สารบัญ

เมื่อความต้องการเซิร์ฟเวอร์และโครงสร้างพื้นฐานด้านไอทียังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง หนึ่งในความท้าทายหลักคือการระบายความร้อนให้กับเซิร์ฟเวอร์และสภาพแวดล้อมภายในดาต้าเซ็นเตอร์ การระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์อย่างมีประสิทธิภาพช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเซิร์ฟเวอร์และยกระดับกระบวนการดำเนินงานโดยรวม ด้วยเหตุนี้ จึงมีการพัฒนาวิธีการระบายความร้อนต่าง ๆ ขึ้นมามากมายตลอดหลายปีที่ผ่านมา

เหตุใดการระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์จึงสำคัญ?

ดาต้าเซ็นเตอร์มีเซิร์ฟเวอร์จำนวนมากที่ใช้งานเพื่อวัตถุประสงค์ที่หลากหลาย สิ่งหนึ่งที่เซิร์ฟเวอร์เหล่านี้มีเหมือนกันคือภาระงานที่หนัก ซึ่งทำให้โปรเซสเซอร์และชิปสร้างความร้อนออกมาในปริมาณมาก

เพื่อให้เข้าใจได้ง่ายขึ้น ลองนึกถึงแล็ปท็อปหรือคอมพิวเตอร์ส่วนตัวของคุณ เมื่อเครื่องถูกใช้งานหนักเกินกว่าปกติ คุณจะสังเกตได้ว่าพัดลมของระบบทำงานหนักเพียงใด และตัวเครื่องร้อนขึ้นมากแค่ไหน

เนื่องจากเซิร์ฟเวอร์มักถูกเรียกว่าซูเปอร์คอมพิวเตอร์ จึงสร้างความร้อนออกมาในปริมาณมากเช่นกัน หากไม่มีการระบายความร้อนนี้ออกไป ประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์จะค่อย ๆ ลดลง และเซิร์ฟเวอร์จะไม่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพเหมือนเดิมอีกต่อไป ดังนั้น สภาพแวดล้อมอย่างดาต้าเซ็นเตอร์ซึ่งเป็นที่ตั้งของเซิร์ฟเวอร์จำนวนมาก จึงจำเป็นต้องมีระบบระบายความร้อนที่เหมาะสมด้วย

ปัจจุบัน ระบบระบายความร้อนได้กลายเป็นหนึ่งในเกณฑ์หลักที่ธุรกิจใช้พิจารณาในการเลือกดาต้าเซ็นเตอร์ ด้วยความสำคัญของระบบระบายความร้อนต่อประสิทธิภาพของเซิร์ฟเวอร์ จึงมีการพัฒนาวิธีการระบายความร้อนสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ขึ้นมามากมาย บางวิธีพิสูจน์แล้วว่าใช้งานได้จริง ขณะที่บางวิธีก็ไม่ประสบผล อย่างไรก็ตาม สิ่งหนึ่งที่ชัดเจนคือ เมื่อการใช้งานเซิร์ฟเวอร์เพิ่มขึ้นตามกาลเวลา ความต้องการเทคโนโลยีการระบายความร้อนใหม่ ๆ ก็เพิ่มขึ้นตามไปด้วย

วิธีการระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์

การระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์มีอยู่หลายวิธี ซึ่งเราจะพิจารณาในส่วนนี้

  • การระบายความร้อนด้วยอากาศ (Air Cooling)

วิธีการระบายความร้อนนี้ใช้พัดลม ระบบปรับอากาศ ช่องระบายอากาศ และอุปกรณ์อื่น ๆ เพื่อสร้างการไหลเวียนของอากาศ การระบายความร้อนด้วยอากาศจะนำอากาศร้อนที่เกิดขึ้นภายในดาต้าเซ็นเตอร์ออกไป และแทนที่ด้วยอากาศเย็นที่สดใหม่ นับเป็นหนึ่งในวิธีการระบายความร้อนที่ใช้กันแพร่หลายที่สุดและพบได้ในดาต้าเซ็นเตอร์จำนวนมาก

