Šķidruma dzesēšanas tehnoloģija – jauns veids, kā taupīt enerģiju un samazināt patēriņu datu centriem
Digitālās ekonomikas un lietiskā interneta laikmetā masveida datu aprēķināšanai un apstrādei ir nepieciešama nepārtraukta datu centru infrastruktūras mēroga paplašināšana, kas rada arī strauju enerģijas patēriņa pieauguma problēmu. Saskaņā ar "Pētniecības ziņojumu par Ķīnas" jaunās infrastruktūras attīstību ", līdz 2025. gadam globālie datu centri veidos lielāko daļu no pasaules enerģijas patēriņa, līdz pat 33%. Ķīnā nacionālo datu centru enerģijas patēriņš ir bijis astoņus gadus pēc kārtas pieaugot ar ātrumu virs 12%, un elektroenerģijas patēriņa īpatsvars sabiedrībā turpinās pieaugt arī turpmāk.
Datu centru enerģijas patēriņu galvenokārt veido divi aspekti: pašu serveru enerģijas patēriņš un servera dzesēšanai nepieciešamā dzesēšanas jauda. Uzlabojoties skaitļošanas jaudai datu centros, lielākās investīcijas jaunuzbūvētajos datu centros ir nevis pati ēka, bet gan aprīkojuma izmaksas, lai nodrošinātu barošanu un datu centra dzesēšanas izmaksas. Saskaņā ar statistiku, saldēšanas sistēma datu centros veido aptuveni 40% no visa datu centra enerģijas patēriņa.
Šķidruma dzesēšanas tehnoloģija attiecas uz šķidruma izmantošanu kā siltumnesēju, lai apmainītu siltumu pret sildīšanas komponentiem un atņemtu siltumu, nevis netieši dzesēšanai caur gaisu, piemēram, gaisa dzesēšanai. Šķidrumam ir labāks siltumvadītspējas efekts, 25 reizes lielāks nekā gaisam, kā arī ātrāks un labāks temperatūras pārneses efekts. Tikmēr šķidrumu lielās īpatnējās siltumietilpības dēļ pēc liela siltuma daudzuma uzņemšanas to temperatūra būtiski nemainās, tādējādi stabilizējot CPU temperatūru. Šķidruma dzesēšanas tehnoloģiju var iedalīt trīs veidos: izsmidzināšanas veids, iegremdēšanas veids un aukstās plāksnes veids.
Smidzināšanas tipa šķidruma dzesēšana:
Uzglabājiet šķidrumu un atveriet atveres šasijas augšpusē, ļaujot dzesēšanas šķidrumam izsmidzināt uz sildelementa atbilstoši tā novietojumam un siltuma ražošanas lielumam, sasniedzot aprīkojuma dzesēšanas mērķi. Izsmidzinātais šķidrums nonāk tiešā saskarē ar atdzesēto ierīci, kā rezultātā tiek sasniegta augsta dzesēšanas efektivitāte; Tomēr izsmidzināšanas procesā šķidrums piedzīvos dreifēšanu un iztvaikošanu, saskaroties ar augstas temperatūras objektiem. Gar šasijas caurumu spraugām uz šasijas ārpusi tiks izvadīti miglas pilieni un gāzes, izraisot datortelpas vides tīrības samazināšanos vai ietekmējot citu aprīkojumu.
Iegremdējamā šķidruma dzesēšana:
Elektroniskās sastāvdaļas tiek tieši iegremdētas dielektriskā šķidrumā, kas tiek ievietots noslēgtā, bet viegli pieejamā traukā, un siltums tiek pārnests no elektroniskajām sastāvdaļām uz šķidrumu. Parasti tiek izmantots cirkulācijas sūknis, lai uzsildītu elektronisko fluorīda šķīdumu plūstu uz siltummaini, kur tas atdziest un cirkulē atpakaļ tvertnē. Iegremdēšanas veidu var iedalīt divos veidos: vienfāzes un divfāzes. Vienfāzes iegremdēšanas šķidruma dzesēšanā elektroniskais fluora šķidrums paliek šķidrā stāvoklī; Divfāzu iegremdēšanas šķidruma dzesēšanā elektroniskā fluorēšanas šķidruma viršanas un kondensācijas process eksponenciāli uzlabo šķidruma siltuma pārneses efektivitāti.
