sonraki bölümde, veri merkezlerinde sıvı soğutmanın nasıl çalıştığına ve günümüzde kullanılan temel soğutma mimarilerine bakacağız.

Veri Merkezlerinde Sıvı Soğutma Nasıl Çalışır?

Veri merkezlerinde kullanılan sıvı soğutma sistemleri genel olarak iki ana yaklaşıma ayrılabilir: Doğrudan Sıvı Soğutma (Direct Liquid Cooling - DLC) ve Daldırmalı Soğutma (Immersion Cooling). Her iki yöntem de ısıyı hava soğutmaya göre daha verimli bir şekilde uzaklaştırır, ancak soğutucunun sunucu ekipmanıyla nasıl etkileşime girdiği konusunda farklılık gösterir.

・Doğrudan Sıvı Soğutma (Direct Liquid Cooling - DLC)

Doğrudan Sıvı Soğutma yönteminde soğutucu akışkan, tüpler vasıtasıyla CPU'lar, GPU'lar ve yapay zeka hızlandırıcıları gibi yüksek ısı üreten bileşenlere doğrudan bağlı olan soğuk plakalara (cold plates) pompalanır. Her soğuk plaka, içinden soğutucu akışkanın geçtiği dahili kanallara sahiptir. Soğutucu bu kanallardan geçerken işlemcinin ısısını emer. Isınan soğutucu daha sonra bir ısı değiştiriciye (heat exchanger) taşınır ve burada ısı uzaklaştırıldıktan sonra soğutucu sisteme geri sirküle edilir.

Doğrudan Sıvı Soğutma iki tipe ayrılabilir:

Tek Fazlı DLC (Single-Phase DLC)

Tek fazlı DLC'de soğutucu akışkan tüm soğutma döngüsü boyunca sıvı formda kalır. Soğuk plakalardan ısıyı emer, bir ısı değiştiriciye akar ve ardından soğutularak yeniden sirküle edilir.

İki Fazlı DLC (Two-Phase DLC)

İki fazlı DLC'de soğutucu akışkan, işlemciden gelen ısıyı emerken kısmen buharlaşır. Buhar daha sonra tekrar sıvıya dönüştürülerek yoğunlaştırılır ve sisteme geri gönderilir. Bu faz değişimi, büyük miktarda ısının çok verimli bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlar.

・Daldırmalı Soğutma (Immersion Cooling)

Daldırmalı Soğutma yönteminde sunucunun tamamı, özel bir dielektrik sıvı ile doldurulmuş bir tankın içine yerleştirilir. Dielektrik sıvı elektriği iletmez; bu da kısa devrelere neden olmadan elektronik bileşenlerle doğrudan temas edebileceği anlamına gelir. Sıvı sunucuyu çevrelerken, sadece seçilen çipler yerine tüm bileşenlerin ısısını emer.

Daldırmalı soğutma da iki tipe ayrılabilir:

Tek Fazlı Daldırma (Single-Phase Immersion)

Tek fazlı daldırmalı soğutmada dielektrik sıvı, sıvı formda kalır. Isınan sıvı bir ısı değiştirici vasıtasıyla sirküle edilir, soğutulur ve ardından daldırma tankına geri döndürülür.

İki Fazlı Daldırma (Two-Phase Immersion)

İki fazlı daldırmalı soğutmada dielektrik sıvı, nispeten düşük bir sıcaklıkta kaynayacak şekilde formüle edilmiştir. Sunucu bileşenlerinden gelen ısıyı emdiğinde, sıvının bir kısmı buhara dönüşür. Buhar bir kondansatöre yükselir, burada soğutulur ve tekrar sıvıya dönüştürülür. Sıvı daha sonra tanka geri dönerek sürekli bir soğutma döngüsü oluşturur.

Veri Merkezlerinde Sıvı Soğutma İçin Sızdırmazlık Neden Önemlidir?