ในอดีต การระบายความร้อนด้วยอากาศเพียงพอต่อความต้องการหลายอย่าง แต่ในปัจจุบัน ภาระงานเพิ่มขึ้นทั้งในด้านปริมาณและความเข้มข้น ส่งผลให้วิธีนี้อาจไม่เหมาะสมหรือมีประสิทธิภาพเพียงพอสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ทุกแห่งอีกต่อไป

โดยทั่วไป การระบายความร้อนด้วยอากาศจะใช้กับแร็กที่มีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า 20 kW

  • การระบายความร้อนด้วยของเหลว (Liquid Cooling)

ในการระบายความร้อนด้วยของเหลวโดยตรง สารหล่อเย็นจะถูกส่งผ่านเครือข่ายท่อไปยังชิ้นส่วนที่สร้างความร้อน เช่น CPU และ GPU เมื่อของเหลวไหลผ่านชิ้นส่วนอย่างแผ่นระบายความร้อน (Cold Plate) ก็จะดูดซับความร้อนไว้ จากนั้นของเหลวที่ร้อนขึ้นจะไหลกลับเข้าสู่วงจรระบายความร้อนเพื่อทำให้เย็นลงและหมุนเวียนกลับมาใช้อีกครั้ง

ในวิธีนี้ ของเหลวจะสัมผัสกับชิปหรือชิ้นส่วนระบายความร้อนของชิปโดยตรง แต่ไม่ได้จุ่มเซิร์ฟเวอร์ทั้งเครื่องลงในของเหลว

  • การระบายความร้อนแบบจุ่มแช่ (Immersion Cooling)

ในวิธีนี้ เซิร์ฟเวอร์ทั้งเครื่องจะถูกจุ่มลงในของเหลว คุณอาจคิดว่าวิธีนี้จะทำให้เซิร์ฟเวอร์เสียหายขณะระบายความร้อน แต่ความจริงไม่ใช่เช่นนั้น ในการระบายความร้อนแบบจุ่มแช่ เซิร์ฟเวอร์จะถูกวางไว้ในของเหลวที่ไม่นำไฟฟ้า จึงไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อชิ้นส่วนต่าง ๆ

ของเหลวจะดูดซับความร้อนที่เกิดขึ้นและป้องกันไม่ให้เซิร์ฟเวอร์ร้อนเกินไป วิธีนี้มีประสิทธิภาพสูงมากจนสามารถติดตั้งอุปกรณ์ที่มีความหนาแน่นสูงมากในสถานที่ที่เดิมออกแบบไว้สำหรับความหนาแน่นของพลังงานระดับต่ำหรือปานกลางได้

การระบายความร้อนแบบจุ่มแช่สามารถใช้ได้กับเซิร์ฟเวอร์และภาระงานแทบทุกประเภท

  • การระบายความร้อนแบบระเหย (Evaporative Cooling)

เนื่องจากการระบายความร้อนด้วยอากาศเพียงอย่างเดียวไม่สามารถตอบสนองความต้องการของดาต้าเซ็นเตอร์จำนวนมากได้อีกต่อไป ในขณะที่การเปลี่ยนระบบระบายความร้อนทั้งหมดอาจมีค่าใช้จ่ายสูงมาก การระบายความร้อนแบบระเหยจึงอาจเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุดสำหรับสถานที่เหล่านี้

พัดลมจะดึงอากาศจากภายนอกเข้ามาในดาต้าเซ็นเตอร์เพื่อใช้ระบายความร้อน ก่อนที่อากาศนี้จะไปถึงอุปกรณ์ การระเหยของน้ำจะดึงความร้อนออกจากอากาศและทำให้อุณหภูมิลดลง

  • การระบายความร้อนแบบ Free Cooling

Free Cooling คือวิธีการที่ใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่มีอยู่เพื่อลดอุณหภูมิของดาต้าเซ็นเตอร์เมื่อสภาพแวดล้อมเอื้ออำนวย ช่วยลดความจำเป็นที่อุปกรณ์ระบายความร้อนแบบดั้งเดิมต้องทำงานอย่างต่อเนื่อง ในวิธีนี้ อากาศภายนอกหรือแหล่งน้ำเย็นตามธรรมชาติสามารถมีบทบาทสำคัญในการถ่ายเทความร้อน

