當(dāng)數(shù)據(jù)中心建在高海拔地區(qū):CLF0.05、余熱種菜養(yǎng)魚

伴隨大語言模型等爆發(fā),智能化、數(shù)字化發(fā)展在算力上的需求持續(xù)提升,數(shù)據(jù)中心規(guī)模正不斷擴大。據(jù)科智咨詢發(fā)布的《2022-2023年中國IDC行業(yè)發(fā)展研究報告》,自2023—2025年,中國整體IDC業(yè)務(wù)將保持30%以上的增長速度,以為數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展提供算力支撐。但從綠色發(fā)展的角度看,這也將帶來更大的能源與碳排壓力,數(shù)據(jù)中心必須加快節(jié)能減碳。

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這其中,提升數(shù)據(jù)中心中第二大能耗源——制冷的效率是核心關(guān)鍵。而我國幅員遼闊,自然環(huán)境差異大,在不同地區(qū)需要匹配相應(yīng)的制冷方式,才能充分利用自然資源,同時,因制冷產(chǎn)生的余熱資源也應(yīng)得到更加充分的利用,這樣才可以大限度的實現(xiàn)綠色化。目前,相關(guān)機構(gòu)與企業(yè)在西藏這一高海拔地區(qū)的數(shù)據(jù)中心上已經(jīng)取得了較好的研發(fā)成果。

據(jù)“高海拔地區(qū)數(shù)據(jù)中心直接蒸發(fā)冷卻與余熱回收關(guān)鍵設(shè)備與系統(tǒng)技術(shù)”項目科技成果鑒定會,美的樓宇科技與西藏寧算科技集團、西安工程大學(xué)黃翔教授蒸發(fā)冷卻科研團隊通力合作、應(yīng)用于西藏寧算數(shù)據(jù)中心的熱回收直接蒸發(fā)冷卻方案,可大幅度提高蒸發(fā)效率、降低能耗,系統(tǒng)全年CLF(制冷負(fù)載系數(shù))可達0.05,熱回收效率高達33.6%。

“高海拔地區(qū)數(shù)據(jù)中心直接蒸發(fā)冷卻與余熱回收關(guān)鍵設(shè)備與系統(tǒng)技術(shù)”項目科技成果鑒定會實景圖1

“高海拔地區(qū)數(shù)據(jù)中心直接蒸發(fā)冷卻與余熱回收關(guān)鍵設(shè)備與系統(tǒng)技術(shù)”項目科技成果鑒定會實景圖2

西藏數(shù)據(jù)中心高效制冷的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)

西藏土地資源、清潔能源資源豐富、開發(fā)潛力巨大,這為數(shù)據(jù)中心在西藏的布局奠定了重要的資源基礎(chǔ),就地建設(shè)可滿足非實時性算力需求的條件。而在制冷方面,西藏同樣有著與之相匹配的豐富資源,“干空氣能”。

據(jù)了解,由于干燥空氣可以容納較多水蒸氣,而水蒸發(fā)成氣體會吸收熱量,因此,干空氣在由干變濕的過程中,能為空調(diào)提供所需要的能量,這種干燥空氣所具有的能量就是“干空氣能”。西藏室外空氣質(zhì)量良好、空氣干燥、晝夜溫差大、濕氣溫度低,蒸發(fā)效率高,是我國“干空氣能”最富足的地區(qū)之一,與蒸發(fā)冷卻這種制冷方式極為契合。

不過,想要充分利用“干空氣能”制冷,在西藏等高海拔地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心卻并非易事。如高海拔制約空調(diào)制冷量。西安工程大學(xué)教授黃翔表示,高海拔地區(qū)空氣密度小,空氣相對稀薄,這會導(dǎo)致空調(diào)機組里進入的空氣量受到一定限制,進而影響機組的制冷量,降低制冷效率。

再比如,高海拔地區(qū)太陽輻射高,對相關(guān)制冷設(shè)備要求高。黃翔指出,為保障數(shù)據(jù)中心運行安全,避免高太陽輻射熱影響,高海拔地區(qū)的空調(diào)機組箱體的板材等需要進行特殊處理;蒸發(fā)冷卻的填料和水箱等也需要進行特定的設(shè)計,避開太陽輻射熱的長波直射。

由此可見,西藏在建設(shè)數(shù)據(jù)中心上有著巨大的資源優(yōu)勢,且具備實現(xiàn)高效制冷的基礎(chǔ)條件,不過也面臨著制冷量受制約、太陽輻射影響大等挑戰(zhàn)。

直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案提升制冷效率、變廢為寶

面對在西藏應(yīng)用蒸發(fā)冷卻的諸多問題,相關(guān)研究機構(gòu)、廠商等對此進行了多項針對性的研究,并將相關(guān)解決方案應(yīng)用到實踐中,此次鑒定會中的直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案可謂其中代表。

美的樓宇科技水機產(chǎn)品公司研發(fā)總監(jiān)駱名文表示,根據(jù)西藏特點,直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案進行了一系列優(yōu)化。如針對空氣稀薄,方案中對機組空氣流道進行了改進,提高了空氣量,提升了制冷效率;針對高輻射問題,方案采用了耐厚設(shè)計,提升材料附著力,保證了數(shù)據(jù)中心安全可靠運行。同時,方案將余熱資源考慮進去,將熱量與水產(chǎn)養(yǎng)殖等結(jié)合。通過熱回收進一步減少了碳排放,滿足了西藏地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與居民生活需要。

