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数据中心加速绿色转型,液冷技术势在必行

合明科技 👁 1936 Tags:液冷技术液冷系统服务器等IT设备

数据中心作为当今数字经济蓬勃发展重要底座,在为千行百业提供新动能的同时,其能耗也在规模不断扩大的过程中快速增加。有数据显示,数据中心能耗已占社会用电量的约4%,这让数据中心能耗有效性备受关注。为此,国家发改委等多部门密集出台政策,提出到2025年新建大型、超大型数据中心 PUE(Power Usage Efficiency,电能利用效率)低于1.3,国家枢纽节点低于1.25等严格要求,强调加强数据、算力和能源之间的协同联动,加速节能低碳的技术创新和模式创新,促进了冷板液冷等先进散热技术成为绿色数据中心建设的重要抓手。


据数据中心绿色能源技术联盟统计数据显示,目前大多数传统数据中心PUE 值在1.5 以上。其中一部分原因是在数字化转型驱动下,计算密集型应用场景激增,加上云业务的广为采用,导致承载这些应用负载的服务器等IT设备功耗大幅增加,使得数据中心设计功率密度呈现逐年增大的趋势;另外,为了满足高算力负载需求,数据中心需要叠加多核处理器来提高计算密度,从而显著增加处理器等硬件的功耗。

但 IT 设备本身能源消耗过高却并非是PUE值偏高的主要问题,服务器数量与密度的增加,以及机架密度升高所带来巨大散热压力才是症结所在。据统计,来自数据中心冷却系统等非 IT 负载所消耗的能源占比超过总耗能的三分之一,甚至占到40%,已经成为了数据中心可持续发展道路上不可避免的一大挑战。

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图一 英特尔绿色数据中心技术框架

目前,传统数据中心的散热方式主要通过风冷手段进行,即以空气作为冷媒带走热量。虽然通过技术优化,比如提升风冷设备的体积、面积、热管技术,以及实施从机架到节点的各种调优,也可将数据中心PUE降到1.2左右。但是据测算,单机架功率密度到 2025 年将是 2021 年的 5 倍,使得过去能满足 12kW 以内机柜制冷需求的风冷措施,已无法应对随服务器单位功耗增大,原先尺寸的机柜可容纳服务器功率往往超过 15kW 的现实需求,更遑论让数据中心维持能耗成本与收益的平衡,可见风冷技术已趋于能力上限。

数据中心产业需要探索新的技术来帮助充分释放计算的潜能,同时促进绿色可持续,而液冷技术恰逢其时,脱颖而出。所谓液冷,通俗来讲就是通过液体代替空气,把CPU、内存等IT发热器件产生的热量带走。液冷正在取代目前数据中心普遍采用的风冷技术,逐步成为推进数据中心绿色转型的关键动力。

那么,液冷技术为何受到青睐呢?

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首先,液冷系统能够在更靠近热量来源的位置与液冷介质进行热交换,避免空气湍流和空气混合;其次,液体比空气具有更高的热容量和更低的热阻,对于同样体积的传热介质,冷却剂能以空气的6倍速度传递热量,蓄热量是空气的 1000 倍;第三,与风冷相比,冷却液的传热次数更少,容量衰减更小,效率更高,这还意味散热过程中驱动冷却介质所需的能耗更低,循环系统耗能少。



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