Aukstās plāksnes šķidruma dzesēšana:
Mikroshēmas tieša dzesēšana, cirkulējot šķidru vidi caur sūkni caur aukstu plāksni, kas samontēta elektroniskajos komponentos siltuma izkliedēšanai. Šķidrumi nenonāk tiešā saskarē ar elektroniskām ierīcēm. Lai gan tiešai mikroshēmu dzesēšanai parasti izmanto nedielektriskus šķidrumus (piemēram, ūdeni/etilēnglikolu), dielektriskos elektroniskos fluorēšanas šķidrumus var izmantot arī tiešai mikroshēmu lietošanai, samazinot ar noplūdi saistītos riskus un uzlabojot aparatūras/IT aprīkojuma uzticamību. Lai panāktu tiešu mikroshēmu dzesēšanu, var izmantot vienfāzes un divfāžu tehnoloģijas.
Pašlaik šķidruma dzesēšanas tehnoloģija ir izmantota un apstiprināta dažos vietējos un ārvalstu datu centros. Piemēram:
Alibaba Cloud: 2018. gadā uzņēmums Alibaba Cloud atklāja pasaulē pirmo superskaitļošanas kopu, kuras pamatā ir visaptveroša šķidruma dzesēšanas tehnoloģija — X-Dragon Super Computing Cluster. Šajā klasterī tiek izmantots divfāžu iegremdēšanas šķidruma dzesēšanas risinājums, pilnībā iegremdējot serverus fluorīda šķīdumā un panākot efektīvu siltuma izkliedi, vārot un kondensējot fluorīda šķīdumu. Saskaņā ar Alibaba Cloud teikto, šis klasteris var samazināt servera enerģijas patēriņu par 50%, uzlabot dzesēšanas efektivitāti par 80%, kā arī ietaupīt datu centra vietu un uzturēšanas izmaksas.
Tencent Cloud 2019. gadā Guidžou uzbūvēja pasaulē pirmo datu centru, kura pamatā ir smidzināšanas šķidruma dzesēšanas tehnoloģija, Guiyang T3 Data Center. Datu centrā tiek izmantota smidzināšanas šķidruma dzesēšanas shēma, kas izsmidzina fluorīda šķīdumu atomizētā veidā virs servera un nodrošina siltuma izkliedi. izmantojot siltuma apmaiņu starp fluorīda šķīdumu un gaisu. Saskaņā ar Tencent Cloud datiem datu centrs var samazināt PUE līdz zem 1,2, ietaupīt 30% no datortelpas un uzlabot servera veiktspēju un uzticamību.
Microsoft 2020. gadā zem jūras Skotijā nogremdēja datu centru Project Natick, kura pamatā ir iegremdētā šķidruma dzesēšanas tehnoloģija. Datu centrā tiek izmantota vienfāzes iegremdējamā šķidruma dzesēšanas shēma, pilnībā iegremdējot serveri ar slāpekli pildītā spiedtvertnē un izmantojot jūras ūdeni. siltuma izkliedēšana. Pēc Microsoft domām, datu centrs spēj nodrošināt pašpietiekamu enerģijas piegādi un tam ir augstāka uzticamība un drošība.
Nepārtraukti paplašinoties datu centra mērogā, palielinoties skaitļošanas blīvumam, pieaugot enerģijas izmaksām un pieaugot vides prasībām, tradicionālā gaisa dzesēšanas tehnoloģija vairs nespēj apmierināt datu centru attīstības vajadzības. No otras puses, šķidruma dzesēšanas tehnoloģijai ir acīmredzamas priekšrocības, piemēram, enerģijas taupīšana un patēriņa samazināšana, pielāgojamība videi, elastīgs dizains, atkritumu siltuma izmantošana un videi draudzīgums, padarot to par datu centru dzesēšanas tehnoloģiju attīstības virzienu nākotnē.
