Как работает приложение жидкостного охлаждения в Switchboard
С развитием Интернета, облачных вычислений и услуг больших данных общее энергопотребление центров обработки данных растет, а их энергоэффективности также уделяется все больше внимания. Согласно статистическим данным, среднее значение эффективности использования энергии (PUE) центров обработки данных в Китае составляет 1,49, что намного выше, чем требование, предложенное Национальной комиссией по развитию и реформам для новых крупных центров обработки данных, которое должно составлять менее 1,25. Снижение PUE актуально, как производителям сетевого оборудования существенно снизить энергопотребление, обеспечив при этом высокую производительность чипов? Система охлаждения, как ключевой фактор, влияющий как на производительность, так и на энергопотребление, стала предметом реформы центров обработки данных, а технология жидкостного охлаждения, благодаря своим уникальным преимуществам, постепенно вытесняет традиционное воздушное охлаждение в качестве основного решения для охлаждения.
Мы обнаружили, что среднее энергопотребление центров обработки данных достигает 33%, что близко к одной трети от общего энергопотребления центров обработки данных. Это связано с тем, что традиционная система охлаждения с воздушным охлаждением, используемая в центрах обработки данных, использует в качестве охлаждающей среды воздух с очень низкой удельной теплоемкостью, который приводится в движение вентиляторами внутри оборудования для передачи тепла от процессора и других источников тепла к радиаторам от ИТ. Оборудование. Повторное использование теплообменников фанкойлов или систем кондиционирования воздуха для циркуляции воздуха для рассеивания тепла и охлаждения также является необходимым ограничением воздушного охлаждения. Таким образом, решение проблемы энергоэффективности системы охлаждения стало технологической задачей, с которой столкнулись производители оборудования в новой политической среде.
С точки зрения требований к рассеиванию тепла чипа устройства. С развитием чипов переключателей, хотя высокопроизводительные процессы чипов (например, 5-нм) могут эффективно снизить энергопотребление единицы вычислительной мощности, поскольку пропускная способность чипа переключателя увеличивается до 51,2 Тбит/с, общее энергопотребление одного чипа возросло примерно до 900 Вт. Решение проблемы рассеивания тепла чипа устройства стало трудным моментом в общей конструкции аппаратного обеспечения. Охлаждающая способность системы воздушного охлаждения приближается к пределу. Несмотря на то, что радиаторы с воздушным охлаждением могут решить текущие проблемы рассеивания тепла коммутаторами, они в конечном итоге станут неадекватными, когда скорость 102,4/204,8 Тбит/с станет общепринятой, а энергопотребление чипов в будущем увеличится. Таким образом, для следующего поколения ИТ-оборудования появилась более эффективная технология жидкостного охлаждения. В ближайшие 5-10 лет в отрасли стало консенсусом, что охлаждение с воздушным охлаждением в центрах обработки данных будет постепенно заменяться жидкостным охлаждением.
Текущая технология жидкостного охлаждения в основном делится на однофазное жидкостное охлаждение и двухфазное жидкостное охлаждение. Однофазное жидкостное охлаждение означает, что охлаждающая жидкость сохраняет свое жидкое состояние на протяжении всего процесса рассеяния тепла и легко отводит тепло благодаря высокой удельной теплоемкости. Двухфазное жидкостное охлаждение относится к фазовому изменению хладагента в процессе циркуляции тепла, при котором хладагент уносит тепло оборудования за счет чрезвычайно высокой скрытой теплоты газификации. По сравнению с другими методами однофазное жидкостное охлаждение имеет меньшую сложность и его легче достичь, а его мощность рассеивания тепла достаточна для поддержки ИТ-оборудования в центрах обработки данных, что делает его текущим балансовым выбором.
Однофазное жидкостное охлаждение делится на жидкостное охлаждение с холодной пластиной и погружное жидкостное охлаждение. Жидкостное охлаждение холодной пластины фиксирует пластину жидкостного охлаждения на основном нагревательном устройстве оборудования, полагаясь на то, что жидкость, протекающая через холодную пластину, отводит тепло и достигает цели рассеивания тепла; Иммерсионное жидкостное охлаждение — это процесс непосредственного погружения всей машины в охлаждающую жидкость, основанный на естественной или принудительной циркуляции жидкости для отвода тепла, выделяемого при работе такого оборудования, как серверы.
Преимущества жидкостного охлаждения с холодной пластиной включают в себя: минимальные изменения в общем компьютерном зале, требующие только модификации стойки, распределительных устройств охлаждения (CDU) и системы водоснабжения. Более того, жидкостное охлаждение с холодной пластиной может использовать более широкий диапазон типов охлаждающей жидкости и требует гораздо меньше усилий, чем охлаждение погружением, что приводит к меньшим первоначальным инвестиционным затратам. Кроме того, отраслевая цепочка жидкостного охлаждения с холодными пластинами является более зрелой и более приемлемой на рынке.
К преимуществам погружного жидкостного охлаждения относятся: (1) за счет прямого контакта охлаждающей жидкости с оборудованием способность рассеивания тепла выше, а риск перегрева устройства ниже; (2) Для оборудования с погружным жидкостным охлаждением не требуется вентилятор, что приводит к снижению вибрации и увеличению срока службы аппаратного оборудования; (3) Температура подачи охлажденной воды со стороны машинного помещения с погружным жидкостным охлаждением выше, а наружная сторона легче рассеивает тепло. Таким образом, выбор места для машинного помещения больше не так ограничен регионом и температурой, как в эпоху воздушного охлаждения.
Применение технологии жидкостного охлаждения в коммутаторах центров обработки данных не только решает их собственные тепловые проблемы, но также обеспечивает унифицированное развертывание с серверами жидкостного охлаждения, облегчая унифицированное построение и эксплуатацию инфраструктуры центра обработки данных. Жидкостное охлаждение поддерживает обмен новыми технологиями для максимизации производительности, разработки более качественных продуктов для центров обработки данных и совместного построения зеленой цифровой экономики.
