Vízhűtéses szuperszámítógépet építenek - egyetemi épületeket fűtenek majd a hulladékhővel

Az energiatakarékos feldolgozási módszerek jegyében a zürichi Swiss Federal Institute of Technology és az IBM egy újfajta vízhűtéses szuperszámítógép építését tervezi, amelynek hulladékhőjét közvetlenül újrahasznosítják majd az egyetemi épületek fűtésénél.

Energiatakarékossá tenni a számítógépes rendszereket és az adatközpontokat nem kis vállalkozás. Az átlagos légkondicionált adatközpontok szén-dioxid-kibocsátásáról és energiafelhasználásáról akár 50 százalékban is a processzorok túlmelegedését megakadályozó hűtőrendszer energiaigénye tehet, nem pedig maga a számítási tevékenység - ez pedig messze van az ideálistól.

Egy innovatív vízhűtő rendszerrel és a keletkező hő közvetlen újrahasznosításával az Aquasar - az ETH Zurichnél a tervek szerint 2010-ben üzembe álló új szuperszámítógép - akár negyven százalékkal is csökkentheti a teljes energiafogyasztást. A rendszer kidolgozásához kiváló alapot ad az ETH és az IBM tudósai között régóta fennálló együttműködés, amelynek során a lapkaszintű vízhűtés lehetőségeit kutatják.

A vízhűtéses szuperszámítógép két IBM BladeCenter® szervert fog tartalmazni egy rackben, csúcsteljesítménye 10 teraflops körül lesz. A pengeszerverekben minden processzor külön mikroméretű, nagy teljesítményű folyadékhűtővel, bemeneti és kimeneti csővezeték-hálózattal és kapcsolatokkal fog rendelkezni, így az egyes szerverek könnyen csatlakoztathatók lesznek a rendszerhez.

A hűtőfolyadékként használt víz körülbelül négyezerszer hatékonyabban nyeli el a hőt, mint a levegő, és hőátadási tulajdonságai is sokkal jobbak. A lapkaszintű, kb. 60°C-os vízhőmérsékletű hűtőrendszer sikeresen tartja a lapkát üzemi hőmérsékleten, vagyis jóval a maximálisan engedélyezett 85°C alatt.

Az egyes pengeszerverektől induló csövek bekapcsolódnak a szerverrack nagyobb hálózatába, ami pedig a fő vízszállító hálózathoz csatlakozik. A vízzel hűtött szuperszámítógép körülbelül 10 liter vizet igényel, és egy szivattyú gondoskodik a körülbelül 30 liter/perces áramlási sebességről. A teljes hűtési rendszer zárt kört alkot: a hűtővizet a lapkák folyamatosan melegítik, majd az passzív hőcserélőkben hűl vissza a kívánt hőmérsékletre, amelyek a meleget ebben a kísérleti szakaszban közvetlenül az egyetem fűtőrendszerébe vezetik el.

"A meleg értékes árucikk, amiért sokat fizetünk és fontos része mindennapi életünknek. Ha a számítógépes rendszer aktív elemeinek hulladékhőjét a lehető leghatékonyabban gyűjtjük be és vezetjük el, akkor erőforrásként használhatjuk - ezzel egyrészt energiatakarékosabbá tehetjük a működést, másrészt csökkenthetjük a széndioxid-kibocsátást. A program jelentős lépés a tudatos energiagazdálkodású, károsanyagok kibocsátásától mentes számítástechnika és adatközpontok irányába" - mondja Dr. Bruno Michel, az IBM zürichi kutatólaboratóriumában működő Advanced Thermal Packaging csapat vezetője.

A programot közösen finanszírozza az IBM, az ETH Zurich és a Swiss Competence Center for Energy and Mobility (CCEM), azaz a Svájci Energia es Mobilitási Kompetencia Központ. A rendszer egy részét a hűtési és hatékonyságnövelő technológiákkal foglalkozó további kutatásokra szánják, amelyeket a tervek szerint az ETH Zurich, az ETH Lausanne, a CCEM és az IBM Zurich Research Lab tudósai végeznek majd.

Az Aquasar számítási teljesítménye a kutatás rendkívül fontos része. Az Aquasart az ETH Zurich Számítástechnikai Tanszékének Számítástechnikai és Tervezési Laboratóriuma (Computational Science and Engineering Lab of the Computer Science Department) fogja használni többléptékű áramlástani szimulációkra a nanotechnológiai határfelületi és folyadékdinamikai területek problémáival kapcsolatban. A laboratórium kutatói a rendszerben használt megfelelő algoritmusok hatékonyságát is optimalizálni fogják az IBM Zurich Research Lab közreműködésével. Ezeket a tevékenységeket a projektben részt vevő más kutatólaboratóriumok algoritmusaival fogják kiegészíteni. A szuperszámítógéppel a tudósok bizonyítani szeretnék, hogy a fontos tudományos problémák megoldásának van hatékony lehetősége, az ilyen munkának nem kell feltétlenül káros hatással lennie a környezetre és az energiagazdálkodásra.