Применение погружного жидкостного охлаждения в центре обработки данных

В связи с быстрым развитием приложений с интенсивными вычислениями, таких как искусственный интеллект, Интернет вещей, криптовалюта и AR/VR, растущий спрос на вычисления приводит к тому, что центры обработки данных постепенно развиваются до «высокой производительности, высокой плотности и высокого энергопотребления». Энергопотребление центра обработки данных примерно состоит из коммуникационного и сетевого оборудования, системы электропитания и распределения, освещения и вспомогательного оборудования, а также системы охлаждения. Среди них энергопотребление охлаждающей части составляет около 40 процентов от общего энергопотребления. дата-центра. Повышение эффективности системы охлаждения дата-центра и снижение энергопотребления очень важны для достижения цели «двойного углерода».

Распространенные методы жидкостного охлаждения включают холодную пластину, распыление и погружение. Среди них иммерсионное жидкостное охлаждение имеет самую высокую эффективность теплопередачи и позволяет избежать локальных горячих точек. Это наиболее вероятное техническое средство для решения различных проблем, с которыми сталкивается система охлаждения в среде высокопроизводительных вычислений.

Более высокая энергоэффективность:

При иммерсионном жидкостном охлаждении в качестве теплоносителя используется охлаждающая жидкость. Жидкость имеет более высокую теплопроводность и удельную теплоемкость, поэтому она может быстрее проводить тепло и более эффективно поглощать тепло. В то же время, поскольку использование вентиляторов и кондиционеров сокращается, центры обработки данных, использующие технологию погружного жидкостного охлаждения, имеют более низкую энергоэффективность.

Более высокая плотность мощности:

Кроме того, он может эффективно предотвратить погружение оборудования в воздух и влажность из-за низкой температуры охлаждающей жидкости, что может эффективно защитить оборудование от коррозии охлаждающей жидкости и вентилятора в машинном помещении.

Более эффективное использование пространства:

Превосходные тепловые характеристики погружного жидкостного охлаждения позволяют размещать серверы близко друг к другу, не допуская разделения, и нет необходимости настраивать вентиляторы. Нет необходимости в установке кондиционеров и холодильных установок в машинном помещении, нет необходимости устанавливать закрытые помещения для холодных и горячих каналов, нет необходимости в фальшполах. Таким образом, иммерсионное жидкостное охлаждение требует более высокого использования пространства, чем традиционные решения для охлаждения.

Реализация иммерсионного жидкостного охлаждения:

Тепло, выделяемое иммерсионной охлаждающей жидкостью, можно разделить на две фазы: однофазное жидкостное иммерсионное охлаждение и двухфазное жидкостное иммерсионное охлаждение:

Однофазное жидкостное иммерсионное охлаждение:

В однофазной системе погружного жидкостного охлаждения все нагревательные компоненты ИТ-оборудования полностью погружены в циркулирующий непроводящий хладагент, и тепло, излучаемое оборудованием, напрямую передается хладагенту. Охлаждающая жидкость однофазного погружного жидкостного охлаждения обычно имеет высокую температуру кипения, и охлаждающая жидкость не меняет фазу после поглощения тепла и всегда остается в жидком состоянии.

Двухфазное жидкостное иммерсионное охлаждение:

Когда охлаждающая жидкость погружается в конденсатор, большое количество тепла поглощается кипящей жидкостью и поглощается жидкой охлаждающей жидкостью. В то же время большое количество тепла будет поглощаться жидкой охлаждающей жидкостью, которая погружена в конденсатор до точки кипения. Нагретая охлаждающая вода в конденсаторе выпускается через систему циркулирующей охлаждающей жидкости.

Проблемы и вызовы:

1. Несмотря на то, что технология погружного жидкостного охлаждения обладает превосходными характеристиками рассеивания тепла, у обычных центров обработки данных нет острой необходимости модернизировать традиционную схему отвода тепла до погружного жидкостного охлаждения, за исключением конкретных сценариев, таких как майнинг зашифрованной цифровой валюты.

2. Поскольку технология погружного жидкостного охлаждения использует жидкостное рассеивание тепла, для совместимости с охлаждающей жидкостью аппаратное оборудование обычно необходимо правильно отрегулировать для адаптации к погружному охлаждению. Хотя некоторые OEM-производители поддерживают оборудование, подходящее для погружного жидкостного охлаждения, многие производители оборудования не разработали и не протестировали погружное жидкостное охлаждение.

3. При расчете стоимости внедрения погружной системы жидкостного охлаждения необходимо комплексно учитывать все фактические затраты. Он включает в себя не только стоимость бака оборудования жидкостного охлаждения и охлаждающей жидкости, а также последующую стоимость обслуживания, но также затраты на преобразование и техническое обслуживание ряда других объектов, таких как насосы, теплообменники, фильтры и датчики, в соответствии с практикой проектирования. жидкостная система охлаждения.