Industri-PC og server krever god kjøling

For ca 15 år siden var jeg på et seminar hvor behovene for mer datakraft var et sentralt punkt. Og det er liten tvil om at behovet har økt dramatisk siden dette. Problemstillingen mht kjøling var på den tiden ikke vurdert som et seriøst problem. Da jeg kommenterte behovet for kjøling ble jeg vel mer eller mindre ledd av ettersom det fantes massevis av gode kjøleløsninger og at dette ikke vil bli noe seriøst problem de neste 20 årene. De fleste, inkl. CPU leverandører, innser nå at problemet med kjøling for lengst har kommet til et veikryss om en skal oppnå den driftsikkerheten en ønsker. Dette gjelder både mindre embedded systemer og større server løsninger som monteres i 19” rack. Mange mindre systemer har endret karakter fra å være små mikrokontrollerbaserte løsninger til kraftige flerprosessorløsninger, og mange mainstream PC løsninger har fått et strømforbruk helt ned mot de gamle Intel® 80486 prosessorene. Samtidig ser vi at markedet for mindre prosessorer som delvis er helt uten ekstern kjøling (f.eks. mobiltelefoner og nettbrett) har blitt en stor suksess og sannsynligvis kommet for å bli.

Men også for vanlige PC-løsninger har grensen for driftsproblemer forårsaket av dårlig kjøling, nærmet seg raskt. Ikke minst fordi brukerne har gjort seg stadig mer avhengig av datautstyret og kravet til driftsikkerhet har økt proporsjonalt. I dag er det ikke uvanlig med peak verdier på nærmere ½ kW for en PC. Mer om problemer som resultat av beregnet kjøling har vi beskrevet i denne linken.

Om vi går tilbake i tid ser vi at vi må helt tilbake til 486 prosessorene fra Intel® hvor kjøleribber sist ble tatt i bruk som eneste kjølemetode. Som et mainstream produkt er dette nå over 15 år siden og størrelsen på kjøleribbene har vokst vesentlig fra begrunnelsen på 90 tallet og fremover. Og materialene som brukes veksler mellom aluminium og kobber. I tillegg har kjøleribbene fått montert vifter.

Viftene har kommet for å bli en stund fremover. Kravene til vifter er blitt stadig mer synliggjort, og i dag er det f.eks. ikke bare Intel®/AMD® som krever viftekjøling men også skjermkort, strømforsyninger og harddisker, etter hvert som hastigheten på disse har blitt svært høy.

I tillegg har vi det som mange kaller for ”system vifter” som skal gi et minimum av luftgjennomstrømning i den aktuelle enheten.

Det ble introdusert Peltier elementer som raskt viste seg å være for kraftkrevende. Dessuten var det vanskelig å fjerne varmen som Peltier elementene genererte.

Etter hvert kom forskjellige typer kjølevæsker inn som et alternativ. Kanskje etter modell av de gamle superdatamaskinprodusentene som nå erstattes av klynger (clustere). Og vannkjøling kombinert i en heatpipe løsning har blitt populært i enkelte miljø.

Men fortsatt er det vifteløsninger som dominerer. Kanskje fordi ikke alle typer kjøling er egnet i industrielle miljøer av forskjellige årsaker. Slike vannkjøling systemer er imidlertid ikke altid like godt egnet i industrielle miljøer med både høyfrekvent og lavfrekvente vibrasjoner. Hvor kjølevæsken eller vannet renner om en kupling begynner å lekke kan de fleste forestille seg.

Men det er faktisk heller ikke alle vifter som egner seg til industrielt bruk hvor driftsikkerheten er vesentlig. Pris har blitt så viktig for en del hardware leverandører at hver eneste krone som kan spares betyr mye. Altfor mye om en sammenlikner med oppetid mener vi. Derfor har vi unngått innsparinger på slike kritiske komponenter hvor vi bare sparer noen få kroner.

Vifter er og blir en kritisk komponent. Det er viktig å beholde et minimum av kvalitetskontroll på disse enhetene. Om du spør din leverandør, og får svar, om levetiden på viftene som brukes har du sannsynligvis en leverandør som ser seriøst på dette med driftsikkerhet

Da Irontech skulle designe en god kjøleløsning måtte alle komponenter som CPU, harddisker, etc, få en god løsning for å oppnå maksimal driftsikkerhet (mer om våre harddisk løsninger kan du lese om her). Dette medførte at driftsikkerheten ble viktigste argument da videre vurderinger skulle gjøres. ”Redundante” vifteløsninger med mulighet for hva vi kaller ”cold-swap” funksjon ble et naturlig valg.

Men dette var naturligvis ikke nok. Plassering og ”luftekanaler” var andre viktige behov som måtte ivaretas. Og selv om vifteløsningene ble valgt med bakgrunn i levetid innser vi at også våre vifter kan feile. Derfor er systemkjølingen overdimensjonert slik at vifter kan feile uten kritiske stopp, noe vi viser fordelen av i den grafiske fremstillingen nedenfor. Søylen til venstre angir antatt tidsforbruk for bytte av vifte i minutter.