Kuidas töötab vedelikjahutus jaotuskilbis
Interneti, pilvandmetöötluse ja suurandmeteenuste suurenemisega suureneb andmekeskuste koguenergiatarbimine, samuti pööratakse üha enam tähelepanu nende energiatõhususele. Andmestatistika kohaselt on Hiina andmekeskuste keskmine energiakasutusefektiivsuse (PUE) väärtus 1,49, mis on palju kõrgem kui riikliku arengu- ja reformikomisjoni välja pakutud nõue uutele suurtele andmekeskustele alla 1,25. PUE vähendamine on kiireloomuline. Kuidas saavad võrguseadmete tootjad oluliselt vähendada energiatarbimist, tagades samal ajal kiipide suure jõudluse? Jahutussüsteem, mis on nii jõudlust kui ka energiatarbimist mõjutav võtmetegur, on saanud andmekeskuse reformimise keskmeks ning vedelikjahutustehnoloogia on oma ainulaadsete eeliste tõttu järk-järgult asendamas traditsioonilist õhkjahutust kui peamist jahutuslahendust.
Leidsime, et andmekeskuste keskmine energiatarbimine on lausa 33%, mis on ligi kolmandik andmekeskuste kogu energiatarbimisest. Põhjus on selles, et andmekeskustes kasutatav traditsiooniline õhkjahutusega jahutussüsteem kasutab jahutusvahendina väga väikese erisoojusvõimsusega õhku, mida juhivad seadmete sees olevad ventilaatorid, et edastada soojust protsessorilt ja muudelt soojusallikatelt IT-st eemale jahutusradiaatoritele. Ventilaatorispiraalsoojusvahetite või kliimaseadme jahutusseadmete korduvkasutamine õhu ringlemiseks soojuse hajutamiseks ja jahutamiseks on samuti vajalik õhujahutuse piirang. Seetõttu on jahutussüsteemi energiatõhususe lahendamine muutunud tehnoloogiliseks iteratsiooni väljakutseks, millega seadmete tootjad uues poliitikakeskkonnas silmitsi seisavad.
Seadme kiibi soojuse hajumise nõuete vaatenurgast. Kuigi suure jõudlusega kiibiprotsessid (nt 5 nm) võivad lülitikiipide väljatöötamisega tõhusalt vähendada üksuse arvutusvõimsuse tarbimist, kuna lülitikiibi ribalaius suureneb 51,2 Tbps-ni, on ühe kiibi koguenergiatarve tõusnud umbes 900W. Seadme kiibi soojuse hajumise probleemi lahendamine on muutunud riistvara üldises disainis keeruliseks punktiks. Õhkjahutusega süsteemi jahutusvõimsus hakkab jõudma oma piirini. Kuigi õhkjahutusega jahutusradiaatorid võivad lahendada praegused lülitite soojuse hajumise probleemid, on need lõpuks ebapiisavad, kui 102,4/204,8 Tbps muutub peavooluks ja kiibi energiatarve tulevikus suureneb. Seetõttu on IT-seadmete järgmise põlvkonna jaoks tekkinud tõhusam vedelikjahutustehnoloogia. Järgmise 5-10 aasta jooksul on tööstuses üksmeelel, et õhkjahutusega jahutus andmekeskustes asendatakse järk-järgult vedelikjahutusega.
Praegune vedelikjahutustehnoloogia jaguneb peamiselt ühefaasiliseks vedelikjahutuseks ja kahefaasiliseks vedelikjahutuseks. Ühefaasiline vedelikjahutus viitab jahutusvedelikule, mis säilitab oma vedela oleku kogu tsirkuleeriva soojuse hajumise protsessi vältel ja võtab soojust kergesti ära suure erisoojusmahu kaudu. Kahefaasiline vedelikjahutus viitab jahutusvedeliku faasimuutusele tsirkulatsioonisoojuse hajumise protsessis, kus jahutusvedelik kannab seadme soojuse ära äärmiselt kõrge gaasistamise latentse soojuse kaudu. Võrreldes teiste meetoditega on ühefaasiline vedelikjahutus väiksema keerukusega ja hõlpsamini saavutatav ning selle soojuseraldusvõime on piisav andmekeskuste IT-seadmete toetamiseks, mistõttu on see praegune tasakaalu valik.
Ühefaasiline vedelikjahutus jaguneb külmplaadi vedelikjahutuseks ja sukeldatud vedelikjahutuseks. Külmplaadi vedelikjahutus kinnitab vedeliku jahutusplaadi seadme peamise kütteseadme külge, tuginedes külmaplaadi kaudu voolavale vedelikule, et viia soojus ära ja saavutada soojuse hajumise eesmärk; Sukeldatud vedelikjahutus on protsess, mille käigus kastetakse kogu masin otse jahutusvedelikku, tuginedes vedeliku loomulikule või sunnitud tsirkulatsioonile, et eemaldada seadmete, näiteks serverite töö käigus tekkiv soojus.
Külmplaadi vedelikjahutuse eelised hõlmavad järgmist: minimaalsed muudatused üldises arvutiruumis, mis nõuavad muudatusi ainult riiulis, jahutusjaotusseadmetes (CDU) ja veevarustussüsteemis. Lisaks saab külmplaadi vedeljahutuse puhul kasutada laiemat valikut jahutusvedeliku tüüpe ja see nõuab palju vähem kui sukeljahutus, mille tulemuseks on väiksemad alginvesteeringukulud. Lisaks on külmplaadi vedelikjahutustööstuse kett küpsem ja turul vastuvõetavam.
Sukeldatud vedelikjahutuse eelised hõlmavad järgmist: (1) jahutusvedeliku otsese kontakti tõttu seadmega on soojuse hajumise võime suurem ja seadme ülekuumenemise oht väiksem; (2) Sukelduvad vedelikjahutusseadmed ei vaja ventilaatorit, mille tulemuseks on väiksem vibratsioon ja riistvaraseadmete pikem kasutusiga; (3) Sukeldatud vedelikjahutusmasina ruumi küljel on jahutatud veevarustuse temperatuur kõrgem ja välisküljel on soojust kergem hajutada. Seetõttu ei ole masinaruumi kohavalik enam nii piiratud piirkonna ja temperatuuriga kui õhkjahutusega ajastul.
Vedelikjahutustehnoloogia rakendamine andmekeskuse lülitites ei lahenda mitte ainult nende enda soojusprobleeme, vaid võimaldab ka ühtset juurutamist vedelikjahutusserveritega, hõlbustades andmekeskuse infrastruktuuri ühtset ehitamist ja toimimist. Vedeljahutus toetab uute tehnoloogiate vahetust, et maksimeerida jõudlust, arendada rohkem häid andmekeskuse tooteid ja ühiselt luua rohelist digitaalmajandust.
