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重新思考数据中心冷却

时间:2023-03-22 16:31:08 科技观察

近年来,全球数据使用呈指数级增长,数据中心对人们的生活和工作越来越重要。无论是在线游戏、远程教育、虚拟会议还是购物,每天都有数十亿人访问互联网。研究机构估计,到2020年,全球互联网将覆盖全球59%的人口。所有这些应用程序都需要大量的数据中心容量,大量服务器全天候运行24/7路由互联网流量并处理无数事务。近年来,数据中心设计、服务器技术和软件开发的进步都有助于提高能源效率,一些人认为全球能源使用的增长速度远低于三四年前的预期。但世界各地的数据中心仍然消耗大量能源,因此需要更节能的方法来运营未来的数据中心。寻找新的散热方法多年来,数据中心采用了许多有效的散热方法。随着服务器技术的发展,使用直接膨胀冷却的传统机房空调(CRAC)演变为更节能的冷却方法,包括直接或间接使用外部空气冷却数据中心的冷却方法。这些解决方案是资源密集型的,虽然蒸发冷却可以显着提高能源效率,但由于世界许多地方日益严重的水资源短缺,用水已成为各行业的主要问题。微软等许多科技公司已着手实施广泛的举措以实现“水中和”,以减少包括数据中心在内的所有设施的总体用水量。使用凉爽的室外空气和水等自然资源可以提高能源效率,但这些资源也给数据中心运营商带来了一些挑战。因此,数据中心设计人员一直在重新考虑他们的冷却策略,通常默认使用更传统的方法,例如风冷式冷水机组。冷却技术的进步和发展可以节省能源,但这些方法有效吗?这些冷却设备的安装成本更高吗?或许,物理学可以用来寻找更有效的方法,在不使用水或室外冷却的情况下自然地从数据中心移除热量。空气被引入数据中心。数据中心的冷却全都与热传递有关,服务器等IT设备会产生热量,必须通过流体(空气或液体)将这些热量从服务器中移除,以便服务器正常运行。这可以通过几种冷却方法来实现,但是仅仅通过使用自然资源就可以实现吗?例如,传热介质是否可以在不使用耗电设备的情况下流向外部安装的散热器?使用热虹吸管可以利用相变和重力作为驱动力,这种技术称为热虹吸管。自然对流是一种传热类型,其中流体的运动不是由外部源产生的,而是由流体的某些部分比其他部分重引起的。在大多数情况下,这导致自然循环,或者制冷系统中的流体在从蒸汽到液体的流体相变和重力作用下不断循环以散热的能力。热虹吸管提供了一种基于自然对流的被动热交换方法,无需机械水泵即可使流体循环。换句话说,重力起着重要作用。热虹吸管并不是冷却的新概念。太阳能热水器和冰箱作为一种制冷方式,在很多领域得到了广泛的应用。那么,为什么不在数据中心使用热虹吸管呢?利用热虹吸管事实证明,在过去几年中,一些机构已经为数据中心进行了热虹吸管冷却实验,最著名的是国家可再生能源实验室(NREL)。该实验室2020年2月的一份报告发现,通过在科罗拉多州戈尔登的数据中心使用热虹吸冷却,每年可节省115万加仑的水。但直到现在,数据中心冷却解决方案提供商还没有利用热虹吸管的优势。2018年,蒙特首次将热虹吸技术引入用于数据中心冷却的完整空气处理系统SyCool。从那时起,蒙特通过在拆分系统中部署到数据中心的数千小时测试进一步开发了该技术。与传统机械冷却系统相比,蒙特SyCool提供了一流的节能效果,证明热虹吸管可以有效地用于减少在不使用水的情况下从数据中心移除热量所需的电能。未来该何去何从?随着数据中心日益成为世界关键基础设施的一部分,数据中心行业领导者将努力寻找提高数据中心运营效率的方法。随着服务器技术的发展,功率密度将继续增长,冷却方法可能会更多地转向液体冷却而不是空气冷却。随着液体冷却在工业中越来越普遍,热虹吸技术可以作为一种实现高效散热的方法。这可以通过制冷剂-液体热交换器将液体冷却系统与热虹吸系统耦合来实现。有时答案很简单,通过应用基础技术和原理,可以创造新的创新来解决最重要的挑战。在冷却数据中心方面,热虹吸管提供了开启数据中心可持续性新篇章的驱动力。