Обсуждение технологии отвода тепла дата-центра.

Быстрый рост строительства центров обработки данных приводит к тому, что в компьютерном зале появляется все больше и больше оборудования, которое обеспечивает постоянную температуру и влажность в холодильной среде для центра обработки данных. Энергопотребление центра обработки данных значительно возрастет, за ним последует пропорциональное увеличение системы охлаждения, системы распределения энергии, ИБП и генератора, что создаст серьезные проблемы для энергопотребления центра обработки данных. В то время, когда вся страна выступает за энергосбережение и сокращение выбросов, если центр обработки данных слепо потребляет социальную энергию, это неизбежно привлечет внимание правительства и людей. Это не только не способствует развитию центров обработки данных в будущем, но и противоречит общественной морали. Таким образом, потребление энергии стало самым важным содержанием при строительстве центра обработки данных. Для развития дата-центра необходимо постоянно расширять масштабы и наращивать оборудование. Это нельзя уменьшить, но необходимо повысить коэффициент использования оборудования. Еще одна большая часть энергозатрат - это рассеивание тепла. Энергопотребление системы кондиционирования воздуха в центре обработки данных составляет почти более одной трети энергопотребления всего центра обработки данных. Если мы приложим больше усилий, эффект энергосбережения в центре обработки данных будет незамедлительным. Итак, каковы технологии отвода тепла в ЦОД и каковы направления дальнейшего развития? Ответ вы найдете в этой статье.

Система воздушного охлаждения

Система прямого расширения с воздушным охлаждением становится системой воздушного охлаждения. В системе воздушного охлаждения половина контуров циркуляции хладагента расположена в кондиционере машинного отделения ЦОД, а остальные - в конденсаторе охлаждения наружного воздуха. Тепло внутри машинного отделения отводится в окружающую среду через трубопровод циркуляции хладагента. Горячий воздух передает тепло змеевику испарителя, а затем хладагенту. Высокотемпературный хладагент под высоким давлением подается компрессором в наружный конденсатор, а затем излучает тепло в наружную атмосферу. Энергоэффективность системы воздушного охлаждения относительно низкая, а тепло рассеивается непосредственно ветром. С точки зрения охлаждения, основное потребление энергии приходится на компрессор, внутренний вентилятор и наружный конденсатор с воздушным охлаждением. Из-за централизованной компоновки наружных блоков, когда все наружные блоки включены летом, очевидно локальное накопление тепла, что снижает эффективность охлаждения и влияет на эффективность использования. Кроме того, шум наружного блока с воздушным охлаждением оказывает большое влияние на окружающую среду, что легко влияет на окружающих жителей. Невозможно использовать естественное охлаждение, а экономия энергии относительно низкая. Несмотря на то, что эффективность охлаждения системы воздушного охлаждения невысока, а потребление энергии остается высоким, она по-прежнему остается наиболее широко используемым методом охлаждения в центрах обработки данных.

Система жидкостного охлаждения

Система воздушного охлаждения имеет неизбежные недостатки. Некоторые дата-центры начали переходить на жидкостное охлаждение, и наиболее распространенной является система водяного охлаждения. Система водяного охлаждения отводит тепло через пластину теплообменника, и охлаждение остается стабильным. Для замены конденсатора теплообмена требуется внешняя градирня или сухой охладитель. Водяное охлаждение заменяет наружный блок с воздушным охлаждением, решает проблему шума и оказывает незначительное влияние на окружающую среду. Система водяного охлаждения сложна, дорога и сложна в обслуживании, но она может удовлетворить потребности крупных центров обработки данных в охлаждении и энергосбережении. Помимо водяного охлаждения есть масляное. По сравнению с водяным охлаждением, система масляного охлаждения может еще больше снизить потребление энергии. Если будет принята система масляного охлаждения, проблема запыленности, с которой сталкивается традиционное воздушное охлаждение, больше не будет существовать, а потребление энергии будет намного ниже. В отличие от воды масло является неполярным веществом, которое не повлияет на электронную интегральную схему и не повредит внутреннее оборудование сервера. Однако система жидкостного охлаждения всегда пользовалась успехом на рынке, и лишь немногие центры обработки данных примут на вооружение этот метод. Поскольку система жидкостного охлаждения, будь то погружение или другие методы, требует фильтрации жидкости, чтобы избежать таких проблем, как накопление загрязняющих веществ, чрезмерный осадок и биологический рост. Для систем на водной основе, таких как системы жидкостного охлаждения с градирнями или средствами испарения, проблемы отложений необходимо решать путем удаления пара в заданном объеме, и они должны быть отделены и «выгружены», даже если такая обработка может вызвать экологические проблемы.

