Специалисты ФИЦ «Институт катализа СО РАН» исследовали адсорбционные системы на основе мезопористого силикагеля и пришли к выводу, что этот материал позволяет значительно повысить энергоэффективность охлаждения серверного оборудования за счет повторного использования тепла, которое выделяют стойки высокой плотности. Сегодня до 40% всей электроэнергии, потребляемой дата-центрами, приходится именно на отвод тепла и работу систем охлаждения. Для серверных стоек с низкой плотностью размещения оборудования обычно применяется воздушное охлаждение, тогда как высокоплотные серверы требуют более эффективного жидкостного охлаждения с циркулирующей водой. Однако в обоих случаях значительная часть отведенного тепла попросту сбрасывается в атмосферу, не находя полезного применения.

Ученые изучили мезопористый силикагель с размером пор от 2 до 8 нанометров и установили, что именно такие структуры способны эффективно работать в низкотемпературном диапазоне, который характерен для отводимого тепла серверных стоек высокой плотности. Существующие лабораторные установки адсорбционного охлаждения обычно используют микропористый силикагель, требующий источника тепла с температурой 80–100 °C. Однако теплота от современных высокоплотных стоек имеет гораздо более низкий потенциал — всего 40–60 °C. Мезопористые структуры, напротив, в этом диапазоне демонстрируют значительно более высокую эффективность: они позволяют почти вдвое увеличить количество воды, обмениваемой в рабочем цикле. Теоретический КПД цикла на уровне материала достигает 86%, а с учетом массы теплообменника и теплоносителя — 73%. К важным преимуществам исследователи также относят промышленную доступность и невысокую стоимость силикагеля.

Предложенная технология адсорбционного охлаждения открывает возможность использовать отработанную теплоту, генерируемую серверными стойками высокой плотности, для дальнейшего охлаждения стоек низкой плотности. Как отмечает научный сотрудник Отдела нетрадиционных каталитических процессов ИК СО РАН, кандидат химических наук Марина Соловьева, такой подход позволяет повторно использовать тепловую энергию, которая ранее просто терялась, и добиться экономии электроэнергии до 22%. В дальнейшем ученые планируют перейти от лабораторных исследований к испытаниям полноценного прототипа адсорбционного холодильника, в котором будет использован предложенный мезопористый силикагель.