เทคโนโลยีต่าง ๆ เช่น Economizer การระบายความร้อนด้วยอากาศแบบทางอ้อม (Indirect Air-Side Cooling) วงล้อแลกเปลี่ยนความร้อน (Heat Wheel) และเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนแบบแผ่น (Plate Heat Exchanger) สามารถนำมาใช้เพื่อติดตั้งระบบระบายความร้อนนี้ได้

การจะใช้วิธีนี้ได้หรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับสภาพภูมิอากาศและภูมิอากาศเฉพาะพื้นที่ของที่ตั้งดาต้าเซ็นเตอร์ ดังนั้น จึงต้องประเมินสภาพแวดล้อมของสถานที่อย่างรอบคอบก่อนเลือกใช้ เมื่อสภาพแวดล้อมเหมาะสม Free Cooling สามารถช่วยลดการใช้พลังงานและการปล่อยคาร์บอนได้ และอาจมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษสำหรับดาต้าเซ็นเตอร์ที่รองรับภาระงานหนัก เช่น AI และการประมวลผลประสิทธิภาพสูง (HPC)

Global Infrastructure

Deploy Your VPS in Leading Data Centers

Choose from multiple global locations and launch a powerful virtual server with high-speed connectivity, reliable infrastructure, and flexible resources.

Buy VPS

เทรนด์และอนาคตของการระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์

หนึ่งในประเด็นสำคัญที่สุดของการระบายความร้อนในดาต้าเซ็นเตอร์คือการลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมให้น้อยที่สุด วิธีการระบายความร้อนบางวิธีที่มีอยู่ในปัจจุบันได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพและยังคงใช้งานได้อย่างแพร่หลายต่อไป อย่างไรก็ตาม วิธีการที่มีแนวโน้มจะแพร่หลายมากขึ้นในอนาคตนั้นให้ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่า และมีวิธีจัดการความร้อนเหลือทิ้งที่มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น ได้แก่

  • การระบายความร้อนแบบปรับตัว (Adaptive Cooling): ในวิธีนี้ ปัญญาประดิษฐ์จะปรับระดับการระบายความร้อนตามสภาพและภาระงานปัจจุบันของเซิร์ฟเวอร์ ช่วยป้องกันการระบายความร้อนที่มากเกินไปและการสิ้นเปลืองพลังงานโดยไม่จำเป็น
  • Edge Data Center: การใช้งาน Edge Data Center ที่เพิ่มขึ้นช่วยให้สามารถประมวลผลข้อมูลได้ใกล้กับผู้ใช้มากขึ้น สถานที่เหล่านี้สามารถนำวิธีการระบายความร้อนแบบใหม่ที่เหมาะกับสภาพเฉพาะของตนมาใช้ได้
  • พลังงานที่ยั่งยืน: การใช้พลังงานแสงอาทิตย์และพลังงานลมร่วมกับแบตเตอรี่และระบบกักเก็บพลังงาน ช่วยให้ดาต้าเซ็นเตอร์ลดการใช้พลังงานและลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ได้

ดาต้าเซ็นเตอร์รายใหญ่แห่งใดบ้างที่ใช้การระบายความร้อนด้วยของเหลว?

ผู้ให้บริการดาต้าเซ็นเตอร์รายใหญ่อย่าง Google, Amazon และ Hetzner พึ่งพาการระบายความร้อนด้วยอากาศมาหลายปี ระบบระบายความร้อนของพวกเขาไม่ได้เปลี่ยนแปลงมากนักในช่วงเวลาดังกล่าว แม้ว่าบางรายจะนำการระบายความร้อนแบบระเหยมาใช้ด้วยก็ตาม อย่างไรก็ตาม เนื่องจากระบบเหล่านี้อาจมีค่าติดตั้งสูงและอาจก่อให้เกิดข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะเรื่องการใช้น้ำและการปล่อยน้ำกลับสู่ธรรมชาติ จึงไม่ได้มีการใช้งานในทุกที่

ปัจจุบันยังมีข้อมูลโดยละเอียดไม่มากนักเกี่ยวกับวิธีการระบายความร้อนที่ใช้ในดาต้าเซ็นเตอร์สำหรับ AI อย่างไรก็ตาม โครงสร้างพื้นฐานที่รองรับแพลตฟอร์มอย่าง OpenAI, Claude และ Gemini จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการระบายความร้อนด้วยของเหลว อย่างน้อยก็สำหรับเซิร์ฟเวอร์ที่รับภาระงานหนักมาก

