隨著深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)處理等AI應(yīng)用的爆發(fā)，數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器負(fù)載劇增，散熱難題愈發(fā)嚴(yán)峻。傳統(tǒng)散熱方式在應(yīng)對高密度、高發(fā)熱量的需求時(shí)，已難以招架。
此時(shí)，液冷服務(wù)器憑借獨(dú)特優(yōu)勢脫穎而出。它采用液體作為散熱介質(zhì)，散熱效率遠(yuǎn)高于風(fēng)冷，能有效降低服務(wù)器溫度，減少硬件故障率，保障服務(wù)器穩(wěn)定運(yùn)行。且液冷系統(tǒng)無需壓縮機(jī)、風(fēng)機(jī)等高耗能設(shè)備，僅需水泵等少量低耗電器件，與空冷相比，液冷的總利用效率高出15%，能耗大幅降低，為企業(yè)節(jié)省大量成本。
數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)
● 數(shù)據(jù)中心能耗分布
數(shù)據(jù)中心消耗了全球約2%的能源，而在一個(gè)數(shù)據(jù)中心里，平均有38%的能耗用于冷卻系統(tǒng)，約占其運(yùn)行支持系統(tǒng)的總能耗量的80%。長期以來，控制能源效率(PUE)是數(shù)據(jù)中心得以高效運(yùn)行的關(guān)鍵之一。
另外，還有一個(gè)重要參數(shù)不可忽視――水資源利用效率(WUE)。數(shù)據(jù)中心的用水量巨大，但長期以來，人們對此的關(guān)注度并不高。一個(gè)數(shù)據(jù)中心每天可能需消耗多達(dá)2萬噸的飲用水。隨著可用水資源不斷減少，這種供需失衡常常使得數(shù)據(jù)中心與其他用水者之間產(chǎn)生沖突。
因此，改造數(shù)據(jù)中心的冷卻系統(tǒng)是降低整體能耗、節(jié)約用水和減少運(yùn)營成本的最有效方法之一。
● PUE和WUE平衡的數(shù)據(jù)中心冷卻方案
美國維諦技術(shù)公司：部署>30kW的高功率密度的機(jī)架時(shí)，都必須要采用液冷方案，無論是邊緣數(shù)據(jù)中心還是核心數(shù)據(jù)中心，因?yàn)榭绽浞桨笩o法提供維持IT系統(tǒng)可靠性所需的散熱能力。
位于芬蘭哈米納的谷歌數(shù)據(jù)中心，使用海水作為主要的冷卻手段。該數(shù)據(jù)中心由一座廢棄的造紙廠改造而成，有一條現(xiàn)成的海水隧道連接到建筑內(nèi)部，過去曾用于造紙工藝的冷卻。該數(shù)據(jù)中心大獲成功，谷歌正考慮投資6.7億美元在此處建立第二個(gè)數(shù)據(jù)中心。
無獨(dú)有偶，多倫多Cologix和Equinix也選擇將他們的設(shè)施連接到安裝在湖水深處，利用安大略湖的湖水進(jìn)行冷卻——抽取安大略湖表層的水作為飲用水，而常年保持在4℃的深層水則會(huì)通過3根5公里長的取水管抽取到數(shù)據(jù)中心，經(jīng)過濾后用于其冷卻系統(tǒng)。
● 數(shù)據(jù)中心液冷方式
如上圖所示，基于數(shù)據(jù)中心的體量，選擇的液冷方式和基礎(chǔ)設(shè)施要求也不盡相同。
如浸沒式冷卻，可提供最高的冷卻能力和最節(jié)能節(jié)水的效果，更好地為未來發(fā)展做好準(zhǔn)備。該系統(tǒng)的工作原理是將服務(wù)器直接浸入介電液體中，介電液體可以是天然或合成油類、碳?xì)浠衔锘蚧诤衔锏囊后w。
該方案最大限度地提高了液體的導(dǎo)熱能力，從而輕松實(shí)現(xiàn)節(jié)能節(jié)水的效果。浸沒式冷卻系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為單相或兩相，兩相系統(tǒng)使用特殊制配的低沸點(diǎn)介電流體，通過服務(wù)器產(chǎn)生的熱量使液體沸騰并發(fā)生相變(液相到氣相)，產(chǎn)生的蒸汽會(huì)被放置在罐頂?shù)睦鋮s盤管冷凝，并在重力的作用下流回罐內(nèi)進(jìn)行連續(xù)循環(huán)。
● 液冷系統(tǒng)核心部件：冷卻分配單元(CDU)
不論水冷背門、冷板式冷卻還是浸沒式液冷，雖然其工作原理存在差異，但它們的液體系統(tǒng)都需要一個(gè)專用的基礎(chǔ)設(shè)施來創(chuàng)建一條流體冷卻回路，使服務(wù)器得以散熱，并為散出的熱量提供收容場所。
冷卻分配單元(CDU)是所有液冷系統(tǒng)的核心部件，負(fù)責(zé)為液冷提供受控的冷卻液。液冷系統(tǒng)通常包含兩條回路，二者由CDU中的熱交換器相連。一次回路從二次回路中吸收熱量，并通過冷卻塔或風(fēng)扇將熱量散發(fā)出去。二次回路與服務(wù)器接觸，其流量由CDU控制，旨在平衡液體流量以滿足特定的冷卻需求。
重要的是，只有對整套冷卻系統(tǒng)進(jìn)行合理配置，才能發(fā)揮數(shù)據(jù)中心的全部潛力。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要能夠處理日常冷卻負(fù)載，還要能夠從容應(yīng)對突增的負(fù)載，兼顧未來的需求增長。
格蘭富數(shù)據(jù)中心冷卻方案
● 數(shù)據(jù)中心架構(gòu)概覽
如圖所示，水泵是數(shù)據(jù)中心的重要組成部分，被廣泛運(yùn)用于各種應(yīng)用：溫度控制、水處理、廢水輸送和增壓。
它們是數(shù)據(jù)中心邁向更高效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使用格蘭富新型水泵解決方案可實(shí)現(xiàn)智能控制，從而優(yōu)化冷卻循環(huán)，最多可降低70%的能耗。
● 格蘭富數(shù)據(jù)中心冷卻方案
液冷系統(tǒng)的散熱效果和穩(wěn)定性都與水泵的性能直接相關(guān)。如果液冷水泵的性能不好、穩(wěn)定性不佳，則會(huì)導(dǎo)致散熱效果不佳，甚至?xí)绊懙椒?wù)器的正常運(yùn)行。同時(shí)，液冷水泵的智能化程度也很重要，低維護(hù)成本、低電耗水耗、以及“無感知”智能冷卻等優(yōu)勢能讓數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營更加暢通，更好地為未來做好充分準(zhǔn)備。
格蘭富智能泵，也稱E泵，能以更好、更高效、更智能的方式控制冷卻系統(tǒng)。
與傳統(tǒng)的液冷系統(tǒng)相比，E泵的調(diào)試更加便利，可根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷的變化，實(shí)時(shí)調(diào)整轉(zhuǎn)速，優(yōu)化溫度控制，從而無需對系統(tǒng)閥門進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)節(jié)和校準(zhǔn)。
使用配備變頻器的E電機(jī)，能夠平衡一次 / 二次回路，使得CDU能夠在恒溫控制模式下運(yùn)行，并對任何工況變化實(shí)時(shí)做出響應(yīng)，從而優(yōu)化能源使用，顯著降低能耗。
（來源：格蘭富工業(yè)解決方案）
