Tehnologija hlađenja tekućinom - novi način za uštedu energije i smanjenje potrošnje za podatkovne centre
U eri digitalne ekonomije i Interneta stvari, proračun i obrada masivnih podataka zahtijevaju kontinuirano širenje infrastrukturne skale podatkovnih centara, što također dovodi do problema naglog povećanja potrošnje energije. Prema "Izvještaju o istraživanju o razvoju kineske "nove infrastrukture", do 2025. godine globalni podatkovni centri će imati najveći udio u globalnoj potrošnji energije, do 33%. U Kini je potrošnja energije nacionalnih data centara bila rastu po stopi od preko 12% osam uzastopnih godina, a udio potrošnje električne energije u društvu nastavit će rasti i u budućnosti.
Potrošnja energije data centara uglavnom dolazi iz dva aspekta: potrošnje energije samih servera i snage hlađenja koja je potrebna za hlađenje servera. Uz unapređenje računarske snage u data centrima, najveća investicija za novoizgrađene data centre nije sama zgrada, već troškovi opreme za osiguranje napajanja i troškovi hlađenja data centra. Prema statistikama, rashladni sistem u data centrima čini oko 40% potrošnje energije čitavog data centra.
Tehnologija hlađenja tekućinom odnosi se na korištenje tekućine kao medija za prijenos topline za razmjenu topline za grijaće komponente i odvođenje topline, umjesto indirektnog hlađenja kroz zrak poput zračnog hlađenja. Tečnost ima bolji efekat toplotne provodljivosti, 25 puta veći od vazduha, i brži i bolji efekat prenosa temperature. U međuvremenu, zbog velikog specifičnog toplotnog kapaciteta tečnosti, njihova temperatura se ne menja značajno nakon apsorbovanja velike količine toplote, čime se stabilizuje temperatura CPU-a. Tehnologija hlađenja tekućinom može se podijeliti u tri tipa: tip raspršivanja, tip uronjavanja i tip hladne ploče.
Tečno hlađenje tipa spreja:
Čuvajte tečnost i otvorene rupe na vrhu šasije, omogućavajući rashladnoj tečnosti da prska na grejni element u skladu sa njegovim položajem i veličinom stvaranja toplote, postižući svrhu hlađenja opreme. Raspršena tečnost dolazi u direktan kontakt sa hlađenim uređajem, što rezultira visokom efikasnošću hlađenja; Međutim, tokom procesa prskanja, tečnost će doživeti odnošenje i isparavanje kada naiđe na objekte visoke temperature. Kapljice magle i gasovi će se emitovati duž praznina u rupama na kućištu ka spoljnoj strani kućišta, uzrokujući smanjenje čistoće okruženja računarske sobe ili utičući na drugu opremu.
Tečno hlađenje tipa potapanja:
Elektronske komponente su direktno uronjene u dielektričnu tečnost, koja se nalazi u zatvorenoj, ali lako dostupnoj posudi, a toplota se prenosi sa elektronskih komponenti na tečnost. Obično se cirkulaciona pumpa koristi za strujanje zagrejanog elektronskog rastvora fluorida u izmenjivač toplote, gde se hladi i cirkuliše nazad u posudu. Imerzioni tip se može podijeliti na dva tipa: jednofazni i dvofazni. Kod jednofaznog imersionog tečnog hlađenja, elektronska tečnost fluora ostaje u tečnom stanju; U dvofaznom imersionom hlađenju tečnosti, proces ključanja i kondenzacije tečnosti za elektronsko fluorisanje eksponencijalno poboljšava efikasnost prenosa toplote tečnosti.
Tečno hlađenje hladne ploče:
Direktno hlađenje čipa cirkulacijom tečnog medija kroz pumpu kroz hladnu ploču sastavljenu u elektronske komponente za odvođenje topline. Tečnosti ne dolaze u direktan kontakt sa elektronskim uređajima. Iako se nedielektrične tekućine (kao što je voda/etilen glikol) obično koriste za direktno hlađenje čipova, dielektrične elektronske fluorirane tekućine mogu se koristiti i za direktne primjene čipova, smanjujući rizike vezane za curenje i poboljšavajući pouzdanost hardvera/IT opreme. Jednofazne i dvofazne tehnologije mogu se koristiti za postizanje direktnog hlađenja čipova.
Trenutno je tehnologija tekućeg hlađenja primijenjena i validirana u nekim domaćim i stranim data centrima. na primjer:
Alibaba Cloud: 2018. godine, Alibaba Cloud je lansirao prvi svjetski superkompjuterski klaster baziran na tehnologiji imerzivnog tekućeg hlađenja - X-Dragon Super Computing Cluster. Ovaj klaster usvaja dvofazno rješenje za hlađenje tekućine sa potapanjem, potpuno uranjajući servere u otopinu fluorida i postiže efikasno odvođenje topline kroz ključanje i kondenzaciju otopine fluorida. Prema Alibaba Cloud-u, ovaj klaster može smanjiti potrošnju energije servera za 50%, poboljšati efikasnost hlađenja za 80% i uštedjeti prostor u podatkovnom centru i troškove održavanja.
Tencent Cloud je izgradio prvi svjetski podatkovni centar zasnovan na tehnologiji hlađenja tekućinom sprejom, Guiyang T3 Data Center, u Guizhouu 2019. Data centar usvaja shemu hlađenja raspršivanjem tekućine, koja raspršuje otopinu fluora u atomiziranom obliku iznad servera i postiže disipaciju topline kroz izmjenu topline između otopine fluora i zraka. Prema Tencent Cloud-u, data centar može smanjiti PUE na ispod 1,2, uštedjeti 30% prostora u računarskoj sobi i poboljšati performanse i pouzdanost servera.
Microsoft je potopio Project Natick, podatkovni centar zasnovan na tehnologiji hlađenja potopljenom tekućinom, pod more u Škotskoj 2020. Data centar usvaja jednofaznu shemu hlađenja tekućinom uronjavanjem, potpuno uranjajući server u posudu pod pritiskom napunjenu dušikom i koristeći morsku vodu za rasipanje toplote. Prema Microsoft-u, data centar je sposoban da postigne samodovoljno snabdevanje energijom i ima veću pouzdanost i sigurnost.
Uz kontinuirano širenje opsega podatkovnih centara, povećanje gustine računarstva, povećanje troškova energije i sve veće zahtjeve za okoliš, tradicionalna tehnologija hlađenja zraka više nije u stanju da zadovolji potrebe razvoja podatkovnih centara. Tehnologija hlađenja tekućinom, s druge strane, ima očigledne prednosti kao što su očuvanje energije i smanjenje potrošnje, prilagodljivost okolišu, fleksibilan dizajn, korištenje otpadne topline i ekološka prihvatljivost, što je čini budućim smjerom razvoja tehnologije hlađenja podatkovnih centara.
