Vedelikjahutustehnoloogia – uus viis andmekeskuste energia säästmiseks ja tarbimise vähendamiseks
Digimajanduse ja asjade interneti ajastul eeldab massiivsete andmete arvutamine ja töötlemine andmekeskuste taristumastaabi pidevat laiendamist, mis toob kaasa ka energiatarbimise järsu kasvu probleemi. Hiina uue infrastruktuuri arendamise uurimisaruande kohaselt moodustavad globaalsed andmekeskused 2025. aastaks suurima osa ülemaailmsest energiatarbimisest, kuni 33%.Hiinas on riiklike andmekeskuste voolutarve suurenenud. kasvades kaheksa aastat järjest üle 12% ning elektritarbimise osakaal ühiskonnas kasvab ka tulevikus.
Andmekeskuste energiatarve tuleneb peamiselt kahest aspektist: serverite endi energiatarbimisest ja serveri jahutamiseks vajalikust jahutusvõimsusest. Andmekeskuste arvutusvõimsuse paranemisega ei ole vastvalminud andmekeskuste suurim investeering hoone ise, vaid seadmete maksumus toitevarustuse tagamiseks ja andmekeskuse jahutuskulud. Statistika järgi moodustab andmekeskuste jahutussüsteem umbes 40% kogu andmekeskuse energiatarbimisest.
Vedeljahutustehnoloogia viitab vedeliku kasutamisele soojuskandjana soojuse vahetamiseks küttekomponentide vastu ja soojuse eemaldamiseks, selle asemel, et kaudselt õhu kaudu jahutada, nagu õhkjahutus. Vedelal on parem soojusjuhtivus, 25 korda suurem kui õhul, ning kiirem ja parem temperatuuri ülekandeefekt. Samal ajal ei muutu vedelike temperatuur pärast suure soojushulga neelamist vedelike suure erisoojusmahu tõttu oluliselt, stabiliseerides nii protsessori temperatuuri. Vedeljahutustehnoloogia võib jagada kolme tüüpi: pihustustüüp, sukeldustüüp ja külmplaadi tüüp.
Pihustustüüpi vedelikjahutus:
Hoiustage šassii ülaosas vedelikku ja avatud avad, mis võimaldavad jahutusvedelikul pritsida kütteelemendile vastavalt selle asukohale ja soojuse tootmise suurusele, saavutades seadmete jahutamise eesmärgi. Pihustatud vedelik puutub vahetult kokku jahutatud seadmega, mille tulemuseks on kõrge jahutuse efektiivsus; Pihustusprotsessi ajal aga vedelik triivib ja aurustub kõrge temperatuuriga objektidega kokku puutudes. Udupiisad ja gaasid eralduvad mööda šassii aukude vahesid šassii välisküljele, põhjustades arvutiruumi keskkonna puhtuse vähenemist või mõjutades muid seadmeid.
Sukeldustüüpi vedelikjahutus:
Elektroonikakomponendid sukeldatakse otse dielektrilisse vedelikku, mis asetatakse suletud, kuid kergesti ligipääsetavasse anumasse ja soojus kandub elektroonikakomponentidelt vedelikku. Tavaliselt kasutatakse tsirkulatsioonipumpa kuumutatud elektroonilise fluoriidilahuse suunamiseks soojusvahetisse, kus see jahtub ja ringleb tagasi anumasse. Keelekümblustüüpi saab jagada kahte tüüpi: ühefaasiline ja kahefaasiline. Ühefaasilise immersioonvedelikjahutuse korral jääb elektrooniline fluorivedelik vedelasse olekusse; Kahefaasilise sukeldusvedeliku jahutamise korral parandab elektroonilise fluorimisvedeliku keemis- ja kondenseerumisprotsess hüppeliselt vedeliku soojusülekande efektiivsust.
Külmplaadi vedelikjahutus:
Kiibi otsene jahutamine, tsirkuleerides vedelat keskkonda läbi pumba läbi külma plaadi, mis on soojuse hajutamiseks kokku pandud elektroonilisteks komponentideks. Vedelikud ei puutu elektroonikaseadmetega otse kokku. Kuigi kiibi otseseks jahutamiseks kasutatakse tavaliselt mittedielektrilisi vedelikke (nagu vesi/etüleenglükool), saab dielektrilisi elektroonilisi fluorimisvedelikke kasutada ka otseste kiipide jaoks, vähendades lekkeriske ja parandades riistvara/IT-seadmete töökindlust. Kiibi otsejahutuse saavutamiseks saab kasutada ühe- ja kahefaasilisi tehnoloogiaid.
Praegu on vedelikjahutustehnoloogiat rakendatud ja kinnitatud mõnes kodumaises ja välismaises andmekeskuses. Näiteks:
Alibaba Cloud: 2018. aastal tõi Alibaba Cloud turule maailma esimese superarvutite klastri, mis põhineb ümbritseval vedelikjahutustehnoloogial – X-Dragon Super Computing Cluster. See klaster kasutab kahefaasilist sukelvedeliku jahutuslahendust, mis sukeldab serverid täielikult fluoriidilahusesse ja saavutab tõhusa soojuse hajumise fluoriidilahuse keetmise ja kondenseerumise kaudu. Alibaba Cloudi andmetel võib see klaster vähendada serveri energiatarbimist 50%, parandada jahutuse efektiivsust 80% ning säästa andmekeskuse ruumi ja hoolduskulusid.
Tencent Cloud ehitas 2019. aastal Guizhousse maailma esimese pihustusvedeliku jahutustehnoloogial põhineva andmekeskuse Guiyang T3 Data Center. Andmekeskus võtab kasutusele pritsimisvedeliku jahutusskeemi, mis pihustab fluoriidi lahust pihustatud kujul serveri kohale ja saavutab soojuse hajumise. läbi soojusvahetuse fluoriidilahuse ja õhu vahel. Tencent Cloudi andmetel saab andmekeskus vähendada PUE-d alla 1,2, säästa 30% arvutiruumist ning parandada serveri jõudlust ja töökindlust.
Microsoft uputas 2020. aastal Šotimaal mere alla sukeldatud vedelikjahutustehnoloogial põhineva andmekeskuse Project Naticki. Andmekeskus võtab kasutusele ühefaasilise sukelvedeliku jahutusskeemi, sukeldades serveri täielikult lämmastikuga täidetud surveanumasse ja kasutades selleks merevett. soojuse hajumine. Microsofti sõnul on andmekeskus võimeline saavutama isemajandava energiavarustuse ning omab suuremat töökindlust ja turvalisust.
Andmekeskuste ulatuse pideva laienemise, arvutustiheduse, energiakulude ja keskkonnanõuete suurenemise tõttu ei suuda traditsiooniline õhkjahutustehnoloogia enam andmekeskuste arendusvajadusi rahuldada. Vedeljahutustehnoloogial on seevastu ilmsed eelised, nagu energiasääst ja tarbimise vähendamine, keskkonnaga kohanemisvõime, paindlik disain, heitsoojuse kasutamine ja keskkonnasõbralikkus, mistõttu on see andmekeskuste jahutustehnoloogia edasine arengusuund.
