數(shù)據(jù)中心如何使用液冷技術降溫

隨著芯片功能、應用程序、人工智能、機器學習的技術進步，以及運營商對數(shù)據(jù)中心工程師和設施管理人員的要求越來越高，他們擔負的職責將會越來越重要。

數(shù)據(jù)中心在現(xiàn)代社會發(fā)揮的作用怎么強調都不為過。全球經(jīng)濟依賴于數(shù)據(jù)中心推動創(chuàng)新、增加就業(yè)崗位，以及存儲和處理數(shù)據(jù)等所帶來的大量好處。

可以肯定的是，用戶對數(shù)據(jù)中心的需求正在持續(xù)增長，而不僅僅是那些致力于保持數(shù)據(jù)中心高效運行的運營商。隨著承載IT設備(ITE)的機架功率密度迅速增長到5kW以上，數(shù)據(jù)中心采用的更多和更新的設備正在產(chǎn)生更多熱量，這給數(shù)據(jù)中心減少運營成本和能源成本帶來了巨大挑戰(zhàn)。

自從2010年以來，隨著多核CPU的使用，高性能計算(HPC)設備推動了數(shù)據(jù)中心的溫度升高，而且還在不斷突破極限。此外，新增加的設備將會阻礙數(shù)據(jù)中心冷卻氣流。

為了應對液體冷卻系統(tǒng)中的泄漏風險，可靠的連接器至關重要。隨著功率需求的增加，僅憑傳統(tǒng)的空氣制冷技術難以使數(shù)據(jù)中心設備保持優(yōu)質性能。數(shù)據(jù)中心是大數(shù)據(jù)技術繁榮發(fā)展的基石，而全球每天正在創(chuàng)建2.5艾字節(jié)的數(shù)據(jù)，這是由于計算機、智能手機和物聯(lián)網(wǎng)設備的快速增長，并且這一步伐正在加快。

隨著數(shù)據(jù)中心越來越多采用產(chǎn)生更多熱量的高性能核心處理器，液體冷卻技術正迅速普及。

那些曾經(jīng)避免使用液體冷卻技術的數(shù)據(jù)中心運營商如今已經(jīng)了解其具備的優(yōu)點。

克服對水冷技術的恐懼

冷卻散熱是數(shù)據(jù)中心行業(yè)的重中之重，但是許多人對此有所恐懼，擔心液冷技術對數(shù)據(jù)中心安全產(chǎn)生影響。然而，事實并非如此。

許多工程師和數(shù)據(jù)中心設施管理人員正逐漸將液體冷卻視為一種具有價值的數(shù)據(jù)中心技術推動因素。對于那些認為數(shù)據(jù)中心的電源和設備容量方面受到限制的數(shù)據(jù)中民主運營商來說，這是一個有效的解決方案。

大型信息技術公司和芯片制造商(例如英特爾)正在推動向液體冷卻的轉變，而不再只有少數(shù)公司采用。

很多數(shù)據(jù)中心運營商正在考慮從空氣冷卻過渡到液體冷卻提高數(shù)據(jù)中心冷卻能力。由于數(shù)據(jù)中心將近一半的能源用于冷卻，其能源成本巨大。幸運的是，與液體冷卻相關的成本如今隨著泄漏風險的降低而下降。

nVent公司數(shù)據(jù)中心和網(wǎng)絡解決方案技術架構總監(jiān)Matt Archibald表示，隨著液體冷卻系統(tǒng)和部件的工程、制造和安裝的不斷進步，諸如電子設備周圍漏水的風險、泄漏的聯(lián)軸器和壓降之類的傳統(tǒng)問題和看法正在迅速消失。如今，一些廠商正在開發(fā)和實施滿足并超過數(shù)據(jù)中心需求的液體冷卻系統(tǒng)，并為增加計算能力創(chuàng)造機會，從而推動業(yè)務增長和盈利。

液體冷卻的類型

正如有多種方法可以冷卻內燃機一樣，數(shù)據(jù)中心也有一些有效的冷卻技術。數(shù)據(jù)中心管理人員應該了解并決定使用哪種冷卻系統(tǒng)和冷卻液滿足數(shù)據(jù)中心的冷卻需求。

液體冷卻的散熱器是使冷卻水往返于IT設備的熱交換器。密閉式冷卻系統(tǒng)和水冷精密空調(CRAH)系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)中心來說是相對較新的技術，它們設計用于在機架設備實施熱傳遞。在這一類中有兩種配置：開環(huán)和閉環(huán)，它們通過與機架設備相關聯(lián)的盤管來輸送冷凍水或制冷劑。水冷精密空調(CRAH)系統(tǒng)采用風扇、盤管和冷卻水。

負壓設計是在負壓下以相對較低的流量將冷卻液引導至發(fā)熱的芯片，將其熱量帶走，其設計不會在管線破裂時淹沒芯片。

正壓設計將冷卻液引導到高于大氣壓的位置。這些系統(tǒng)需要可靠組件，特別是經(jīng)過嚴格測試程序的行業(yè)標準和液體滴漏快速斷開裝置。

水和丙二醇這兩種冷卻液可以通過盤管和管道吸收IT設備的熱量，一些冷卻系統(tǒng)還使用制冷劑作為吸熱介質。

絕緣介質流體和浸入技術是一個相對較新的工藝，將IT硬件浸入絕緣介質流體中以散熱。

可靠的連接器至關重要

與空氣冷卻相比，液體冷卻使水或其他冷卻液可以對特定的數(shù)據(jù)中心IT系統(tǒng)組件進行更有效的冷卻。一個簡單的例子就是服務器機架采用流經(jīng)泵和軟管的冷卻液進行冷卻。