Sıvı soğutma, soğutucu akışkanı hassas elektronik bileşenlere çok daha yakın hale getirerek ısı uzaklaştırma performansını artırır. Bu durum soğutma verimliliğini önemli ölçüde artırırken, meydana gelebilecek en ufak bir sızıntının pahalı BT ekipmanları için doğrudan risk oluşturabileceği anlamına da gelir.

Küçük bir sızıntı bile donanım hasarına, sistem kesintilerine, soğutucu akışkan kontaminasyonuna ve maliyetli bakım işlemlerine yol açabilir.

Bunu önlemek için; soğuk plakalar, hızlı bağlantı elemanları, manifoldlar, pompalar, ısı değiştiriciler ve daldırma tankları dahil olmak üzere soğutma sisteminin her yerine sızdırmazlık elemanları yerleştirilir. Bu elemanlar, sürekli çalışma koşulları altında soğutucu akışkanın güvenli bir şekilde içeride tutulmasını sağlamalıdır.

Zamanla sızdırmazlık malzemeleri birçok zorluğa maruz kalır:

• Kimyasal Etkiler: Su-glikol karışımları, soğutucu gazlar veya dielektrik sıvılardan kaynaklanan kimyasal maruziyet.
• Sıcaklık Değişimleri: Malzemelerin sertleşmesine, büzülmesine veya esnekliğini kaybetmesine neden olan sıcaklık dalgalanmaları.
• Basınç Dalgalanmaları: Sızdırmazlık yüzeylerinde tekrarlayan stres yaratan basınç değişimleri.
• Kalıcı Deformasyon (Compression Set): Sızdırmazlık elemanının temas basıncını koruma yeteneğini kademeli olarak kaybetmesi.
• Kontaminasyon Kontrolü: Sızdırmazlık malzemelerinin, soğutucu akışkan performansını etkileyebilecek maddeler salma riski.

Bu talepler nedeniyle, hem sızdırmazlık tasarımı hem de malzeme seçimi, sıvı soğutma sistemlerinin uzun vadeli güvenilirliğinde kritik bir rol oynamaktadır.

Bir sonraki bölümde, Doğrudan Sıvı Soğutma ve Daldırmalı Soğutma sistemlerindeki temel sızdırmazlık noktalarını ve her bir noktada kullanılan çözümleri inceleyeceğiz.

 ▍Daha Fazla Bilgi İçin: O-Ring Kılavuzu: Doğru Sızdırmazlık Çözümünü Seçmek İçin 9 Profesyonel İpucu

Farklı Sızdırmazlık Çözümleri Sıvı Soğutma Sistemlerini Nasıl Destekler?

Bir sıvı soğutma sisteminin farklı parçaları farklı işlevler yerine getirir ve her sızdırmazlık noktası kendine özgü kimyasal, termal ve mekanik zorluklarla karşı karşıya kalır. Uzun vadeli güvenilirlik sağlamak için sızdırmazlık malzemeleri, sistemdeki her bir noktanın özel koşullarına göre eşleştirilmelidir.

Sealing for Direct Liquid Cooling (DLC) Systems

Tipik bir Doğrudan Sıvı Soğutma (DLC) sisteminde soğutucu akışkan, Soğutma Dağıtım Ünitesinden (CDU) manifoldlar ve esnek hortumlar aracılığıyla işlemcilerin üzerine monte edilmiş soğuk plakalara akar. Hızlı bağlantı elemanları, tüm sirkülasyon döngüsünü (loop) boşaltmaya gerek kalmadan tekil sunucuların bağlanmasına veya çıkarılmasına olanak tanır.

Soğuk Plaka Sızdırmazlık Elemanları (Cold Plate Seals)

Soğuk plakalar doğrudan CPU ve GPU gibi işlemcilerin üzerine monte edilir. Soğuk plakanın içinde soğutucu akışkan, çipteki ısıyı emen dar kanallardan akar.

Soğuk plakalarda kullanılan sızdırmazlık elemanları, propilen glikol ve su (PG25) gibi su-glikol bazlı soğutucu akışkanlarla uyumlu olmalıdır. Ayrıca, mikro kanalları tıkayabilecek kontaminantların salınma riskini en aza indirmek için düşük ekstraksiyon (low extractables) özelliklerine sahip olmalıdırlar.

