Termisk utforming av sentralbord for væskekjøling
Med økningen av Internett, cloud computing og big data-tjenester øker det totale energiforbruket til datasentre, og deres energieffektivitet får også mer og mer oppmerksomhet. I følge datastatistikk er den gjennomsnittlige Power Usage Efficiency (PUE)-verdien for datasentre i Kina 1,49, som er mye høyere enn kravet foreslått av National Development and Reform Commission for at nye store datasentre skal være mindre enn 1,25. Det haster å redusere PUE. Hvordan kan produsenter av nettverksutstyr redusere energiforbruket betydelig samtidig som de sikrer høy ytelse av brikker? Kjølesystemet, som en nøkkelfaktor som påvirker både ytelse og energiforbruk, har blitt et fokus for datasenterreformen, og flytende kjøleteknologi, på grunn av sine unike fordeler, erstatter gradvis tradisjonell luftkjøling som den vanlige kjøleløsningen.
Vi fant at det gjennomsnittlige energiforbruket til datasentre er så høyt som 33 %, som er nær en tredjedel av det totale energiforbruket til datasentre. Dette er fordi det tradisjonelle luftkjølte kjølesystemet som brukes i datasentre bruker luft med svært lav spesifikk varmekapasitet som kjølemedium, som drives av vifter inne i utstyret for å overføre varme fra CPU og andre varmekilder til varmeavledere bort fra IT. utstyr, Gjenbruk av viftekonvektor-varmevekslere eller klimaanleggskjøling for å sirkulere luft for varmeavledning og kjøling er også en nødvendig begrensning av luftkjøling. Derfor har hvordan å løse energieffektiviteten til kjølesystemet blitt en teknologisk iterasjonsutfordring som utstyrsprodusenter står overfor i det nye politiske miljøet.
Fra perspektivet til enhetens varmespredningskrav. Med utviklingen av svitsjbrikker, selv om høyytelsesbrikkeprosesser (som 5nm) effektivt kan redusere enhetens datastrømforbruk, ettersom båndbredden til switchbrikken øker til 51,2 Tbps, har det totale strømforbruket til en enkelt brikke økt til ca. 900W. Hvordan løse varmespredningsproblemet til enhetsbrikken har blitt et vanskelig punkt i den generelle maskinvaredesignen. Kjølekapasiteten til det luftkjølte systemet er i ferd med å nå sin grense. Selv om luftkjølte kjøleribber kan løse de nåværende varmespredningsproblemene til brytere, vil de til slutt være utilstrekkelige når 102,4/204,8 Tbps blir mainstream og brikkens strømforbruk øker i fremtiden. Derfor har det dukket opp mer effektiv væskekjølingsteknologi for neste generasjon IT-utstyr. I løpet av de neste 5-10 årene har det blitt en konsensus i bransjen at luftkjølt kjøling i datasentre gradvis vil bli erstattet av væskekjøling.
Den nåværende væskekjølingsteknologien er hovedsakelig delt inn i enfase væskekjøling og tofase væskekjøling. Enfase væskekjøling refererer til at kjølevæsken opprettholder sin flytende tilstand gjennom den sirkulerende varmespredningsprosessen, og lett tar bort varme gjennom høy spesifikk varmekapasitet. Tofaset væskekjøling refererer til faseendringen av kjølevæsken under sirkulasjonsvarmeavledningsprosessen, hvor kjølevæsken fører bort varmen fra utstyret gjennom ekstremt høy forgassings latent varme. Sammenlignet med andre metoder har enfase væskekjøling lavere kompleksitet og er lettere å oppnå, og dens varmeavledningskapasitet er tilstrekkelig til å støtte IT-utstyr i datasentre, noe som gjør den til det gjeldende balansevalget.
Enfaset væskekjøling er delt inn i kaldplatevæskekjøling og nedsenkingsvæskekjøling. Væskekjøling med kald plate fikserer væskekjøleplaten på utstyrets hovedoppvarmingsanordning, og stoler på at væsken som strømmer gjennom den kalde platen for å frakte bort varmen og oppnå formålet med varmespredning; Nedsenkingsvæskekjøling er prosessen med å senke hele maskinen direkte i kjølevæske, avhengig av den naturlige eller tvungne sirkulasjonen av væsken for å ta bort varmen som genereres av driften av utstyr som servere.
Fordelene med flytende kjøling med kald plate inkluderer: minimale modifikasjoner av det totale datarommet, som bare krever modifikasjoner av stativet, kjølefordelingsenheter (CDUer) og vannforsyningssystem. Dessuten kan kaldplatevæskekjøling bruke et bredere spekter av typer kjølevæske og krever mye mindre enn nedsenkingskjøling, noe som resulterer i lavere initiale investeringskostnader. I tillegg er industrikjeden for flytende kjøleplater mer moden og mer akseptabel i markedet.
Fordelene med nedsenkingsvæskekjøling inkluderer: (1) på grunn av kjølevæskens direkte kontakt med utstyret, er varmeavledningsevnen sterkere, og risikoen for overoppheting av enheten er lavere; (2) Utstyr for nedsenking av væske krever ikke vifte, noe som resulterer i mindre vibrasjoner og lengre levetid for maskinvareutstyr; (3) Temperaturen på kjøltvannsforsyningen på siden av det nedsenkede væskekjølemaskinrommet er høyere, og utesiden er lettere å spre varme. Derfor er plassvalget til maskinrommet ikke lenger så begrenset av regionen og temperaturen som i den luftkjølte tiden.
Anvendelsen av væskekjølingsteknologi i datasentersvitsjer løser ikke bare deres egne termiske problemer, men muliggjør også enhetlig distribusjon med væskekjølingsservere, noe som letter enhetlig konstruksjon og drift av datasenterinfrastruktur. Væskekjøling støtter utveksling av nye teknologier for å maksimere ytelsen, utvikle flere gode datasenterprodukter og i fellesskap bygge en grønn digital økonomi.