數(shù)據(jù)中心運營商盡一切努力使水遠離電子設備，因此拒絕采用液體冷卻系統(tǒng)。但是，當今的液體冷卻系統(tǒng)具有巨大的優(yōu)勢，例如可以使數(shù)據(jù)中心更高效，并在不增加成本的情況下保持甚至增加功率密度。

定期維護對于降低風險很重要，連接器、軟管和其他組件的可靠性也很重要。如今，隨著IT工程師了解如何將液體泄漏的風險降到很低，液體冷卻已成為一種很好的解決方案。為了應對泄漏的風險，可靠的連接器至關重要。聯(lián)軸器的使用壽命應與冷卻系統(tǒng)的工作壽命保持一致，并且與各種冷卻液兼容的推鎖式軟管也顯著簡化了組裝和維護。高效的連接器可確保更高的流量、更低的壓降以實現(xiàn)大的能源效率、抗振動和旋轉，并且在連接和斷開過程中不會泄漏。

實現(xiàn)標準化

nVent公司的Archibald指出，由英特爾和其他科技公司推出的開放計算技術正在帶來更多的標準化，從而降低了成本，并簡化了基礎設施產(chǎn)品組合。

他說：“數(shù)據(jù)中心基礎設施制造商并不需要采用多種不同的歧管，而我們可以用更少的零件來滿足需求。我們可以使用多種公認的連接器并實現(xiàn)標準化。這使制造商和數(shù)據(jù)中心變得更加簡單，因為即使對于數(shù)據(jù)中心的客戶而言，成本也會降低。”

由于數(shù)據(jù)中心運營商可以圍繞一個通用解決方案實現(xiàn)標準化，因此增強了可靠性。因此，零件變得更加可互換。

Archibald指出，連接器在液體冷卻系統(tǒng)中至關重要，通用的無滴漏快速斷開裝置已成為一種標準。他說，性能至關重要，因此需要明智地選擇連接器，這種連接器應具有先進的內部設計和強大的功能，并應與防泄漏閥相結合。使用密封設計可防止敏感電子設備和電氣連接管道附近的液體流失。

數(shù)據(jù)中心管理人員希望通過水冷技術進行高效散熱，確保在連接和斷開時不會發(fā)生泄漏。許多工程師和數(shù)據(jù)中心設施經(jīng)理已經(jīng)認識到連接器和相關零件是數(shù)據(jù)中心不能為了節(jié)省成本而犧牲質量的領域。數(shù)據(jù)中心行業(yè)人士正逐漸意識到，明智地投資于水冷技術可以有效降低風險，同時很大限度地提高熱管理效率。

明智的選擇

高性能計算(HPC)技術提高了數(shù)據(jù)中心IT設備的性能，但其越來越多的芯片需要水冷技術。2010年多核CPU的問世也讓數(shù)據(jù)中心對不斷提高的熱管理效率曲線進行管理。高性能計算(HPC)驅使數(shù)據(jù)中心行業(yè)用戶找到有效方法來克服高溫，而不僅僅是通過氣流來實現(xiàn)。

那么液體冷卻是未來的優(yōu)秀選擇嗎?對于許多人來說，這個答案是肯定的，但是對于其他人來說，則要視情況而定。在某些應用和情況下，液體冷卻技術顯然是一種可取的措施。其中的應用場合包括：

由于空氣冷卻的限制而無法擴展的數(shù)據(jù)中心。

銀行/金融中心和保險業(yè)的數(shù)據(jù)中心，因為使用更多的高性能芯片。

建立新設施或在現(xiàn)有范圍內擴展數(shù)據(jù)中心的運營商。

資本支出和運營支出趨勢

例如冷卻分配單元(CDU)、歧管、連接器等基礎設施組件成本相對較低，但對其成本與價值的誤解仍然存在。當權衡IT解決方案的成本時，其基礎設施成本實際上不到總支出的1%。

美國商會技術合作中心高級副總裁Tim Day和咨詢機構NDP公司的管理合伙人Nam D.Pham在2017年發(fā)布的一份調查報告中指出，運營數(shù)據(jù)中心的較大成本支出是電力。其中一半支出是運行IT設備，另一半是用于冷卻設施和電力基礎設施。報告指出，一個傳統(tǒng)大型數(shù)據(jù)中心的初始資本支出可能為2.155億美元，而其每年的運營支出為1850萬美元。在運營支出中，電力占總支出的40%。

隨著以英特爾公司為首的開放計算組織在快速斷開連接和其他組件方面實現(xiàn)了更多的標準化，許多人期望其產(chǎn)品組合不斷簡化并隨之降低成本。如果采用安全可靠的液冷技術滿足需求的話，那么可以簡化數(shù)據(jù)中運行人員的工作，并降低客戶的成本。

最終，企業(yè)在液體冷卻方面多花費一些費用是明智的，因為這將確保IT設備正常工作。而數(shù)據(jù)中心運營商采用一些低效的(有時甚至是高風險的)冷卻解決方案雖然看上去可以節(jié)省成本，但長此以往將會得不償失。

新聞標題：數(shù)據(jù)中心如何使用液冷技術降溫
URL地址：http://muchs.cn/news21/201721.html

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