Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» исследовали адсорбционные системы охлаждения на основе мезопористого силикагеля с размером пор от 2 до 8 нм. Разработка позволяет использовать тепло, выделяемое серверным оборудованием, для дополнительного кондиционирования и снижения энергопотребления дата‑центров более чем на 20%.
Рынок требует новых решений
За последний год выручка производителей серверного оборудования выросла на 60%, а по отдельным архитектурам — почти на 200%. За десятилетие количество серверов в мире увеличилось более чем на 600%, а ёмкость хранения данных — на 2500%.
Современный процессор потребляет до 500 Вт, видеокарта для машинного обучения — до 700 Вт. При этом до 40% энергопотребления дата‑центров приходится на отвод тепла и работу систем охлаждения. Традиционные воздушные кулеры уже не справляются с высокой плотностью размещения оборудования, а жидкостное охлаждение рассеивает тепло в окружающую среду без повторного использования.
Преимущества мезопористого силикагеля
Адсорбционные системы на мезопористом силикагеле эффективны при температуре отходящей теплоты 40–60 °C (стойки высокой плотности), тогда как существующие лабораторные установки на микропористом силикагеле требуют 80–100 °C. Мезопористые структуры позволяют увеличить количество воды, обмениваемой в цикле, почти вдвое, что повышает эффективность и компактность оборудования.
Как пояснила научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, к.х.н. Марина Соловьева:
Технология адсорбционного охлаждения позволяет повторно использовать отработанную теплоту, генерируемую серверными стойками высокой плотности, для дальнейшего охлаждения стоек низкой плотности. Исследования демонстрируют, что уровень экономии электроэнергии может достигать 22%.
Теоретический КПД цикла на уровне материала составляет 86%, с учётом массы теплообменника и теплоносителя — 73%. Ещё одно преимущество — промышленная доступность и низкая стоимость мезопористого силикагеля.
Учёные продолжают изучать адсорбционную способность материала. В планах — тестирование лабораторного прототипа адсорбционного холодильника с предложенным материалом.