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科技博闻|风冷?液冷?来看数据中心新变革!

最新更新时间:2023-11-15
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风冷?液冷?

数据中心新变革

随着科技的发展,“数据”变得越来越多,安全地保存数据几乎是所有互联网公司甚至应用数字化开展业务的公司需要解决的极其重要的问题。


除了本地端保存的数据之外,网络端的数据一般需要存放在数据中心的一排排服务器里。一台典型的风冷超级计算机,其30%到35%的能耗仅用于保持较低温度。数量众多的服务器需要消耗大量的电力,同时向外部散发惊人的热量。



工信部信息通信发展司发布的《全国数据中心应用发展指引(2020)》报告显示,截至2019年底,我国在用数据中心机架总规模超300万架,近5年年均增速超过30%。据人民日报专题文章,全国数据中心2020年耗电总量约占同期全国全社会用电量的1.5%—1.9%。赛迪顾问预测,随着数据中心算力飞速提升带来的高功率单机柜迅速普及,预计2025年全球数据中心单机柜平均功率将达到25kW。


所以,如何给数据中心有效地降温是未来需要解决的重点课题之一。本期科技博闻,小欧带大家了解数据中心冷却的新应用。

01

风冷

常规的数据中心降温以风冷技术为主,基本原理是将服务器内部元件产生的热量传递给机房内部空气,通过建筑物内的冷却设备(如空调等)或引入室外低温空气给室内热空气进行降温。不过随着数据中心的规模快速增加以及国家对于绿色能源的一系列政策要求出台,风冷高能耗及稳定性欠佳等缺点使得大家开始寻求新的技术应用。

02


液冷

液冷,顾名思义是以液体作为冷却介质对设备进行降温。从常见的汽车发动机冷却液,到高性能台式电脑内的液冷散热器,甚至新近发布的高性能手机内搭载的VC液冷,这一技术对于大多数人来说并不陌生。但是它如何应用到数据中心呢?


图源:小米手机官网


液冷服务器主要分为直接冷却和间接冷却两种,其中直接冷却主要为浸没式液冷,又可分为相变浸没式液冷和非相变浸没式液冷;间接冷却主要为冷板式液冷。

1

浸没式液冷


浸没式液冷基本原理示意图


将服务器浸没于液体中,以液体作为传热介质的冷却技术称为浸没式液冷。整个系统分为室内和室外两个部分。在室内部分,服务器散发的热量被低温冷却液带走,冷却液升温后在液冷换热模块中与室外冷却塔中的低温水进行换热,重新变为低温冷却液,回流继续吸收服务器热量。

2

冷板式液冷


冷板式液冷中的服务器和冷却液不直接接触,冷却液布置在由导热性较好的金属制成的散热器(冷板)中,服务器的热量传导给散热器,从而达到冷却效果。由于冷板式液冷对现有服务器的结构设计影响较小,所以该技术是应用较早且相对较成熟的一种液冷散热方案。根据《2022-2023全球计算力指数评估报告》数据,2022年增量市场中,冷板式服务器高达94.9%。

3

喷淋式液冷


中国移动、中国电信、中国联通发布的《电信运营商液冷技术白皮书》中提到了第三种液冷技术——喷淋式液冷。这是将绝缘冷却液直接喷洒到发热单元上,通过对流换热实现散热的技术。


液冷相比风冷有非常多的优点,行业发展及创新也极为活跃,华为、阿里等企业也进入这一赛道并推出多款产品。然而,在实际应用中,由于液冷数据中心的初期建设成本大约比应用风冷技术的高出10%,并且行业的标准化和规范化有待加强,产品的生态也仍处于初期,这使得液冷技术的推广面临些许困难。


阿里云液冷产品。图源:英特尔(Intel)官网


不过随着国家政策的推动、技术的持续发展以及三大电信运营商在白皮书中给出的愿景,预计在2025年即可开展液冷数据中心的规模应用,这对于推动行业整体形成高质量发展格局起到至关重要的作用。



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