Dyskusja na temat technologii rozpraszania ciepła w centrum danych

Szybki rozwój konstrukcji centrów danych prowadzi do coraz większej liczby urządzeń w sali komputerowej, która zapewnia stałą temperaturę i wilgotność środowiska chłodniczego dla centrum danych. Zużycie energii przez centrum danych znacznie wzrośnie, a następnie proporcjonalny wzrost systemu chłodzenia, systemu dystrybucji zasilania, zasilaczy i generatora, co przyniesie poważne wyzwania w zakresie zużycia energii przez centrum danych. W czasach, gdy cały kraj opowiada się za oszczędzaniem energii i redukcją emisji, jeśli centrum danych ślepo zużywa energię społeczną, nieuchronnie przyciągnie to uwagę rządu i obywateli. Nie tylko nie sprzyja to przyszłemu rozwojowi centrum danych, ale także jest sprzeczne z moralnością społeczną. Dlatego zużycie energii stało się najbardziej niepokojącą treścią w budowie centrum danych. Aby rozwijać centrum danych, konieczne jest ciągłe zwiększanie skali i zwiększanie wyposażenia. Nie można tego zmniejszyć, ale należy poprawić stopień wykorzystania sprzętu w trakcie użytkowania. Kolejną dużą częścią zużycia energii jest rozpraszanie ciepła. Zużycie energii przez system klimatyzacji centrum danych stanowi prawie ponad jedną trzecią zużycia energii całego centrum danych. Jeśli zdołamy podjąć w tym kierunku więcej wysiłków, energooszczędny efekt centrum danych będzie natychmiastowy. Jakie są zatem technologie odprowadzania ciepła w centrum danych i jakie są przyszłe kierunki rozwoju? Odpowiedź znajdziesz w tym artykule.

Układ chłodzenia powietrzem

System bezpośredniego odparowania z chłodzeniem powietrzem staje się systemem chłodzenia powietrzem. W systemie chłodzenia powietrzem połowa obwodów cyrkulacji czynnika chłodniczego znajduje się w klimatyzatorze maszynowni centrum danych, a reszta w skraplaczu chłodzącym powietrze zewnętrzne. Ciepło wewnątrz maszynowni jest wypychane do środowiska zewnętrznego przez rurociąg cyrkulacyjny czynnika chłodniczego. Gorące powietrze przekazuje ciepło do wężownicy parownika, a następnie do czynnika chłodniczego. Czynnik chłodniczy o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu jest przesyłany przez sprężarkę do skraplacza zewnętrznego, a następnie emituje ciepło do atmosfery na zewnątrz. Efektywność energetyczna systemu chłodzenia powietrzem jest stosunkowo niska, a ciepło jest rozpraszane bezpośrednio przez wiatr. Z punktu widzenia chłodzenia, główne zużycie energii pochodzi ze sprężarki, wentylatora wewnętrznego i zewnętrznego skraplacza chłodzonego powietrzem. Ze względu na scentralizowany układ jednostek zewnętrznych, kiedy wszystkie jednostki zewnętrzne są włączone latem, lokalna akumulacja ciepła jest oczywista, co zmniejszy wydajność chłodzenia i wpłynie na efekt użytkowania. Ponadto hałas jednostki zewnętrznej chłodzonej powietrzem ma duży wpływ na otaczające środowisko, co łatwo wpłynąć na okolicznych mieszkańców. Nie można zastosować naturalnego chłodzenia, a oszczędność energii jest stosunkowo niska. Chociaż wydajność chłodzenia systemu chłodzenia powietrzem nie jest wysoka, a zużycie energii nadal wysokie, nadal jest to najczęściej stosowana metoda chłodzenia w centrum danych.

System chłodzenia cieczą

System chłodzenia powietrzem ma swoje nieuniknione wady. Niektóre centra danych zaczęły przechodzić na chłodzenie cieczą, a najczęstszym jest system chłodzenia wodą. System chłodzenia wodą odprowadza ciepło przez płytę wymiennika ciepła, a chłodzenie jest stabilne. Do wymiany skraplacza w celu wymiany ciepła wymagana jest zewnętrzna wieża chłodnicza lub sucha chłodnica. Chłodzenie wodą wyłącza jednostkę zewnętrzną chłodzoną powietrzem, rozwiązuje problem hałasu i ma niewielki wpływ na środowisko. System chłodzenia wodą jest złożony, drogi i trudny w utrzymaniu, ale może spełnić wymagania dotyczące chłodzenia i oszczędności energii w dużych centrach danych. Oprócz chłodzenia wodą istnieje chłodzenie oleju. W porównaniu z chłodzeniem wodnym układ chłodzenia oleju może jeszcze bardziej obniżyć zużycie energii. Jeśli zastosuje się system chłodzenia oleju, problem z kurzem, z którym boryka się tradycyjne chłodzenie powietrzem, już nie istnieje, a zużycie energii jest znacznie niższe. W przeciwieństwie do wody, olej jest substancją niepolarną, która nie wpływa na elektroniczny układ scalony i nie uszkadza wewnętrznego sprzętu serwera. Jednak system chłodzenia cieczą zawsze był grzmotem i deszczem na rynku, a niewiele centrów danych przyjmie tę metodę. Ponieważ system chłodzenia cieczą, czy to zanurzeniową, czy inną metodą, wymaga filtracji cieczy, aby uniknąć problemów, takich jak gromadzenie się zanieczyszczeń, nadmierny osad i wzrost biologiczny. W przypadku systemów wodnych, takich jak systemy chłodzenia cieczą z wieżą chłodniczą lub środkami odparowywania, problemy z osadami należy leczyć poprzez usunięcie pary w określonej objętości, a także należy je oddzielić i „odprowadzić”, nawet jeśli taka obróbka może powodować problemy środowiskowe.

