Обговорення технології тепловіддачі ЦОД

Швидке зростання будівництва центрів обробки даних призводить до появи все більшої кількості обладнання в комп'ютерному залі, яке забезпечує постійну температуру та вологість холодильного середовища для дата-центру. Споживання енергії центром обробки даних значно зросте, а потім пропорційне збільшення системи охолодження, системи розподілу електроенергії, підйомників і генератора, що створить серйозні проблеми для споживання енергії ЦОД. У той час, коли вся країна виступає за енергозбереження та скорочення викидів, якщо центр обробки даних сліпо споживатиме соціальну енергію, це неминуче приверне увагу влади та народу. Це не тільки не сприяє подальшому розвитку ЦОД, але й суперечить суспільній моралі. Тому енергоспоживання стало найбільш турботливим змістом при будівництві ЦОД. Для розвитку дата-центру необхідно постійно розширювати масштаби та нарощувати обладнання. Це не можна зменшити, але коефіцієнт використання обладнання необхідно покращити під час використання. Інша велика частина споживання енергії - це тепловіддача. Споживання енергії системою кондиціонування дата-центру становить майже одну третину споживання енергії всього дата-центру. Якщо ми зможемо докласти більше зусиль для цього, енергозберігаючий ефект ЦОД буде миттєвим. Отже, які технології тепловідведення в дата-центрі та які напрямки розвитку на майбутнє? Відповідь знайдете в цій статті.

Система повітряного охолодження

Система прямого розширення повітряного охолодження стає системою повітряного охолодження. У системі повітряного охолодження половина контурів циркуляції холодоагенту розташована в кондиціонері машинного приміщення ЦОД, а решта — у зовнішньому конденсаторі охолодження повітря. Тепло всередині машинного приміщення видавлюється у зовнішнє середовище через циркуляційний трубопровід холодоагенту. Гаряче повітря передає тепло до змійовика випарника, а потім до холодоагенту. Високотемпературний і високотискний холодоагент направляється компресором у зовнішній конденсатор, а потім випромінює тепло у зовнішню атмосферу. Енергоефективність системи повітряного охолодження відносно низька, а тепло розсіюється безпосередньо вітром. З точки зору охолодження, основне споживання енергії припадає на компресор, внутрішній вентилятор і зовнішній конденсатор з повітряним охолодженням. Завдяки централізованому розміщенню зовнішніх блоків, коли всі зовнішні блоки вмикаються влітку, є очевидним місцеве накопичення тепла, що знизить ефективність охолодження та вплине на ефект використання. Крім того, шум зовнішнього блоку з повітряним охолодженням має великий вплив на навколишнє середовище, що легко вплинути на оточуючих мешканців. Природне охолодження не можна використовувати, а енергозбереження відносно низьке. Хоча ефективність охолодження системи повітряного охолодження невисока, а споживання енергії все ще високе, це все ще є найбільш широко використовуваним методом охолодження в центрі обробки даних.

Рідина система охолодження

У системи повітряного охолодження є свої неминучі недоліки. Деякі дата-центри почали звертатися до рідинного охолодження, і найпоширенішою є система водяного охолодження. Система водяного охолодження відводить тепло через теплообмінну пластину, і охолодження стабільно. Для заміни конденсатора для теплообміну потрібна зовнішня градирня або сухий охолоджувач. Водяне охолодження скасовує зовнішній блок з повітряним охолодженням, вирішує проблему шуму і практично не впливає на навколишнє середовище. Система водяного охолодження складна, дорога та складна в обслуговуванні, але вона може задовольнити вимоги до охолодження та енергозбереження великих центрів обробки даних. Крім водяного охолодження існує масляне. У порівнянні з водяним охолодженням, масляна система охолодження може ще більше знизити споживання енергії. Якщо використовувати систему масляного охолодження, проблема пилу, з якою стикається традиційне повітряне охолодження, більше не існує, а споживання енергії значно нижче. На відміну від води, масло є неполярною речовиною, яка не вплине на електронну інтегральну схему і не пошкодить внутрішнє обладнання сервера. Однак рідинна система охолодження завжди була на ринку громом і дощем, і лише кілька центрів обробки даних приймуть цей метод. Оскільки рідинна система охолодження, будь то занурення чи інші методи, вимагає фільтрації рідини, щоб уникнути таких проблем, як накопичення забруднюючих речовин, надмірне відкладення та біологічне зростання. Для систем на водяній основі, таких як системи рідинного охолодження з градирною або випаровуваними заходами, проблеми з відкладеннями необхідно вирішувати шляхом видалення пари в заданому обсязі, і їх потрібно відокремити та «вивантажити», навіть якщо така обробка може спричинити екологічні проблеми.

