Skysčio aušinimo technologija – naujas būdas taupyti energiją ir sumažinti sąnaudas duomenų centrams

Skaitmeninės ekonomikos ir daiktų interneto eroje apskaičiuojant ir apdorojant didžiulius duomenis reikia nuolat plėsti duomenų centrų infrastruktūros mastą, o tai taip pat sukelia staigiai didėjančio energijos suvartojimo problemą. Remiantis „Kinijos naujos infrastruktūros plėtros tyrimų ataskaita“, iki 2025 m. pasauliniai duomenų centrai sudarys didžiausią pasaulio energijos suvartojimo dalį – iki 33%. Kinijoje nacionalinių duomenų centrų energijos suvartojimas buvo didesnis aštuonerius metus iš eilės didėja daugiau nei 12 proc., o elektros suvartojimo dalis visuomenėje ir ateityje didės.

 

 

Duomenų centrų energijos suvartojimas daugiausia priklauso nuo dviejų aspektų: pačių serverių energijos suvartojimo ir serverio aušinimui reikalingos aušinimo galios. Tobulėjant duomenų centrų skaičiavimo galiai, didžiausia investicija naujai statomiems duomenų centrams yra ne pats pastatas, o įrangos kaina, užtikrinanti elektros tiekimą ir duomenų centro vėsinimo išlaidos. Pagal statistiką, duomenų centrų šaldymo sistemai tenka apie 40% viso duomenų centro energijos suvartojimo.

 

 

Skysčio aušinimo technologija reiškia skysčio, kaip šilumos perdavimo terpės, naudojimą, kad šiluma būtų keičiama į šildymo komponentus ir pašalinama šiluma, o ne netiesiogiai vėsinama oru, pavyzdžiui, oro aušinimas. Skystis turi geresnį šilumos laidumo efektą, 25 kartus didesnį nei oro, ir greitesnį bei geresnį temperatūros perdavimo efektą. Tuo tarpu dėl didelės skysčių savitosios šiluminės talpos, sugėrus didelį šilumos kiekį jų temperatūra ženkliai nekinta, taip stabilizuojasi CPU temperatūra. Skysčio aušinimo technologijas galima suskirstyti į tris tipus: purškimo, panardinimo ir šaltos plokštės tipo.

 

 

Purškiamas skystas aušinimas:

Laikykite skystį ir atviras skyles važiuoklės viršuje, kad aušinimo skystis galėtų purkšti ant kaitinimo elemento pagal jo padėtį ir šilumos generavimo dydį, kad būtų pasiektas įrangos aušinimo tikslas. Purškiamas skystis tiesiogiai liečiasi su aušinamu įrenginiu, todėl aušinimo efektyvumas yra didelis; Tačiau purškimo metu skystis dreifuoja ir išgaruoja, kai susiduria su aukštos temperatūros objektais. Išilgai važiuoklės angų plyšių į važiuoklės išorę išsiskirs rūko lašeliai ir dujos, todėl sumažės kompiuterių kambario aplinkos švara arba paveiks kitą įrangą.

 

 

Panardinamasis skysčio aušinimas:

Elektroniniai komponentai yra tiesiogiai panardinami į dielektrinį skystį, kuris dedamas į sandarų, bet lengvai pasiekiamą indą, o šiluma iš elektroninių komponentų perduodama skysčiui. Paprastai cirkuliacinis siurblys naudojamas šildomam elektroniniam fluorido tirpalui nutekėti į šilumokaitį, kur jis atvėsta ir cirkuliuoja atgal į konteinerį. Panardinimo tipą galima suskirstyti į du tipus: vienfazį ir dvifazį. Vienfazio panardinimo skysčio aušinimo metu elektroninis fluoro skystis išlieka skystos būsenos; Dviejų fazių panardinimo skysčio aušinimo metu elektroninio fluoravimo skysčio virimo ir kondensacijos procesas eksponentiškai pagerina skysčio šilumos perdavimo efektyvumą.

 

 

Šaltos plokštės skysčio aušinimas:

Tiesioginis lusto aušinimas cirkuliuojant skystą terpę per siurblį per šaltą plokštę, surinktą į elektroninius komponentus šilumai išsklaidyti. Skysčiai tiesiogiai nesiliečia su elektroniniais prietaisais. Nors nedielektriniai skysčiai (pvz., vanduo / etilenglikolis) dažniausiai naudojami tiesioginiam lustų aušinimui, dielektriniai elektroniniai fluorinimo skysčiai taip pat gali būti naudojami tiesioginiam lustų naudojimui, sumažinant su nuotėkiu susijusią riziką ir pagerinant aparatūros / IT įrangos patikimumą. Norint pasiekti tiesioginį drožlių aušinimą, gali būti naudojamos vienfazės ir dvifazės technologijos.

 

 

Šiuo metu kai kuriuose šalies ir užsienio duomenų centruose taikoma ir patvirtinta aušinimo skysčiu technologija. Pavyzdžiui:
„Alibaba Cloud“: 2018 m. „Alibaba Cloud“ pristatė pirmąjį pasaulyje superkompiuterių klasterį, pagrįstą svaiginančia aušinimo skysčiais technologija – „X-Dragon Super Computing Cluster“. Šiame klasteryje naudojamas dviejų fazių panardinamasis aušinimo skystis sprendimas, visiškai panardinantis serverius į fluoro tirpalą ir užtikrinantis efektyvų šilumos išsklaidymą virinant ir kondensuojant fluoro tirpalą. „Alibaba Cloud“ teigimu, šis klasteris gali sumažinti serverio energijos suvartojimą 50%, pagerinti aušinimo efektyvumą 80%, sutaupyti duomenų centro vietos ir priežiūros išlaidas.

 

 

„Tencent Cloud“ 2019 m. Guidžou pastatė pirmąjį pasaulyje duomenų centrą, pagrįstą purškiamų skysčių aušinimo technologija „Guiyang T3 Data Center“. Duomenų centre taikoma purškiamojo skysčio aušinimo schema, pagal kurią virš serverio purškiamas purškiamas fluoro tirpalas ir pasiekiama šilumos išsklaidymas. per šilumos mainus tarp fluorido tirpalo ir oro. „Tencent Cloud“ teigimu, duomenų centras gali sumažinti PUE iki žemiau 1,2, sutaupyti 30 % vietos kompiuterių kambaryje ir pagerinti serverio našumą bei patikimumą.

 

 

2020 m. „Microsoft“ nuskandino po jūra Škotijoje povandeninio aušinimo skysčiu technologija duomenų centrą „Project Natick“. Duomenų centre taikoma vienfazė panardinamojo skysčio aušinimo schema, visiškai panardinant serverį į azotu užpildytą slėginį indą ir naudojant jūros vandenį. šilumos išsklaidymo. „Microsoft“ teigimu, duomenų centras gali užtikrinti savarankišką energijos tiekimą ir pasižymi didesniu patikimumu bei saugumu.

 

 

Nuolat plečiantis duomenų centrų mastui, didėjant skaičiavimo tankiui, didėjant energijos sąnaudoms ir didėjant aplinkosaugos reikalavimams, tradicinė oro aušinimo technologija nebegali patenkinti duomenų centrų plėtros poreikių. Kita vertus, aušinimo skysčiu technologija turi akivaizdžių pranašumų, tokių kaip energijos taupymas ir vartojimo mažinimas, prisitaikymas prie aplinkos, lankstus dizainas, atliekinės šilumos panaudojimas ir ekologiškumas, todėl tai yra ateities duomenų centrų aušinimo technologijos plėtros kryptis.