データセンターの液浸冷却とは？効率的な冷却の仕組みとメリット・デメリット
※この記事は製品や技術にまつわるお役立ち情報＝豆知識を意図しておりますことから、弊社製品以外の製品や市場一般に関する内容を含んでいることがあります
データセンターの高密度化が進む中、従来の空冷方式や水冷方式に代わる次世代の冷却システムとして「液浸冷却」が注目されています。液浸冷却は、サーバーを液体に直接浸すという革新的な方法で、高い冷却効率や省エネを実現する技術です。
この記事では、データセンターで液浸冷却が求められる理由や仕組み、メリット・デメリットを分かりやすく解説していきます。
データセンターのサーバーを液体に浸す「液浸冷却」とは
液浸冷却は、データセンターのサーバー全体を絶縁性のある液体に浸し、直接冷却する革新的な冷却技術です。液浸冷却では、サーバー内部の電子部品に液体が直接触れることで、高い冷却効率を実現しています。
データセンターの冷却システムとして広く普及している空冷方式や水冷方式では、冷却効率の低さ（空冷方式）や、漏水・腐食のリスク（水冷方式）などの課題がありました。それに対して液浸冷却は、熱伝導率の高い液体により冷却効率が飛躍的に向上しています。また、液体による密閉状態をつくることで、サーバーの故障リスクも低減可能です。
こうした特徴を持つ液浸冷却には、次世代の冷却技術として大きな期待が集まっています。
データセンターで液浸冷却が求められる理由
液浸冷却が現代のデータセンターに求められる主な理由は、高密度化への対応と高い省エネ効果です。
近年、AIやビッグデータ、クラウド技術の普及により、データセンターの高密度化が急速に進んでいます。高性能なサーバーが多数集まると問題になるのが、発熱です。増大する発熱量を冷却するためには、従来の空冷方式や水冷方式といった冷却方式では限界に近づいてきました。
空調を強化すれば大量の電力を消費し、データセンター全体の運用コストが増加する要因となります。また、空間的な制限もあり、サーバーラックの狭いスペースに効率的に冷気を行き渡らせることも困難です。
しかし、液体を用いた直接冷却なら、高密度サーバーに対応でき、空間的な制限をクリア可能です。また、高い冷却効果とファンやポンプなどの空調動力の削減により、高い省エネ効果も期待できます。
液浸冷却の仕組み
液浸冷却は、サーバーを丸ごと絶縁性のある液体に浸し、その液体を循環させてサーバーの熱を奪う仕組みです。サーバー内部の発熱部品に液体が直接触れることで、高い熱伝導率で効率的に冷却します。
液浸冷却に使用される液体は、フッ素系の不活性液体やシリコンオイルなど、電気を通さない絶縁性の液体が代表的です。電子機器に直接触れても問題ないため、サーバーの構造を変更する必要がありません。
液浸冷却には、主に単相式と二相式の2種類があります。単相式は、サーバーを冷却液で冷やし、温まった液体が外部の冷却システムで冷やされて再びサーバーに注入されるというサイクルを繰り返す仕組みです。一方の二相式は、サーバーの熱によって液体が気化して蒸気となった後、冷却コイルで冷やされて再び液体に戻って落下しサーバーを冷却します。
どちらの方式でも、従来の空冷方式や水冷方式と異なり、冷却された液体とサーバー部品が直接接触するため、冷却効率が高いことが特長です。
液浸冷却のメリットとデメリット
液浸冷却の導入を検討する場合には、メリットだけでなく、デメリットも理解しておくことが重要です。
液浸冷却には、以下のようなメリットがあります。
- ・高い冷却効果
- ・省エネで静音性に優れる
- ・省スペース
ここまで解説してきたように、サーバーを冷却液に直接浸すことで、従来の空冷方式や水冷方式に比べて、高い冷却効果を発揮します。また、大量のファンや空調システムが不要なため、エネルギー消費を抑えられる点もメリットです。ファンや空調システムが不要なことで、運転音がなく、騒音も大幅に低減されます。また、装置のサイズが小さく、データセンターの設置スペースの有効活用が可能です。
一方で、浸透冷却はまだ新しい技術であるため、以下のようなデメリットもあります。
- ・導入コストが高い
- ・導入や運用に専門知識が必要
液浸冷却を導入する上で大きなネックとなるのが、導入コストです。冷却液として使用される絶縁性の液体は希少性が高く、装置も高価なため、従来の空冷方式や水冷方式の設備に比べ初期投資の負担が大きくなります。また、液浸冷却システムの導入と運用には、高度な専門知識と技術が必要です。従来の冷却方式とは異なるため、適切な設計、施工、運用を行うためには専門家の支援が欠かせません。
まとめ
データセンターの高密度化に伴い、従来の空冷方式や水冷方式では冷却能力が限界に近づいています。
それに対して、液浸冷却はサーバーを絶縁性のある液体に直接浸して冷却する革新的な技術です。
冷却効率の高さに加え、省エネや省スペースを実現できるメリットがあります。一方で、新しい技術のため高額な導入コストや、高度な専門知識が必要な点には注意が必要です。
液浸冷却の導入を検討する際には、専門家の支援のもと、コストと効果のバランスを十分に考慮しましょう。
