Πώς γίνεται η εφαρμογή υγρής ψύξης στον πίνακα διανομής
Με την αύξηση του Διαδικτύου, του υπολογιστικού νέφους και των υπηρεσιών μεγάλων δεδομένων, η συνολική κατανάλωση ενέργειας των κέντρων δεδομένων αυξάνεται και η ενεργειακή τους απόδοση λαμβάνει επίσης όλο και μεγαλύτερη προσοχή. Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, η μέση τιμή απόδοσης χρήσης ενέργειας (PUE) των κέντρων δεδομένων στην Κίνα είναι 1,49, που είναι πολύ υψηλότερη από την απαίτηση που προτείνει η Εθνική Επιτροπή Ανάπτυξης και Μεταρρύθμισης για νέα μεγάλα κέντρα δεδομένων να είναι μικρότερα από 1,25. Η μείωση του PUE είναι επείγουσα, πώς μπορούν οι κατασκευαστές εξοπλισμού δικτύου να μειώσουν σημαντικά την κατανάλωση ενέργειας διασφαλίζοντας παράλληλα υψηλή απόδοση των τσιπ; Το σύστημα ψύξης, ως βασικός παράγοντας που επηρεάζει τόσο την απόδοση όσο και την κατανάλωση ενέργειας, έχει γίνει το επίκεντρο της μεταρρύθμισης του κέντρου δεδομένων και η τεχνολογία υγρής ψύξης, λόγω των μοναδικών πλεονεκτημάτων της, αντικαθιστά σταδιακά την παραδοσιακή ψύξη αέρα ως την κύρια λύση ψύξης.
Διαπιστώσαμε ότι η μέση κατανάλωση ενέργειας των κέντρων δεδομένων φτάνει το 33%, που είναι κοντά στο ένα τρίτο της συνολικής κατανάλωσης ενέργειας των κέντρων δεδομένων. Αυτό συμβαίνει επειδή το παραδοσιακό αερόψυκτο σύστημα ψύξης που χρησιμοποιείται στα κέντρα δεδομένων χρησιμοποιεί αέρα με πολύ χαμηλή ειδική θερμική χωρητικότητα ως ψυκτικό μέσο, ο οποίος οδηγείται από ανεμιστήρες μέσα στον εξοπλισμό για να μεταφέρει θερμότητα από την CPU και άλλες πηγές θερμότητας σε καταβόθρες θερμότητας μακριά από το IT εξοπλισμός, Η επαναχρησιμοποίηση εναλλάκτη θερμότητας fan coil ή ψύξη κλιματισμού για την κυκλοφορία του αέρα για απαγωγή και ψύξη της θερμότητας είναι επίσης ένας απαραίτητος περιορισμός της ψύξης του αέρα. Επομένως, ο τρόπος επίλυσης της ενεργειακής απόδοσης του συστήματος ψύξης έχει γίνει μια πρόκληση τεχνολογικής επανάληψης που αντιμετωπίζουν οι κατασκευαστές εξοπλισμού στο νέο περιβάλλον πολιτικής.
Από την άποψη των απαιτήσεων απαγωγής θερμότητας τσιπ συσκευής. Με την ανάπτυξη των τσιπ μεταγωγέων, αν και οι διεργασίες τσιπ υψηλής απόδοσης (όπως τα 5 nm) μπορούν να μειώσουν αποτελεσματικά την κατανάλωση υπολογιστικής ισχύος μονάδας, καθώς το εύρος ζώνης του τσιπ μεταγωγέα αυξάνεται στα 51,2 Tbps, η συνολική κατανάλωση ενέργειας ενός μεμονωμένου τσιπ έχει αυξηθεί περίπου 900W. Ο τρόπος επίλυσης του προβλήματος απαγωγής θερμότητας του τσιπ της συσκευής έχει γίνει ένα δύσκολο σημείο στη συνολική σχεδίαση υλικού. Η ψυκτική ικανότητα του αερόψυκτου συστήματος πλησιάζει στο όριο της. Παρόλο που οι αερόψυκτες ψύκτρες μπορούν να λύσουν τα τρέχοντα προβλήματα απαγωγής θερμότητας των διακοπτών, τελικά θα είναι ανεπαρκείς όταν τα 102,4/204,8 Tbps γίνουν mainstream και η κατανάλωση ισχύος chip αυξηθεί στο μέλλον. Ως εκ τούτου, έχει προκύψει πιο αποτελεσματική τεχνολογία υγρής ψύξης για την επόμενη γενιά εξοπλισμού πληροφορικής. Στα επόμενα 5-10 χρόνια, έχει γίνει συναίνεση στον κλάδο ότι η ψύξη με αέρα στα κέντρα δεδομένων θα αντικατασταθεί σταδιακά από την υγρή ψύξη.
