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数据中心如何使用液冷技术降温

时间:2023-03-19 00:09:36 科技观察

随着芯片功能、应用、人工智能、机器学习等技术的进步,以及运营商对数据中心工程师和设施管理人员的要求越来越高,他们的职责将变得越来越重要。越来越重要。数据中心在现代社会中扮演的角色怎么强调都不为过。全球经济依赖于数据中心的巨大优势来推动创新、创造就业机会以及存储和处理数据。可以肯定的是,对数据中心的需求正在持续增长,而不仅仅是来自致力于保持数据中心高效运行的运营商。随着承载IT设备(ITE)的机柜功率密度迅速增加到5kW以上,数据中心采用更多更新的设备产生更多的热量,这对数据中心降低运营成本和能源成本提出了巨大挑战。自2010年以来,高性能计算(HPC)设备通过使用多核CPU推动数据中心温度升高,并继续挑战极限。此外,新添加的设备会阻碍数据中心的冷却气流。为了应对液体冷却系统泄漏的风险,可靠的连接器至关重要。随着电力需求的增加,单靠传统的风冷已难以维持数据中心设备的优质性能。数据中心是大数据技术蓬勃发展的基石,全世界每天都在创造2.5艾字节的数据,这得益于计算机、智能手机和物联网设备的快速增长,而且速度还在不断加快。随着数据中心越来越多地采用产生更多热量的高性能核心处理器,液体冷却正在迅速普及。曾经避免液体冷却的数据中心运营商现在明白它的好处。克服对水冷技术的恐惧冷却和散热是数据中心行业的重中之重,但很多人对此心存恐惧,担心液冷技术对数据中心安全的影响。然而,事实并非如此。许多工程师和数据中心设施经理越来越多地将液体冷却视为一种有价值的数据中心技术推动因素。对于感觉数据中心的电力和设备容量有限的数据中心运营商来说,这是一个有效的解决方案。大型信息技术公司和芯片制造商(如英特尔)正在推动向液体冷却的转变,而不仅仅是少数公司。许多数据中心运营商正在考虑从空气冷却过渡到液体冷却,以增加数据中心的冷却能力。由于数据中心将近一半的能源用于冷却,因此能源成本巨大。幸运的是,如今与液体冷却相关的成本随着泄漏风险的降低而下降。nVent数据中心和网络解决方案技术架构总监MattArchibald表示,随着液体冷却系统和组件在工程、制造和安装方面的不断进步,电子设备周围漏水的风险、接头泄漏和压降等传统问题问题和看法正在迅速消失。如今,多家供应商正在开发和实施液体冷却系统,以满足并超越数据中心的需求,并为增加计算能力、推动业务增长和盈利能力创造机会。液体冷却的类型正如有多种冷却内燃机的方法一样,也有许多适用于数据中心的有效冷却技术。数据中心经理应该了解并决定使用哪种冷却系统和冷却剂来满足数据中心的冷却需求。液冷散热器是将冷却水输送到IT设备或从IT设备流出的热交换器。封闭式冷却系统和水冷精密空调(CRAH)系统是数据中心相对较新的技术,它们旨在跨机架设备传递热量。此类别中有两种配置:开环和闭环,它们通过与机架设备关联的盘管输送冷冻水或制冷剂。水冷式精密空调(CRAH)系统使用风扇、盘管和冷却水。负压设计是在负压下以相对较低的流速将冷却液引导至发热芯片,带走其热量,其设计不会在管道破裂时淹没芯片。正压设计将冷却剂引导至大气压力以上。这些系统需要可靠的组件,尤其是经过严格测试程序的行业标准和滴水式快速断开装置。水和丙二醇这两种冷却剂可以通过盘管和管道吸收IT设备的热量,一些冷却系统也使用制冷剂作为散热器。介电流体和浸没技术是一种将IT硬件浸入介电流体中以散热的相对较新的工艺。可靠的连接器至关重要液体冷却允许水或其他冷却液比空气冷却更有效地冷却特定的数据中心IT系统组件。