Układ chłodzenia wyparnego lub adiabatycznego

Technologia chłodzenia wyparnego to metoda chłodzenia powietrza za pomocą obniżenia temperatury. Kiedy woda spotyka się z przepływającym gorącym powietrzem, zaczyna parować i zamieniać się w gaz. Odprowadzanie ciepła przez ewaporację nie nadaje się do czynników chłodniczych szkodliwych dla środowiska, koszt instalacji jest niski, tradycyjna sprężarka nie jest potrzebna, zużycie energii jest niskie i ma zalety w postaci oszczędności energii, ochrony środowiska, oszczędności i poprawy jakości powietrza w pomieszczeniach . Chłodnica wyparna to duży wentylator, który wciąga gorące powietrze na mokrą podkładkę wodną. Gdy woda w mokrej podkładce wyparuje, powietrze jest schładzane i wypychane. Temperaturę można kontrolować, regulując przepływ powietrza w chłodnicy. Chłodzenie adiabatyczne oznacza, że ​​w procesie adiabatycznego unoszenia powietrza ciśnienie powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości, a blok powietrzny działa na zewnątrz na skutek rozszerzania się objętości, co skutkuje spadkiem temperatury powietrza. Te metody chłodzenia są wciąż nowością w centrach danych.

Zamknięty układ chłodzenia

Korek chłodnicy zamkniętego układu chłodzenia jest uszczelniony i dodano zbiornik wyrównawczy. Podczas pracy para chłodziwa dostaje się do zbiornika wyrównawczego i po schłodzeniu spływa z powrotem do chłodnicy, co może zapobiec dużej utracie chłodziwa przez odparowanie i poprawić temperaturę wrzenia chłodziwa. Zamknięty układ chłodzenia może zapewnić, że silnik nie będzie potrzebował wody chłodzącej przez 1 ~ 2 lata. W trakcie użytkowania należy zapewnić szczelność, aby uzyskać efekt. Płynu chłodzącego w zbiorniku wyrównawczym nie można uzupełnić, pozostawiając miejsce na ekspansję. Po dwóch latach użytkowania należy rozładować i przefiltrować, a po dostosowaniu składu i temperatury zamarzania kontynuować użytkowanie. Oznacza to, że niewystarczający przepływ powietrza łatwo może spowodować miejscowe przegrzanie. Zamknięte chłodzenie często łączy się z chłodzeniem wodą lub chłodzeniem cieczą. System chłodzenia wodą można również przekształcić w system zamknięty, który może skuteczniej rozpraszać ciepło i poprawiać wydajność chłodzenia.

Oprócz opisanych powyżej metod rozpraszania ciepła, istnieje wiele wspaniałych metod rozpraszania ciepła, z których niektóre zostały nawet zastosowane w praktyce. Na przykład do budowy centrum danych w zimnych krajach skandynawskich lub do dna morskiego stosuje się naturalne rozpraszanie ciepła, a do chłodzenia sprzętu w centrum danych wykorzystuje się „ekstremalnie głębokie zimno”. Podobnie jak centrum danych Facebooka na Islandii, centrum danych Microsoftu na dnie morskim. Ponadto do chłodzenia wodą nie można używać standardowej wody. Do ogrzewania centrum danych można wykorzystać wodę morską, ścieki domowe, a nawet ciepłą wodę. Na przykład Alibaba wykorzystuje wodę z jeziora Qiandao do rozpraszania ciepła. Google utworzyło centrum danych wykorzystujące wodę morską do rozpraszania ciepła w hamina w Finlandii. EBay zbudował swoje centrum danych na pustyni. Średnia temperatura zewnętrzna centrum danych wynosi około 46 stopni Celsjusza.

Powyższe wprowadza wspólne technologie rozpraszania ciepła w centrach danych, z których część jest wciąż w procesie ciągłego doskonalenia i nadal jest technologiami laboratoryjnymi. W związku z przyszłym trendem chłodzenia centrów danych, oprócz centrów obliczeniowych o wysokiej wydajności i innych centrów danych opartych na Internecie, większość centrów danych zostanie przeniesiona do miejsc o niższych cenach i niższych kosztach energii. Przyjmując bardziej zaawansowaną technologię chłodzenia, koszty eksploatacji i konserwacji centrów danych zostaną jeszcze bardziej obniżone, a efektywność energetyczna poprawiona.


Czas publikacji: 02-02-2021