直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案演示圖

經(jīng)過持續(xù)研發(fā)與實際應(yīng)用改進,直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案越發(fā)成熟。最終,方案主要實現(xiàn)了三方面的創(chuàng)新:

一,建立了數(shù)據(jù)中心夏季冷卻所需求的冷量與冬季加熱所需求的熱量匹配的最優(yōu)算法。該算法從充分提高自然冷卻與余熱利用效率出發(fā),在數(shù)據(jù)中心風(fēng)系統(tǒng)側(cè)通過熱通道封閉的有效氣流組織設(shè)計,顯著提高空調(diào)排風(fēng)溫度;在水系統(tǒng)側(cè)通過水源熱泵梯級提高供水溫度;

二,研發(fā)了高海拔地區(qū)數(shù)據(jù)中心專用型直接蒸發(fā)冷卻與余熱回收機組和控制方法。該設(shè)備采用了完全自然冷卻+余熱回收的多種運行模式、合成纖維復(fù)合高分子填料,在高海拔室外氣象條件下顯著提高了蒸發(fā)效率和降低能耗,拓展數(shù)據(jù)中心自然冷卻的工作范圍,全年CLF可達0.05,節(jié)能效果顯著;

三,研發(fā)了利用數(shù)據(jù)中心蒸發(fā)冷卻空調(diào)排風(fēng)余熱回收系統(tǒng),應(yīng)用于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖,熱回收效率達33.6%,有利于改善高海拔地區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖業(yè)環(huán)境。

西藏寧算數(shù)據(jù)中心因此充分利用了高海拔地區(qū)的資源優(yōu)勢,實現(xiàn)了更大程度上的節(jié)能減碳,形成了良好的生態(tài)系統(tǒng)。

西藏寧算數(shù)據(jù)中心制冷

西藏資源稟賦正轉(zhuǎn)化為商業(yè)競爭力

通過應(yīng)用直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案,西藏寧算數(shù)據(jù)中心對清潔能源的利用程度進一步提升,有助于成本的降低,更加符合低碳運行的要求,有利于計算能力的提升,能夠更好地承接算力需求,這也促進了西藏寧算數(shù)據(jù)中心市場的開拓。

西藏寧算科技集團有限公司董事長蔣寧表示,當(dāng)前離線計算仿真訓(xùn)練、大模型訓(xùn)練等日益增多,這需要大量的非實時性算力支撐,且在低成本上有著更迫切的需要。但伴隨芯片計算能力越強,功耗便越大,在能源與制冷上的需求越高。

西藏的優(yōu)勢在此時便逐步顯現(xiàn)出來。一方面,清潔能源數(shù)量龐大,根據(jù)西藏“十四五”規(guī)劃,2025年西藏要建成國家清潔可再生能源利用示范區(qū),其中水電已建和在建裝機容量將突破1500萬千瓦,光伏太陽能裝機容量將突破1000萬千瓦,能夠滿足數(shù)據(jù)中心的能源要求,并建立起成本優(yōu)勢;另一方面,資源利用效率提升,直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案等提升了制冷效率,并將余熱利用起來,在低成本的情況下實現(xiàn)了高效制冷,有助于數(shù)據(jù)中心提升效率,滿足更多算力需求。兩方面結(jié)合之下,西藏的資源稟賦將轉(zhuǎn)化成商業(yè)競爭力。

在此情況下,西藏寧算數(shù)據(jù)中心的市場將越發(fā)廣闊,目前,國內(nèi)市場之外,還在積極拓展南亞市場。

蔣寧指出,尼泊爾等南亞國家機房規(guī)模普遍較小,且PUE極高,大多在2.5以上,因此,使用了直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案的西藏寧算數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢明顯。通過云平臺及陸地光纖,西藏寧算數(shù)據(jù)中心目前已經(jīng)為尼泊爾客戶提供服務(wù),并計劃將尼泊爾作為轉(zhuǎn)接點,進一步把西藏質(zhì)優(yōu)價廉的存儲、計算能力輸出到南亞各國。

西藏寧算數(shù)據(jù)中心

數(shù)字化時代,算力是核心生產(chǎn)力,為推動算力水平,提高資源使用效率,必須因地制宜推動清潔能源豐富地區(qū)的數(shù)據(jù)中心建設(shè),且要持續(xù)加快技術(shù)及相關(guān)方案創(chuàng)新,提升制冷效率,以充分利用資源,降低使用成本。直接蒸發(fā)冷卻熱回收方案正是我國推動數(shù)據(jù)中心向高算力、高技術(shù)、高能效方向發(fā)展的縮影,在技術(shù)推動下,我國更多區(qū)域的清潔能源將得到利用,成本低廉、綠色低碳的算力將逐步成為“標(biāo)配”,成為如同水、電一樣即用即可的資源,為數(shù)字經(jīng)濟的發(fā)展提供強有力支撐。

文章題目:當(dāng)數(shù)據(jù)中心建在高海拔地區(qū):CLF0.05、余熱種菜養(yǎng)魚
標(biāo)題URL:http://www.muchs.cn/article32/sojhpc.html

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