一个简单的例子是服务器机架,冷却剂流经泵和软管进行冷却。数据中心运营商尽其所能使电子设备远离水,因此拒绝采用液体冷却系统。然而,今天的液体冷却系统具有巨大的优势,例如在不增加成本的情况下提高数据中心的效率并保持甚至增加功率密度。定期维护对于降低风险很重要,连接器、软管和其他组件的可靠性也很重要。如今,液体冷却是一个很好的解决方案,因为IT工程师了解如何最大限度地降低液体泄漏的风险。为了应对泄漏风险,可靠的连接器必不可少。联轴器的使用寿命应与冷却系统的工作寿命相匹配,与各种冷却剂兼容的推锁软管也大大简化了装配和维护。高效的连接器确保更高的流量、更低的压降以实现最大的能效、抗振动和旋转,以及在连接和断开过程中无泄漏。实现标准化nVent的Archibald指出,英特尔和其他科技公司推出的开放式计算技术正在导致更多的标准化、降低成本和简化基础设施组合。他说:“数据中心基础设施制造商不需要使用许多不同的歧管,我们可以使用更少的零件来满足需求。我们可以使用各种公认的连接器并实现标准化。这使制造商和数据中心变得更简单,因为成本甚至对于数据中心的客户来说也减少了。”Archibald指出,数据中心运营商可以围绕通用解决方案进行标准化,从而提高了可靠性。因此,零件的互换性更强。连接器在液体冷却系统中至关重要,通用的无滴漏快速断开连接已成为标准。性能至关重要,他说,因此需要明智地选择具有先进内部设计和坚固功能的连接器,并结合防泄漏阀。使用气密设计来防止敏感电子设备和电气连接管道附近的液体流失。数据中心经理希望水冷以有效散热并确保在连接和断开连接时没有泄漏。许多工程师和数据中心设施经理已经认识到,连接器和相关部件是数据中心中不能为了节省成本而牺牲质量的一个领域。数据中的那些centerindustry意识到明智地投资水冷技术可以有效地重新duce风险,同时最大限度地提高热管理效率。高性能计算(HPC)技术的明智选择提高了数据中心IT设备的性能,但越来越多的芯片需要水冷技术。2010年多核CPU的出现也让数据中心能够管理不断增长的热效率曲线。高性能计算(HPC)正在推动数据中心行业的用户寻找克服气流以外的高温的有效方法。那么液体冷却是未来的绝佳选择吗?对许多人来说,答案是肯定的,但对其他人来说,这要视情况而定。在某些应用和情况下,液体冷却技术显然是一种可取的措施。此类应用的示例包括:由于空气冷却限制而无法扩展的数据中心。保险行业的银行/金融中心和数据中心,因为使用了更多的高性能芯片。在现有边界内建造新设施或扩展数据中心的运营商。CAPEX和OPEX趋势冷却分配单元(CDU)、歧管、连接器等基础设施组件的成本相对较低,但对其成本与价值的误解依然存在。在权衡IT解决方案的成本时,其基础架构成本实际上不到总支出的1%。美国商会技术合作中心高级副总裁TimDay和咨询公司NDP管理合伙人NamD.Pham在2017年发布的一份调查报告中指出,最大的运营成本是数据中心就是电力。其中一半用于运行IT设备,另一半用于冷却和电力基础设施。报告指出,传统大型数据中心的初始资本支出可能为2.155亿美元,而其年度运营支出为1850万美元。在运营支出中,电费占总支出的40%。随着以英特尔公司为首的开放计算集团在快速断开和其他组件方面实现更多标准化,许多人预计其产品组合将继续简化并随之降低成本。如果采用安全可靠的液冷技术来满足需求,可以简化运营商在数据方面的工作,降低客户的成本。最终,企业在液体冷却方面多花一点钱是明智的,因为它可以保持IT设备正常工作。而数据中心运营商采用一些低效(有时甚至是高风险)的冷却解决方案,虽然看似省钱,但从长远来看并不值得。