Испарительная или адиабатическая система охлаждения

Технология испарительного охлаждения - это метод охлаждения воздуха за счет снижения температуры. Когда вода встречает поток горячего воздуха, она начинает испаряться и превращаться в газ. Отвод тепла за счет испарения не подходит для хладагентов, вредных для окружающей среды, стоимость установки невысока, традиционный компрессор не требуется, потребление энергии низкое, а также преимущества энергосбережения, защиты окружающей среды, экономии и улучшения качества воздуха в помещении. . Испарительный охладитель представляет собой большой вентилятор, который нагнетает горячий воздух на влажную водяную подушку. Когда вода на влажной подушке испаряется, воздух охлаждается и выталкивается наружу. Температуру можно контролировать, регулируя воздушный поток охладителя. Адиабатическое охлаждение означает, что в процессе адиабатического подъема воздуха давление воздуха уменьшается с увеличением высоты, и воздушный блок работает внешне из-за объемного расширения, что приводит к снижению температуры воздуха. Эти методы охлаждения по-прежнему новы для центров обработки данных.

Закрытая система охлаждения

Крышка радиатора закрытой системы охлаждения герметизируется и добавляется расширительный бачок. Во время работы пары охлаждающей жидкости попадают в расширительный бачок и после охлаждения возвращаются в радиатор, что может предотвратить большие потери охлаждающей жидкости на испарение и повысить температуру точки кипения охлаждающей жидкости. Закрытая система охлаждения может гарантировать, что двигатель не будет нуждаться в охлаждающей воде в течение 1-2 лет. При использовании необходимо обеспечить герметичность, чтобы получить эффект. Охлаждающая жидкость в расширительном бачке не заполняется, остается место для расширения. После двух лет использования слейте и отфильтруйте и продолжайте использование после корректировки состава и точки замерзания. Это означает, что недостаточный воздушный поток легко может вызвать локальный перегрев. Закрытое охлаждение часто сочетают с водяным или жидкостным охлаждением. Систему водяного охлаждения также можно превратить в замкнутую систему, которая может более эффективно рассеивать тепло и повысить эффективность охлаждения.

В дополнение к методам отвода тепла, описанным выше, существует множество замечательных методов отвода тепла, некоторые из которых даже применяются на практике. Например, естественный отвод тепла используется при строительстве центра обработки данных в холодных странах Северной Европы или на морское дно, а «экстремально глубокий холод» используется для охлаждения оборудования в центре обработки данных. Как центр обработки данных Facebook в Исландии, центр обработки данных Microsoft на морском дне. Кроме того, для водяного охлаждения нельзя использовать стандартную воду. Для обогрева ЦОД можно использовать морскую воду, бытовые сточные воды и даже горячую воду. Например, Alibaba использует воду озера Цяньдао для отвода тепла. Компания Google создала центр обработки данных, использующий морскую воду для отвода тепла в Хамине, Финляндия. EBay построила свой дата-центр в пустыне. Средняя наружная температура дата-центра составляет около 46 градусов по Цельсию.

Выше представлены общие технологии отвода тепла в центрах обработки данных, некоторые из которых все еще находятся в процессе постоянного совершенствования и все еще являются лабораторными технологиями. В связи с будущей тенденцией к охлаждению центров обработки данных, помимо центров высокопроизводительных вычислений и других центров обработки данных на базе Интернета, большинство центров обработки данных переместятся в места с более низкими ценами и меньшими затратами на электроэнергию. Благодаря внедрению более совершенной технологии охлаждения стоимость эксплуатации и обслуживания центров обработки данных будет еще больше снижена, а энергоэффективность повысится.