Η τρέχουσα τεχνολογία υγρής ψύξης χωρίζεται κυρίως σε μονοφασική υγρή ψύξη και διφασική υγρή ψύξη. Η μονοφασική υγρή ψύξη αναφέρεται στο ψυκτικό υγρό που διατηρεί την υγρή του κατάσταση καθ' όλη τη διάρκεια της διαδικασίας απαγωγής θερμότητας στην κυκλοφορία και αφαιρεί εύκολα τη θερμότητα μέσω υψηλής ειδικής θερμικής ικανότητας. Η διφασική υγρή ψύξη αναφέρεται στην αλλαγή φάσης του ψυκτικού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας απαγωγής θερμότητας στην κυκλοφορία, όπου το ψυκτικό υγρό απομακρύνει τη θερμότητα του εξοπλισμού μέσω εξαιρετικά υψηλής λανθάνουσας θερμότητας αεριοποίησης. Σε σύγκριση με άλλες μεθόδους, η μονοφασική υγρή ψύξη έχει μικρότερη πολυπλοκότητα και είναι ευκολότερο να επιτευχθεί, και η ικανότητα απαγωγής θερμότητας είναι επαρκής για να υποστηρίξει εξοπλισμό πληροφορικής στα κέντρα δεδομένων, καθιστώντας την την τρέχουσα επιλογή ισορροπίας.
Η μονοφασική υγρή ψύξη χωρίζεται σε υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας και υγρή ψύξη εμβάπτισης. Η υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας στερεώνει την πλάκα ψύξης υγρού στην κύρια συσκευή θέρμανσης του εξοπλισμού, βασιζόμενη στο υγρό που ρέει μέσω της ψυχρής πλάκας για να απομακρύνει τη θερμότητα και να επιτύχει τον σκοπό της απαγωγής θερμότητας. Η υγρή ψύξη με εμβάπτιση είναι η διαδικασία απευθείας βύθισης ολόκληρου του μηχανήματος στο ψυκτικό υγρό, βασιζόμενη στη φυσική ή αναγκαστική κυκλοφορία του υγρού για να αφαιρέσει τη θερμότητα που παράγεται από τη λειτουργία εξοπλισμού όπως οι διακομιστές.
Τα πλεονεκτήματα της ψύξης με υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας περιλαμβάνουν: ελάχιστες τροποποιήσεις στο συνολικό δωμάτιο υπολογιστών, που απαιτούν μόνο τροποποιήσεις στο ράφι, στις μονάδες διανομής ψύξης (CDUs) και στο σύστημα παροχής νερού. Επιπλέον, η υγρή ψύξη ψυχρής πλάκας μπορεί να χρησιμοποιήσει ένα ευρύτερο φάσμα τύπων ψυκτικού μέσου και απαιτεί πολύ λιγότερα από την ψύξη με εμβάπτιση, με αποτέλεσμα χαμηλότερο αρχικό κόστος επένδυσης. Επιπλέον, η αλυσίδα βιομηχανίας υγρής ψύξης ψυχρής πλάκας είναι πιο ώριμη και πιο αποδεκτή στην αγορά.
Τα πλεονεκτήματα της υγρής ψύξης με εμβάπτιση περιλαμβάνουν: (1) λόγω της άμεσης επαφής του ψυκτικού με τον εξοπλισμό, η ικανότητα απαγωγής θερμότητας είναι ισχυρότερη και ο κίνδυνος υπερθέρμανσης της συσκευής είναι μικρότερος. (2) Ο εμβαπτιζόμενος εξοπλισμός ψύξης υγρού δεν απαιτεί ανεμιστήρα, με αποτέλεσμα λιγότερους κραδασμούς και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού υλικού. (3) Η θερμοκρασία της παροχής κρύου νερού στο πλάι του βυθισμένου υγρού ψυκτικού χώρου μηχανών είναι υψηλότερη και η εξωτερική πλευρά είναι ευκολότερο να διαχέει τη θερμότητα. Ως εκ τούτου, η επιλογή τοποθεσίας του μηχανοστασίου δεν περιορίζεται πλέον τόσο από την περιοχή και τη θερμοκρασία όσο στην εποχή του αερόψυκτου.
Η εφαρμογή της τεχνολογίας υγρής ψύξης σε μεταγωγείς κέντρων δεδομένων όχι μόνο λύνει τα δικά τους θερμικά προβλήματα, αλλά επιτρέπει επίσης την ενοποιημένη ανάπτυξη με διακομιστές υγρής ψύξης, διευκολύνοντας την ενιαία κατασκευή και λειτουργία της υποδομής των κέντρων δεδομένων. Η υγρή ψύξη υποστηρίζει την ανταλλαγή νέων τεχνολογιών για τη μεγιστοποίηση της απόδοσης, την ανάπτυξη περισσότερων καλών προϊόντων κέντρου δεδομένων και την από κοινού οικοδόμηση μιας πράσινης ψηφιακής οικονομίας.
