Termički dizajn razvodne ploče za tečno hlađenje
Sa porastom interneta, računarstva u oblaku i usluga velikih podataka, ukupna potrošnja energije data centara se povećava, a njihovoj energetskoj efikasnosti se pridaje sve više pažnje. Prema statističkim podacima, prosječna vrijednost efikasnosti upotrebe energije (PUE) data centara u Kini je 1,49, što je mnogo više od zahtjeva koji je predložila Nacionalna komisija za razvoj i reformu za nove velike centre podataka da bude manja od 1,25. Smanjenje PUE je hitno, kako proizvođači mrežne opreme mogu značajno smanjiti potrošnju energije istovremeno osiguravajući visoke performanse čipova? Sistem hlađenja, kao ključni faktor koji utiče i na performanse i na potrošnju energije, postao je fokus reforme data centra, a tehnologija tečnog hlađenja, zbog svojih jedinstvenih prednosti, postepeno zamenjuje tradicionalno vazdušno hlađenje kao glavno rešenje za hlađenje.
Utvrdili smo da prosječna potrošnja energije data centara iznosi čak 33%, što je blizu jedne trećine ukupne potrošnje energije data centara. To je zato što tradicionalni vazdušno hlađeni sistem hlađenja koji se koristi u data centrima koristi vazduh sa veoma niskim specifičnim toplotnim kapacitetom kao rashladni medij, koji pokreću ventilatori unutar opreme za prenos toplote od CPU-a i drugih izvora toplote do rashladnih odvoda daleko od IT-a. oprema, Ponovna upotreba izmjenjivača topline ventilatorskih konvektora ili klimatizacije za hlađenje za cirkulaciju zraka radi odvođenja topline i hlađenja je također neophodno ograničenje hlađenja zrakom. Stoga je kako riješiti energetsku efikasnost sistema za hlađenje postao tehnološki iteracijski izazov s kojim se suočavaju proizvođači opreme u novom okruženju politike.
Iz perspektive zahtjeva za rasipanje topline čipa uređaja. Sa razvojem čipova prekidača, iako procesi čipa visokih performansi (kao što je 5nm) mogu efikasno smanjiti potrošnju računarske energije jedinice, pošto se propusni opseg čipa za prekidač povećava na 51,2 Tbps, ukupna potrošnja energije jednog čipa porasla je na oko 900W. Kako riješiti problem disipacije topline čipa uređaja postalo je teško mjesto u cjelokupnom dizajnu hardvera. Kapacitet hlađenja vazdušno hlađenog sistema uskoro će dostići svoj limit. Iako vazdušno hlađeni hladnjaci mogu riješiti trenutne probleme rasipanje topline kod prekidača, oni će na kraju biti neadekvatni kada 102,4/204,8 Tbps postane mainstream, a potrošnja energije čipa poraste u budućnosti. Stoga se za sljedeću generaciju IT opreme pojavila efikasnija tehnologija hlađenja tekućinom. U sljedećih 5-10 godina, u industriji je postalo konsenzus da će vazdušno hlađeno hlađenje u podatkovnim centrima postepeno biti zamijenjeno tekućim hlađenjem.
Trenutna tehnologija hlađenja tekućinom uglavnom je podijeljena na jednofazno tečno hlađenje i dvofazno tečno hlađenje. Jednofazno tečno hlađenje se odnosi na rashladnu tečnost koja održava svoje tečno stanje tokom cirkulacionog procesa disipacije toplote i lako oduzima toplotu kroz visok specifični toplotni kapacitet. Dvofazno tečno hlađenje se odnosi na faznu promjenu rashladnog sredstva tokom procesa disipacije cirkulacije topline, gdje rashladno sredstvo odvodi toplinu opreme kroz izuzetno visoku latentnu toplinu gasifikacije. U poređenju sa drugim metodama, jednofazno tečno hlađenje je manje složeno i lakše ga je postići, a njegov kapacitet disipacije toplote je dovoljan da podrži IT opremu u centrima podataka, što ga čini trenutnim balansnim izborom.
Jednofazno tečno hlađenje podijeljeno je na hlađenje tekućinom hladnom pločama i hlađenje tekućinom uronjavanjem. Tečno hlađenje hladne ploče fiksira ploču za hlađenje tekućinom na glavni uređaj za grijanje opreme, oslanjajući se na tekućinu koja teče kroz hladnu ploču da odnese toplinu i postigne svrhu odvođenja topline; Tečno hlađenje uronjavanjem je proces direktnog potapanja cijele mašine u rashladnu tečnost, oslanjajući se na prirodnu ili prisilnu cirkulaciju tečnosti kako bi se oduzela toplota nastala radom opreme kao što su serveri.
Prednosti tečnog hlađenja sa hladnom pločom uključuju: minimalne modifikacije celokupne računarske sobe, zahtevaju samo modifikacije stalka, rashladnih distributivnih jedinica (CDU) i sistema za snabdevanje vodom. Štaviše, tečno hlađenje s hladnom pločom može koristiti širi raspon tipova rashladne tekućine i zahtijeva mnogo manje od hlađenja uronjavanjem, što rezultira nižim početnim investicionim troškovima. Osim toga, lanac industrije rashladnih tekućina s hladnim pločama je zreliji i prihvatljiviji na tržištu.
Prednosti imersionog tečnog hlađenja uključuju: (1) zbog direktnog kontakta rashladne tečnosti sa opremom, sposobnost odvođenja toplote je veća, a rizik od pregrevanja uređaja je manji; (2) Opremi za hlađenje tečnim potapanjem nije potreban ventilator, što rezultira manjim vibracijama i dužim vijekom trajanja hardverske opreme; (3) Temperatura dovoda ohlađene vode na strani uronjene mašinske prostorije za hlađenje tekućinom je viša, a vanjska strana je lakše odvoditi toplinu. Stoga, izbor lokacije mašinske sobe više nije ograničen regionom i temperaturom kao u eri sa vazdušnim hlađenjem.
Primena tehnologije tečnog hlađenja u prekidačima data centara ne rešava samo njihove sopstvene termičke probleme, već omogućava i objedinjenu primenu sa serverima za tečno hlađenje, olakšavajući jedinstvenu konstrukciju i rad infrastrukture data centra. Tečno hlađenje podržava razmjenu novih tehnologija za maksimiziranje performansi, razvoj više dobrih proizvoda za podatkovne centre i zajedničku izgradnju zelene digitalne ekonomije.