ในปี 2018 Microsoft ยังได้นำดาต้าเซ็นเตอร์แบบปิดผนึกขนาดเท่าตู้คอนเทนเนอร์ไปวางไว้ที่ก้นทะเล เพื่อทดสอบแนวคิดการสร้างดาต้าเซ็นเตอร์ใต้น้ำ เนื่องจากน้ำทะเลนำไฟฟ้าได้ อุปกรณ์เซิร์ฟเวอร์จึงไม่ได้สัมผัสกับน้ำทะเลโดยตรงและได้รับการปกป้องอยู่ภายในตัวเรือนกันน้ำ อุณหภูมิของน้ำทะเลโดยรอบที่ค่อนข้างต่ำและคงที่ช่วยระบายความร้อนให้กับเซิร์ฟเวอร์

เซิร์ฟเวอร์เหล่านี้ทำงานอยู่ใต้น้ำเป็นเวลาประมาณสองปี แม้ว่าโครงการนี้จะมีศักยภาพสูงในการลดต้นทุนการก่อสร้างและการระบายความร้อนของเซิร์ฟเวอร์ แต่หลังจากนั้นก็ยังไม่มีบริษัทหรือผู้ให้บริการดาต้าเซ็นเตอร์รายใดนำแนวทางนี้ไปใช้ในวงกว้าง

การสร้างดาต้าเซ็นเตอร์ใต้น้ำอาจส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตในทะเล และอาจรบกวนระบบนิเวศทางน้ำในระยะยาว

สุดท้าย: การระบายความร้อนแบบปรับตัวช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของดาต้าเซ็นเตอร์ได้อย่างไร?

การระบายความร้อนแบบปรับตัว (Adaptive Cooling) ใช้ปัญญาประดิษฐ์และข้อมูลแบบเรียลไทม์เพื่อปรับระดับการระบายความร้อนอย่างต่อเนื่องตามภาระงานของเซิร์ฟเวอร์และสภาพแวดล้อม ด้วยการระบายความร้อนเฉพาะจุดและเฉพาะเวลาที่จำเป็น จึงช่วยป้องกันการระบายความร้อนที่มากเกินไป ลดการใช้พลังงาน และเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของดาต้าเซ็นเตอร์ได้

คำถามที่พบบ่อย

1. การระบายความร้อนแบบจุ่มแช่สามารถใช้กับเซิร์ฟเวอร์ทุกประเภทได้หรือไม่?

การระบายความร้อนแบบจุ่มแช่สามารถใช้ได้กับเซิร์ฟเวอร์และภาระงานหลากหลายประเภท แต่ไม่ใช่ฮาร์ดแวร์เซิร์ฟเวอร์ทุกชนิดจะรองรับวิธีนี้โดยอัตโนมัติ ชิ้นส่วนต่าง ๆ ต้องเหมาะสมสำหรับการจุ่มลงในสารหล่อเย็นไดอิเล็กทริกที่ไม่นำไฟฟ้า และต้องพิจารณาปัจจัยอื่น ๆ ด้วย เช่น ความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์ ข้อกำหนดด้านการบำรุงรักษา และการออกแบบสถานที่

2. การระบายความร้อนด้วยของเหลวใช้พลังงานน้อยกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศหรือไม่?

ในหลายกรณี การระบายความร้อนด้วยของเหลวอาจใช้พลังงานน้อยกว่าการระบายความร้อนด้วยอากาศ เนื่องจากของเหลวถ่ายเทความร้อนได้มีประสิทธิภาพมากกว่าอากาศ ซึ่งหมายความว่าระบบระบายความร้อนอาจใช้พลังงานน้อยลงในการดึงความร้อนออกจากเซิร์ฟเวอร์ที่มีความหนาแน่นสูง อย่างไรก็ตาม การประหยัดพลังงานที่เกิดขึ้นจริงขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบระบายความร้อน ภาระงานของเซิร์ฟเวอร์ และโครงสร้างพื้นฐานของดาต้าเซ็นเตอร์