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液冷数据中心是如何实现的?

发布时间:2021-2-5 15:53:45    返回首页

        一年耗尽三峡和葛洲坝两大水电站全年产电量之和,数据中心能耗之高令人咋舌。如何突破节能瓶颈?答案或许是”液冷”。
诚然,数据中心作为新基建的重要代表之一,已经成为全国各地发力的焦点。近年来,在贵州成功转型成为“大数据之都”后,河北、山东、四川等地均开始进行大数据中心建设,助力会数字化转型升级。而在数据中心规模建设的背后,液冷数据中心一度成为业内的“网红”。

        随着新基建大潮汹涌而来,数据中心新建和扩容的步伐逐步加快。《白皮书》调查显示,截至2019年底,全国在用数据中心同比增长28.6%,在建数据中心规模增长30%,特别是北上广深等一线城市增速明显。

        超大型数据中心飞速发展和空间载体不足将加快单机柜功率密度的迅猛提升,预计2025年平均功率可达25kW。快速增长的功率密度对散热提出了更高要求。据统计,2019年以”风冷”技术为代表的传统数据中心,其耗能中约有43%是用于IT设备的散热,与IT设备自身的能耗(45%)基本持平,PUE(评价能源效率指标)值普遍在1.4以上,由此可见,降低散热功耗、控制数据中心运营成本,建设绿色数据中心已成当务之急,数据中心呼唤散热”革命”。

         位于浙江千岛湖的液冷数据中心也因此引来了大量关注, 千岛湖数据中心因地制宜采用湖水制冷,深层湖水通过完全密闭的管道流经数据中心,帮助服务器降温,再流经2.5公里的青溪新城中轴溪,作为城市景观呈现,自然冷却后最终洁净地回到千岛湖。

        液冷数据中心的水可以为服务器“淋浴”“泡澡”,不仅可以作为城市景观,甚至“洗澡水”可以为附近居民供暖、提供热水……数据湾给大家详细介绍一下液冷数据中心究竟是什么。

        液冷数据中心是什么?

       液冷数据中心是指应用液冷技术和液冷服务器等设备的数据中心,与传统风冷服务器相比,液冷服务器的热量导出方式不同。液冷是指使用液体取代空气作为冷媒,为发热部件进行换热,带走热量的技术。而液冷服务器是指将液体注入服务器,通过冷热交换带走服务器热量的一种服务器。一般来说,行业将液冷分为直接冷却和间接冷却。目前直接冷却以浸没式液冷技术为主,同时可分为相变和非相变两种,间接冷却以冷板式液冷技术为主。浸没式液冷技术是一种以液体作为传热介质,发热器件浸没于液体中,通过直接接触进行热交换的冷却技术。

        通俗理解,液冷是通过液体代替空气,把CPU、内存等IT发热器件产生的热量带走,就好似给服务器局部冷却、整体“淋浴”甚至全部“泡澡”。目前,液冷技术可谓百花齐放,常见的有冷板式液冷、浸没式液冷、风液混合。

        液冷数据中心有哪些优势?

        液冷数据中心有五点优势。

         第一,液冷技术的高效制冷可有效提升服务器的使用效率和稳定性。液体传导热能效果更好,是空气的25倍,温度传递效果更快、更优,能够实现IT设备高效制冷。同时,由于液体的比热容大,在吸收大量热量后自身温度不会产生明显的变化,故而能够定CPU温度。即使服务器遇到突发操作,运行功率激增也不会引起CPU内部温度大幅升高,保障CPU在一定范围内进行超频工作不会出现过热故障。

         第二,应用液冷技术有助于实现数据中心节能、降噪。首先,液冷数据中心与传统风冷数据中心相比,去掉了空调系统以及对应的风冷基础设施,增加了循环泵,能够节约建设成本。其次,与风冷系统相比,液冷数据中心能节省约30%的能源,有效降低能源消耗比,可以将PUE(数据中心能源效率的指标)降到1.05,满足绿色数据中心的要求。最后,在相同散热条件下,液冷系统所使用的泵和冷却液系统与传统的空调系统相比噪声更小,可达到“静音机房”的效果。

        第三,应用液冷技术有助于提高数据中心单位空间的服务器密度,大幅提升数据中心的运算效率。液冷数据中心虽然增加了泵和冷却液系统,但是省却了空调系统和相应基础设施的建设,节省了大量空间,可以容纳更多的服务器。同时,液冷技术冷却能力优良,足以应对高功率密度数据中心的冷却工作,因此液冷数据中心可以配置高密度的服务器,从而得到更高的运算效率。

 

        第四,液体冷却服务器能够无视海拔和地域等环境影响。数据中心是一个电子设备密集型的场所,影响数据中心正常运行的因素有很多,其中海拔高度是很少被提及,但对数据中心影响很大的因素。海拔越高的地区,大气压或空气密度越低,导致空气介质冷却效应降低,空气散热能力下降。对于风冷数据中心,由于散热能力下降,温升增高,因此,为了保证数据中心的散热效率,空调系统的温度需要调低,而将造成更多能量的损耗。相比空气而言,液体比热容不受海拔与气压的影响,因此高海拔地区液冷数据中心的散热效率与低海拔地区相比无差距,仍可以保持较高的散热效率,保证数据中心在高海拔地区的运行效率和性能。

        第五,液冷数据中心余热可以创造经济价值。数据中心IT设备24小时不间断运行并散发巨大的热能。若这些热量直接排放到大气中,对环境而言是一种能源浪费。液冷数据中心热量是以液体为载体,可以直接通过热交换接入楼宇采暖系统和供水系统,满足附近居民的供暖、温水供应等需求。不仅节省了能源,也为数据中心创造了附加价值。

        浸没式液冷数据中心把计算、存储及网络设备基于液冷环境进行完全重构,将IT设备浸没在绝缘无腐蚀性的冷却液中,热量被冷却液吸收后直接通过冷却系统高效地传导到外界,打破风冷散热瓶颈且实现PUE逼近1.0,同时密封的箱体保障IT设备不受潮湿、有害气体、振动影响,提升设备可靠性达50%以上。

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