Випарна або адіабатична система охолодження

Технологія випарного охолодження – це спосіб охолодження повітря за допомогою зниження температури. Коли вода зустрічається з гарячим повітрям, що тече, воно починає випаровуватися і перетворюватися в газ. Відведення тепла випаровуванням не підходить для холодоагентів, шкідливих для навколишнього середовища, вартість установки низька, традиційний компресор не потрібен, споживання енергії низьке, і він має переваги енергозбереження, захисту навколишнього середовища, економії та покращення якості повітря в приміщенні. . Випарний охолоджувач - це великий вентилятор, який натягує гаряче повітря на вологу водяну прокладку. Коли вода у мокрій прокладці випаровується, повітря охолоджується і виштовхується назовні. Температуру можна регулювати, регулюючи потік повітря в охолоджувачі. Адіабатичне охолодження означає, що в процесі адіабатичного підйому повітря тиск повітря зменшується зі збільшенням висоти, а повітряний блок працює зовні за рахунок розширення об’єму, в результаті чого температура повітря знижується. Ці методи охолодження все ще є новими для центрів обробки даних.

Закрита система охолодження

Кришка радіатора закритої системи охолодження герметична і додається розширювальний бачок. Під час роботи пара охолоджуючої рідини потрапляє в розширювальний бак і повертається в радіатор після охолодження, що може запобігти великій втраті теплоносія на випаровування і підвищити температуру кипіння теплоносія. Закрита система охолодження може гарантувати, що двигун не потребує охолоджуючої води протягом 1 ~ 2 років. Під час використання необхідно забезпечити герметизацію, щоб отримати ефект. Охолоджуюча рідина в розширювальному бачку не може бути заповнена, залишаючи простір для розширення. Після двох років використання розрядіть і профільтруйте, і продовжуйте використовувати після регулювання складу та температури замерзання. Це означає, що недостатній потік повітря може легко викликати локальний перегрів. Закрите охолодження часто поєднують з водяним або рідинним охолодженням. Систему водяного охолодження також можна перетворити на закриту систему, яка може ефективніше розсіювати тепло та покращувати ефективність охолодження.

На додаток до методів тепловідведення, представлених вище, існує багато чудових методів відведення тепла, деякі з яких навіть застосовувалися на практиці. Наприклад, природне тепловідведення використовується для побудови ЦОД у холодних скандинавських країнах або на морському дні, а «екстремально глибокий холод» використовується для охолодження обладнання в ЦОД. Як і центр обробки даних Facebook в Ісландії, центр обробки даних Microsoft на морському дні. Крім того, для водяного охолодження не можна використовувати стандартну воду. Для обігріву ЦОД можна використовувати морську воду, побутові стічні води і навіть гарячу воду. Наприклад, Alibaba використовує воду озера Цяндао для розсіювання тепла. Google створив центр обробки даних, який використовує морську воду для розсіювання тепла в Хаміні, Фінляндія. EBay побудував свій центр обробки даних у пустелі. Середня температура на вулиці ЦОД становить близько 46 градусів Цельсія.

Вище описані загальні технології тепловідведення центрів обробки даних, деякі з яких все ще знаходяться в процесі постійного вдосконалення і все ще є лабораторними технологіями. Для майбутньої тенденції охолодження центрів обробки даних, на додаток до високопродуктивних обчислювальних центрів та інших центрів обробки даних в Інтернеті, більшість центрів обробки даних переміститься в місця з нижчими цінами та меншими витратами на електроенергію. Завдяки застосуванню досконалішої технології охолодження витрати на експлуатацію та обслуговування центрів обробки даних будуть ще більше знижені, а енергоефективність буде покращена.