數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)以可持續(xù)性為目標(biāo)

數(shù)據(jù)中心行業(yè)正以超乎想象的方式變得越來越熱。電力系統(tǒng)Hitachi Energy的數(shù)據(jù)中心戰(zhàn)略客戶經(jīng)理Dave Sterlace指出:“冷卻可能需要高達(dá)數(shù)據(jù)中心總電力負(fù)荷的近40%。這為更可持續(xù)的方法制定了一個(gè)偉大的目標(biāo)?！?/p>

大多數(shù)數(shù)據(jù)中心依靠機(jī)械空氣冷卻，如風(fēng)扇、制冷系統(tǒng)和除濕機(jī)，以防止硬件資源過熱。冷卻系統(tǒng)開發(fā)商LiquidStack的首席執(zhí)行官Joe Capes表示：“從環(huán)境、成本和性能的角度來看，這是不可持續(xù)的?！?/p>

Capes指出，一個(gè)數(shù)據(jù)中心的總耗電量有一半來自空氣冷卻?！安粩嗌仙哪茉闯杀臼惯@種方法越來越昂貴，而當(dāng)今數(shù)據(jù)密集型技術(shù)所需的強(qiáng)大處理器……只會(huì)產(chǎn)生太多熱量，無法通過空氣冷卻來處理?！?/p>

Sterlace表示，強(qiáng)制通風(fēng)在散熱方面并不是特別有效，且每個(gè)機(jī)架的功率限制在25千瓦左右。到目前為止，這種方法運(yùn)行良好，但隨著人工智能和其他高性能計(jì)算技術(shù)的到來，每個(gè)機(jī)架的設(shè)計(jì)負(fù)載高達(dá)75千瓦，考慮使用更好的熱導(dǎo)體是有意義的。而我們?cè)诶鋮s領(lǐng)域看到的最大進(jìn)步是采用液體冷卻介質(zhì)。

Capes預(yù)測(cè)，液體浸沒式冷卻，通過浸入導(dǎo)熱介質(zhì)液體來降低硬件熱量，將在許多數(shù)據(jù)中心取代空氣冷卻?！斑@將顯著減少碳排放和水的使用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)字社會(huì)所需的高性能計(jì)算，且成本更低。”

讓數(shù)據(jù)中心冷卻下來的其他方法

液體浸沒并不是唯一的替代冷卻選擇。根據(jù)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模、負(fù)載和位置，可選擇的冷卻方法包括直接蒸發(fā)冷卻技術(shù)和直接芯片冷卻技術(shù)。工程企業(yè)Syska Hennessy的副主管Sean O’shea表示，這兩種技術(shù)通常會(huì)產(chǎn)生比傳統(tǒng)冷卻系統(tǒng)更低的年度電力使用效率(PUE)指標(biāo)。

直接蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)最常用于大型數(shù)據(jù)中心。O'Shea解釋道:“其控制空氣供應(yīng)的溫度和濕度，通過使用蒸發(fā)墊網(wǎng)和供水系統(tǒng)為IT設(shè)備機(jī)柜提供服務(wù)?！?/p>

直接芯片冷卻技術(shù)通過附著在芯片頂部的金屬板在每個(gè)服務(wù)器的CPU上吸收熱量。O'Shea表示:“熱量通過導(dǎo)熱材料從芯片轉(zhuǎn)移到平板上。水或電介質(zhì)流體在金屬板中循環(huán)，吸收芯片的熱量，并通過冷卻塔、干式冷卻器或其他方式將其噴射到大氣中。由于這種方法只冷卻芯片，因此需要額外的空氣冷卻來冷卻剩余的熱量?！?/p>

可持續(xù)性與數(shù)據(jù)中心溫度控制

網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容軟件管理企業(yè)Zengenti的主機(jī)運(yùn)營工程師Nic Kilby表示，減少冷卻數(shù)據(jù)中心設(shè)備所需的能源是推進(jìn)環(huán)境可持續(xù)性的關(guān)鍵。

Zengenti復(fù)雜的Web內(nèi)容管理系統(tǒng)需要存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)。Kilby表示:“最近，我們?cè)贚udlow總部的數(shù)據(jù)中心開展了一個(gè)面向未來的項(xiàng)目，以使其在現(xiàn)在和未來都能最高效地運(yùn)行。通過有效地冷卻現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)中心，到目前為止，已經(jīng)節(jié)省了25%的電力——我們希望隨著技術(shù)的發(fā)展繼續(xù)改進(jìn)?！?/p>

Kilby指出，企業(yè)可以通過各種方式達(dá)到類似的效果，包括使用高效的冷卻系統(tǒng)、實(shí)施冷熱通道密封，以及利用外部空氣進(jìn)行自然冷卻。其解釋到:“這一切都是為了找到最適合的數(shù)據(jù)中心的方案，同時(shí)考慮到位置和溫度。我們充分利用了地域天氣?！?/p>

數(shù)據(jù)中心升溫

Sterlace表示，這聽起來違反直覺，但越來越多的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，簡(jiǎn)單地提高數(shù)據(jù)大廳的溫度就可以降低能源使用量，而不會(huì)影響IT性能。

Black&Veatch的副總裁Drew S.Thompson指出，數(shù)據(jù)中心社區(qū)開始超過美國供暖、制冷和空調(diào)工程師協(xié)會(huì)(ASHRAE)推薦的工作溫度。

例如，F(xiàn)acebook的母公司Meta已經(jīng)將其入口冷卻供應(yīng)溫度提高到95華氏度。Thompson表示:“Meta工作溫度越大（冷卻供應(yīng)溫度和返回溫度之間的差值），節(jié)省的能源就越多。而隨著對(duì)此類硬件需求的增加，IT服務(wù)器制造商正準(zhǔn)備提供耐高溫服務(wù)器，這進(jìn)一步推動(dòng)了耐熱性。“

數(shù)據(jù)中心的未來

在選擇有效的數(shù)據(jù)中心冷卻技術(shù)時(shí)，沒有萬能之法。Thompson表示:“每個(gè)數(shù)據(jù)中心和客戶都是不同的。此外，通常情況下，當(dāng)冷卻技術(shù)節(jié)省能源時(shí)，其通常會(huì)使用更多的水，因此真正的可持續(xù)性需要考慮所有使用的資源?！?/p>

當(dāng)企業(yè)設(shè)計(jì)下一代節(jié)能數(shù)據(jù)中心時(shí)，需要讓所有相關(guān)利益相關(guān)者參與進(jìn)來，包括數(shù)據(jù)中心IT管理團(tuán)隊(duì)、設(shè)施團(tuán)隊(duì)、設(shè)計(jì)工程師和總承包商。

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