Анализ отрасли жидкостного охлаждения и охлаждающих жидкостей для центров обработки данных
С инновационным развитием таких технологий, как искусственный интеллект, облачные вычисления, большие данные и блокчейн, наступила эра связи 5G, характеризующаяся высокой скоростью, низкой задержкой и широкими возможностями подключения. Поскольку информационная инфраструктура, центры обработки данных и коммуникационное оборудование несут все большую вычислительную нагрузку, возрастают и требования к эффективности вычислений.
Чтобы соответствовать требованиям производительности сетевой обработки, серверы центров обработки данных и устройства связи постоянно совершенствуют свои возможности обработки и интеграции, что приводит к постоянному увеличению плотности мощности. Эти изменения не только приводят к огромным проблемам с потреблением энергии, но и к более высоким требованиям к холодильному оборудованию и технологиям из-за высокой плотности тепла. Традиционная технология воздушного охлаждения представляет собой узкое место в сценариях с высокой плотностью тепла, и эффективность рассеивания тепла больше не может соответствовать эффективности вычислений. В этом контексте технология жидкостного охлаждения привлекла широкое внимание в отрасли благодаря своей сверхвысокой энергоэффективности, сверхвысокой плотности тепла и другим характеристикам. Технология жидкостного охлаждения — единственный способ решить проблемы рассеивания тепла и энергосбережения.
Постоянное увеличение вычислительной мощности способствует росту удельной мощности, предъявляя новые требования к холодильной технике. Постоянное увеличение вычислительной мощности способствует постоянному улучшению производительности оборудования связи, а энергопотребление чипов и плотность теплового потока также постоянно увеличиваются. Плотность мощности каждого поколения эволюции продукта увеличивается на 30-50 процентов. Максимальное энергопотребление современного процессора платформы X86 составляет 300-400Вт, а самая высокая в отрасли плотность теплового потока чипа превысила 120 Вт/см2; Постоянное улучшение удельной мощности чипов напрямую ограничивает рассеивание тепла и надежность чипов, а поддерживать традиционные возможности рассеивания тепла с воздушным охлаждением становится все труднее. Увеличение удельной мощности чипа также привело к увеличению удельной мощности всего шкафа, при этом текущий максимум превышает 30 кВт/стойку; Более серьезные проблемы также возникли в отношении холодильной техники компьютерных залов. Жидкостное охлаждение, как новая технология охлаждения в центрах обработки данных, применяется для решения задач рассеивания тепла в шкафах с высокой плотностью мощности.
Жидкостное охлаждение имеет такие преимущества, как низкое энергопотребление, высокое рассеивание тепла, низкий уровень шума и низкая совокупная стоимость владения. Охлаждающая способность жидкости в 1000-3000 раз выше, чем у воздуха. Технология жидкостного охлаждения может реализовать преимущества высокой плотности, низкого шума, низкой разницы температур теплопередачи и общего естественного охлаждения. По сравнению с технологией воздушного охлаждения она имеет несравненные технические преимущества. Это отличное решение для охлаждения, которое можно применять в сценариях, где необходимо значительно повысить вычислительную мощность, энергоэффективность и плотность размещения.
Жидкая охлаждающая жидкость является одним из ключевых факторов в технологии жидкостного охлаждения. При применении технологии иммерсионного (контактного) жидкостного охлаждения, помимо требований к аппаратному оборудованию, одним из наиболее важных факторов также является жидкая охлаждающая жидкость. Для подходящей контактной охлаждающей жидкости с жидкостным охлаждением требуется:
1) хорошие теплофизические свойства. Для фазового перехода необходимы высокая теплопроводность, удельная теплоемкость, низкая вязкость и высокая скрытая теплота парообразования.
2) Низкая температура замерзания и коэффициент расширения.
3) Однофазное жидкостное охлаждение требует высокой температуры кипения.
4) Двухфазное жидкостное охлаждение требует подходящей температуры кипения и узкого диапазона кипения.
5) Обладает хорошей химической и термической стабильностью для электронных устройств.
6) Высокая температура вспышки и температура самовоспламенения.
7) Отсутствие коррозионного воздействия на материалы системы (металл, неметалл и другие органические вещества).
8) Никаких или только минимальных нормативных ограничений не требуется (экологичность, нетоксичность, биоразлагаемость и т. д.).
9) Экономика.
В настоящее время технология воздушного охлаждения является одним из наиболее зрелых и широко используемых решений охлаждения в центрах обработки данных. В последние годы в рамках политики «двойного углерода» индекс PUE центров обработки данных постоянно снижается, и большинство регионов требуют, чтобы эффективность использования электроэнергии не превышала 1,25, и активно способствуют модернизации и преобразованию центров обработки данных. В связи с ускоренным развертыванием серверов вопрос о том, как еще больше снизить энергопотребление и добиться экологически чистого развития центров обработки данных, стал в центре внимания отрасли.
