Kylningen bakom en av världens snabbaste superdatorer

Nationell akademisk infrastruktur för superdatorer i Sverige, NAISS förkortat, är den största och mest nyttjade forskningsinfrastrukturen i Sverige. För bara några månader sedan togs deras senaste datahall i bruk på Campus Valla i Linköping. Här finns nytillskottet Arrhenius som tillhör den senaste generationen av superdatorer där AI-beräkningar och andra kapacitetskrävande körningar står i fokus.

I NAISS:s datahallar körs tunga beräkningar dygnet runt åt universitet, forskare, myndigheter och företag som inte har resurser, eller behov, av att äga sin egen superdator. Bland användarna finns exempelvis även SMHI och SAAB. Under förra året hade NAISS hela 8 600 användare vid fler än trettio universitet och forskningsinstitut.

Värstingdatorn Arrhenius klarar mer än 60 petaflops, vilket betyder 60 miljoner miljarder beräkningar. Per sekund alltså. Kraven på infrastrukturen, inte minst kylningen, är därefter. En dator omvandlar hundra procent av den el den drar till värme. I en datahall med megawatts effektuttag blir kylningen därför lika kritisk som strömförsörjningen.

Det är i den här miljön som Mitsubishi Electric har levererat klimataggregat som kyler luften i datahallen samt en kylmaskin med möjlighet till frikyla som reserv om fjärrkylan går ner.

Vad händer när ett universitet ansvarar för en datahall i den här kalibern? Jo, här mäts och analyseras allt på detaljnivå, bland annat temperatur, fukt, energiförbrukning. Man följer noggrant upp hur anläggningen fungerar. Syftet är att förstå hur en datahall av den här typen presterar. Och hur den kan bli ännu bättre.

Det mest ovanliga med datahallen är kanske ändå att den är öppen. Glasade väggar bjuder in besökare att titta in och se hur en modern datahall är uppbyggd.

Det gör NAISS till ett av få ställen i Sverige där den här typen av installation faktiskt går att skriva om. De flesta av Mitsubishi Electrics kunder inom IT-kylning kan inte skylta med sina anläggningar av säkerhetsskäl.

Bakom glaset är det mer komplext än det först ser ut. NAISS:s datahall är uppdelad i två plan. På övervåningen finns ett så kallat datagolv med rackrader fyllda av datorer som tillsammans utgör superdatorn.

Merparten av datorerna är vattenkylda – kretskorten kyls direkt med vätska, så kallade cooling distribution units (CDU:er). En teknik som blivit allt vanligare i högpresterande datamiljöer.

Runtom datorerna cirkulerar också luft, och det är där Mitsubishi Electrics klimataggregat kommer in. De står på datagolvet och trycker ner kyld luft till undervåningen. Via galler i golvet regleras både var luften blåser ut och i vilken mängd. Aggregaten styr både temperatur och luftfuktighet.

Primärt kyls klimataggregaten i sin tur av fjärrkyla från det lokala energibolaget.

Om fjärrkylan skulle bli för varm eller helt falla bort finns det en kylmaskin på utsidan av byggnaden med möjlighet till frikyla. Den får starttillstånd om fjärrkylan börjar bli sämre och kopplas in omedelbart när fjärrkylan inte klarar kylbehovet längre. Den håller en ackumulatortank med kallt vatten redo så övergången till reservlösningen kan ske utan avbrott i kylningen.

Datahallens totala värmebehov är fyra megawatt. Frikylmaskinen täcker 700 kilowatt av det – inte hela behovet, men tillräckligt för att säkra de viktigaste processerna om fjärrkylan sviktar.

När utomhustemperaturen är runt noll grader eller lägre kan frikylmaskinen arbeta helt utan kompressorer och kyler då enbart med fläktar. Det ger både lägre energiförbrukning och minskad mekanisk belastning.

När Sweco projekterade lösningen tog de kontakt med Mitsubishi Electric för teknisk rådgivning. Bravida gjorde sen installationen och ansvarar också för driftsättning och anläggningen löpande.

Enligt Sweco finns det sällan något standardrecept för moderna datahallar eftersom olika typer av datorer ställer olika krav på kylningen. Lösningen behöver i stället anpassas efter varje anläggning och få flera system att fungera tillsammans.

För NAISS vägde driftsäkerhet och redundans tyngst. Användarna kan visserligen i värsta fall starta om en beräkning om något går fel. Men varje timme Arrhenius står still är ett ekonomiskt slöseri. Temperaturen måste hålla sig inom snäva marginaler för att undvika oplanerade driftstopp.

Det som gör Mitsubishi Electric lämpade för den här typen av projekt är bredden i sortimentet och förmågan att anpassa produkterna efter projektets behov. Oavsett hur en datahall är byggd och vilken kylstrategi som valts går det att integrera företagets produkter i systemet och vid behov bygga ut i steg.

Kylningen i moderna datahallar handlar inte längre om en enskild lösning, utan om hur flera komplexa system samverkar. I NSC:s nya datahall kombineras bland annat fjärrkyla, klimataggregat och frikyla i ett system som både klarar dagens behov och kan anpassas när kraven förändras.