GMORS, su bazlı soğutma sistemleri için optimize edilmiş, özel olarak formüle edilmiş EPDM bileşikleri sunmaktadır. Bu malzemeler, soğutucu akışkan saflığını korumaya yardımcı olmak için mükemmel kimyasal direnci düşük ekstraksiyon özellikleri ile birleştirir.

Hızlı Bağlantı Elemanı Sızdırmazlık Elemanları (Quick Disconnect Coupling Seals)

Hızlı bağlantı elemanları, tüm döngüyü boşaltmaya gerek kalmadan sunucuların veya soğutma modüllerinin bağlanmasını ve çıkarılmasını sağlar.

Monte edildikten sonra sızdırmazlık elemanları uzun süre kompresyon altında kalır; bu nedenle tekrarlayan bağlantı döngülerinden ve yüksek sıcaklıklara uzun süre maruz kaldıktan sonra bile güvenilir sızdırmazlık performansı sunmaya devam etmelidir.

GMORS, hızlı bağlantı elemanlarının tutarlı bir sızdırmazlık kuvveti ve güvenilir sızıntı koruması sağlamasına yardımcı olmak için zamanla esnekliğini koruyan sızdırmazlık malzemeleri kullanır.

Manifold Sızdırmazlık Elemanları (Manifold Seals)

Manifoldlar, soğutucu akışkanı ana besleme hattından birden fazla soğuk plakaya veya sunucuya dağıtır. Çok sayıda bağlantı noktası içerdiklerinden, tek bir sızdırmazlık elemanındaki sızıntı bile tüm soğutma döngüsünün performansını etkileyebilir.

Manifoldlardaki sızdırmazlık elemanları operasyon boyunca sıkışmış halde kalır; sürekli sıcaklık değişimlerine ve basınç dalgalanmalarına rağmen sızdırmazlık kuvvetini korumalıdır.

GMORS, uzun süreli kompresyon altında şeklini ve sızdırmazlık kuvvetini koruyan dirençli kauçuk bileşikleri kullanarak manifold sızdırmazlık elemanlarının uzun vadede güvenilir performans göstermesine yardımcı olur.

CDU Sızdırmazlık Elemanları (Cooling Distribution Unit Seals)

Soğutma Dağıtım Ünitesi (CDU); soğutucu akışkan akışını, basıncını ve sıcaklığını düzenleyen pompalar, valfler ve ısı değiştiriciler içerir.

Bu bileşenlerde kullanılan sızdırmazlık elemanları, kesintisiz çalışma altında güvenilir kimyasal direnç ve boyutsal kararlılık sağlamalıdır.

GMORS, kritik CDU bileşenlerinde güvenilir sızdırmazlığı desteklemek için hassas O-ringler ve dar toleranslarla üretilmiş özel sızdırmazlık elemanları sağlamaktadır.

Daldırmalı Soğutma (Immersion Cooling) Sistemleri İçin Sızdırmazlık

Daldırmalı soğutma sisteminde sunucular, dielektrik sıvı ile doldurulmuş sızdırmaz tankların içine yerleştirilir. Sıvıyı ve bazı sistemlerde bunun buharını hapsetmek için tank kapakları, kablo geçişleri, pompalar ve ısı değiştiricilerin etrafında ek sızdırmazlık elemanları kullanılır.

Tank Kapağı Contaları (Tank Lid Gaskets)

Daldırma tankları dielektrik sıvı ile doldurulur ve kapağın etrafındaki büyük contalarla sızdırmaz hale getirilir.

Bu contalar sıvı ile uyumlu kalmalı ve geniş bir yüzey alanında güvenilir bir sızdırmazlık sağlamalıdır.

GMORS, dielektrik sıvılara uzun süre maruz kalmak üzere tasarlanmış özel conta malzemeleri sunmaktadır.

Kablo Geçiş Sızdırmazlık Elemanları (Cable Feedthrough Seals)

Güç ve iletişim kabloları, sıvı sızıntısına izin vermeden tank duvarından geçmelidir.

