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数据中心冷却技术的前世今生

数据中心和设备内部的热负载必须得到有效管理,为了给数据中心降温,各数据中心纷纷采取各种措施。那么,时至今日,数据中心冷却技术有哪些发展?哪些冷却方式最受厂商青睐?

作者:圈圈来源:中国IDC圈|2018-08-03 13:02

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一年中最热的时节已经到来,很多事物都在经受高温的磨练,就连瑞典北部北极圈和北临北冰洋的西伯利亚部分地区,气温也一度达到30多度。

接受烈日考验的不只有生物,还有各种各样的非生物工具。随着大数据、云计算时代的到来,海量数据涌入我们的生活。这个时代,数据对于我们来说像是“石油”,成为企业最为宝贵的财富,而数据中心作为数据存储与交互的基础设施,其重要性日益凸显。

数据中心冷却技术的前世今生

数据中心一般是一个大型仓库,主要存放服务器和其它联网的计算机设备,这些设备保存着互联网上的大部分数据的同时,也为云计算提供必须的计算力。可以料想,数据中心会产生大量的热量,据悉,其能量使用密度超过一栋普通办公大楼百倍以上。

数据中心和设备内部的热负载必须得到有效管理,为了给数据中心降温,各数据中心纷纷采取各种措施。那么,时至今日,数据中心冷却技术有哪些发展?哪些冷却方式最受厂商青睐?

自然冷却,即仅使用外部空气温度与设备之间的温差给设备降温,算得上是数据中心最早的冷却方案之一,但这种冷却方法受地区限制,因此数据中心通常会使用某种形式的空调设备来冷却IT设备。

用于数据中心降温的空调设备也经历了一段时间的发展,从早期的普通空调到70年代的精密空调,风冷因成本较低一直发展较快,但随着设备的不断增加,服务器越发的密集,风冷也逐渐不能满足冷却需求,而可用性、绿色节能、动态冷却成为了主要的创新方向,其中液冷技术因为突出的性能受到众多厂商的青睐。

液冷,是指通过液体来替代空气,把CPU、内存条、芯片组、扩展卡等器件在运行时所产生的热量带走。根据目前技术研究的进程,将液冷分类为了水冷和冷媒冷却,可用冷媒包括水、矿物油、电子氟化液等。按照冷却原理,又将液冷分为了冷板式液冷(间接式冷却)和浸没式液冷(直接式冷却)两种系统模式。

如果说之前的风冷是让服务器吹风扇,那么液冷就是让服务器淋浴或者泡澡。目前,业界主要的液冷技术有三种:冷板、喷淋和浸没。

  • 冷板液冷是将冷却水从特制的注水口流入,经过密闭的散热管流进主机,带走CPU、内存和硬盘等部件的热量后再流出。
  • 喷淋式液冷是指对IT设备进行改造,部署相应的喷淋器件,在设备运行时,有针对性地对发热过高器件进行冷却。
  • 相比之下,浸没式液冷比较特殊。据了解,浸没液冷技术的散热效果最早在国外出现,可以理解为将服务器泡在液体里,虽具有可实现高密度、低噪音、低传热温差、自然冷却等优点,但是浸没式液冷技术难度非常大,成本较高,目前业界只有单机测试、单机展示,尚未出现服务器集群部署。

事实上,液冷的概念多年前就已经出现,但是近年来才开始兴起。这主要是因为随着数据中心产业的蓬勃发展,尤其是高密度甚至超高密度服务器的部署,数据中心制冷面临的挑战日渐严峻,如何进一步降低高居不下的电耗,如何在保证性能的同时,实现数据中心的绿色发展,成为业界关注和突破的焦点。

目前,国内外主流厂商都在大力推进液冷技术研究。例如,Facebook公司正在推出一种与Nortek空气解决方案公司合作开发的新型间接冷却系统——StatePoint液体冷却(SPLC)解决方案。自2015年开始开发以来,这项技术(已获得Nortek专利)采用液体-空气热交换器,通过膜分离层蒸发技术冷却用水,然后采用冷水冷却数据中心设施内的空气,膜层可以防止水和空气之间的交叉污染。

再如,以合一液冷技术为核心的喷淋液冷数据中心采用的是一种区别于传统风冷和浸泡冷却方式的全新液体冷却方式,直接将绝缘环保的液体冷却介质精准喷淋到服务器内部的发热器件或与其接触的散热器上,冷却液迅速吸收芯片热量并通过液冷系统传递到户外大气环境中,既解决了风冷效率低的问题,也解决了浸泡改造和维护费用高的问题。

据行业消息,液体冷却方案正在兴起,有AI和网络边缘计算等技术的驱动,也有数据中心降本降耗的倒逼,目前越来越多的厂商采用液体冷却技术为其数据中心降温。例如,Google I/O 2018首次引入数据中心液体冷却,为人工智能芯片冷却。

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谷歌公司数据中心内的液体冷却TPU 3.0吊舱

创新是引领科技发展的第一动力,液冷技术作为一种高效、节能、安全的冷却技术,正在成为大多数数据中心的必然选择。

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【责任编辑:未丽燕 TEL:(010)68476606】

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