Bu sızdırmazlık elemanları, termal genleşme ve harekete uyum sağlarken her bir kablonun etrafını sıkıca sarmalıdır.

GMORS, karmaşık kablo geçiş geometrileri için özel kalıplanmış sızdırmazlık çözümleri geliştirmektedir.

Sıvı Hapsetme ve Buhar Kontrol Sızdırmazlık Elemanları (Fluid Containment and Vapor Control Seals)

İki fazlı daldırma sistemlerinde dielektrik sıvı, nispeten düşük sıcaklıklarda kaynayacak şekilde tasarlanmıştır. Sıvı sürekli buharlaşıp yoğuşurken, sızdırmazlık sistemi sıvı geçirgenliğini en aza indirerek hem sıvıyı hem de buharı içeride tutmalıdır.

Bu faz değişimi süreci sistem içinde basınç darbeleri de yaratabilir. Zamanla bu basınç dalgalanmaları sızdırmazlık elemanlarının tekrar tekrar genleşmesine ve büzülmesine neden olarak yorulma ve sızıntı riskini artırabilir.

GMORS, düşük geçirgenliğe, yüksek gerilme mukavemetine ve mükemmel mekanik dayanıklılığe sahip kimyasal olarak inert sızdırmazlık bileşikleri sağlamaktadır. Bu malzemeler sıvı kaybını azaltmaya, kararlı sistem basıncını korumaya ve iki fazlı soğutmayla ilişkili tekrarlayan basınç dalgalanmalarına dayanmaya yardımcı olur.

Pompa ve Isı Değiştirici Sızdırmazlık Elemanları (Pump and Heat Exchanger Seals)

Pompalar ve ısı değiştiriciler dielektrik sıvıyı sirküle eder ve soğutur.

Bunların sızdırmazlık elemanları, özel soğutma sıvılarına uzun süre maruz kalma sırasında kararlı kalmalıdır.

GMORS, hassas elektronik ortamlarda sıvı temizliğini korumaya ve kontaminasyon risklerini azaltmaya yardımcı olan silikonsuz elastomer bileşikleri sunmaktadır.

Sıvı Soğutma İçin Neden GMORS Sızdırmazlık Çözümlerini Seçmelisiniz?

Sıvı soğutma sistemleri, soğutucu akışkanın sistem genelinde güvenli bir şekilde içeride tutulması için çok sayıda sızdırmazlık elemanına güvenir. Uzun vadeli güvenilirlik sağlamak için bu sızdırmazlık malzemeleri; su-glikol soğutucularına, soğutucu gazlara ve dielektrik sıvılara maruz kaldığında sürekli olarak kararlı kalmalıdır. 

GMORS, sıvı soğutmalı veri merkezleri ve yüksek performanslı bilgi işlem (HPC) sistemleri için yüksek performanslı sızdırmazlık çözümlerinde uzmanlaşmıştır. Malzemelerimiz ve üretim süreçlerimiz, tek fazlı ve iki fazlı Doğrudan Sıvı Soğutma (DLC) ve Daldırmalı Soğutma (Immersion Cooling) sistemleri dahil olmak üzere geniş bir soğutma mimarisi yelpazesini destekleyecek şekilde tasarlanmıştır.

GMORS, Open Compute Project'in (OCP) sıvı soğutma standartları ve tasarım kılavuzlarıyla uyumlu sızdırmazlık çözümleri geliştirmektedir. Malzeme formülasyonu ve hassas üretim konusundaki uzmanlığımızla, müşterilerimizin yeni nesil yapay zeka ve GPU altyapıları için güvenilir, uzun vadeli sızdırmazlık performansı elde etmelerine yardımcı oluyoruz.

Sıvı soğutma uygulamalarınızın sızdırmazlık çözümlerini görüşmek için bizimle iletişime geçin.
 

 ▍Daha Fazla Bilgi İçin: O-Ring Malzemesi Seçiminde 5 Temel İlke: Bilinmesi Gereken Seçim Kılavuzu