Razprava o tehnologiji odvajanja toplote podatkovnega centra

Hitra rast gradnje podatkovnih centrov vodi v vse več opreme v računalniški sobi, ki zagotavlja konstantno temperaturo in vlažnost hladilnega okolja za podatkovni center. Poraba energije podatkovnega centra se bo močno povečala, sledilo pa bo sorazmerno povečanje hladilnega sistema, distribucijskega sistema, napajalnikov in generatorja, kar bo prineslo velike izzive pri porabi energije podatkovnega centra. V času, ko se cela država zavzema za varčevanje z energijo in zmanjšanje emisij, bo podatkovni center slepo porabljal družbeno energijo, neizogibno pritegnil pozornost vlade in ljudi. Ne samo, da ni naklonjen prihodnjemu razvoju podatkovnega centra, ampak je tudi v nasprotju z družbeno moralo. Zato je poraba energije postala najbolj zaskrbljujoča vsebina pri gradnji podatkovnega centra. Za razvoj podatkovnega centra je potrebno nenehno širiti obseg in povečevati opremo. Tega ni mogoče zmanjšati, vendar je treba izboljšati stopnjo izkoriščenosti opreme pri uporabi. Drug velik del porabe energije je odvajanje toplote. Poraba energije klimatskega sistema podatkovnega centra predstavlja skoraj eno tretjino porabe energije celotnega podatkovnega centra. Če si bomo lahko bolj prizadevali za to, bo učinek varčevanja z energijo podatkovnega centra takojšen. Kakšne so torej tehnologije odvajanja toplote v podatkovnem centru in kakšne so prihodnje razvojne usmeritve? Odgovor boste našli v tem članku.

Sistem zračnega hlajenja

Zračno hlajenje z neposrednim ekspanzijskim sistemom postane sistem zračnega hlajenja. V sistemu zračnega hlajenja je polovica krogov kroženja hladilnega sredstva nameščena v klimatski napravi strojnice podatkovnega centra, preostali del pa v zunanjem kondenzatorju za hlajenje zraka. Toplota v strojnici se iztisne v zunanje okolje skozi cevovod za kroženje hladilnega sredstva. Vroč zrak prenaša toploto na tuljavo uparjalnika in nato na hladilno sredstvo. Visokotemperaturno in visokotlačno hladilno sredstvo se s kompresorjem pošlje v zunanji kondenzator in nato odda toploto v zunanje ozračje. Energetska učinkovitost sistema zračnega hlajenja je relativno nizka, toplota pa se odvaja neposredno z vetrom. Z vidika hlajenja glavna poraba energije prihaja iz kompresorja, notranjega ventilatorja in zračno hlajenega zunanjega kondenzatorja. Zaradi centralizirane postavitve zunanjih enot, ko so poleti vklopljene vse zunanje enote, je očitno lokalno kopičenje toplote, kar bo zmanjšalo učinkovitost hlajenja in vplivalo na učinek uporabe. Poleg tega ima hrup zračno hlajene zunanje enote velik vpliv na okoliško okolje, kar je enostavno vplivati ​​na okoliške prebivalce. Naravnega hlajenja ni mogoče uporabiti, prihranek energije pa je relativno nizek. Čeprav učinkovitost hlajenja zračnega hladilnega sistema ni visoka in je poraba energije še vedno visoka, je še vedno najbolj razširjen način hlajenja v podatkovnem centru.

Sistem tekočega hlajenja

Sistem zračnega hlajenja ima svoje neizogibne pomanjkljivosti. Nekateri podatkovni centri so se začeli obračati na tekoče hlajenje, najpogostejši pa je sistem vodnega hlajenja. Sistem vodnega hlajenja odvaja toploto skozi toplotno izmenjevalno ploščo in hlajenje je stabilno. Za zamenjavo kondenzatorja za izmenjavo toplote je potreben zunanji hladilni stolp ali suhi hladilnik. Vodno hlajenje prekliče zračno hlajeno zunanjo enoto, rešuje problem hrupa in ima majhen vpliv na okolje. Sistem vodnega hlajenja je zapleten, drag in ga je težko vzdrževati, vendar lahko izpolni zahteve po hlajenju in varčevanju z energijo velikih podatkovnih centrov. Poleg vodnega hlajenja obstaja oljno hlajenje. V primerjavi z vodnim hlajenjem lahko sistem oljnega hlajenja dodatno zmanjša porabo energije. Če se uporabi sistem hlajenja olja, težave s prahom, s katerimi se sooča tradicionalno zračno hlajenje, ne obstajajo več, poraba energije pa je veliko manjša. Za razliko od vode je olje nepolarna snov, ki ne bo vplivala na elektronsko integrirano vezje in ne bo poškodovala notranje strojne opreme strežnika. Vendar pa je sistem tekočega hlajenja na trgu vedno bil grmenje in dež in le malo podatkovnih centrov bo sprejelo to metodo. Ker sistem tekočinskega hlajenja, bodisi potopitev ali druge metode, zahteva filtriranje tekočine, da se izognemo težavam, kot so kopičenje onesnaževal, prekomerna usedlina in biološka rast. Pri sistemih na vodni osnovi, kot so tisti sistemi za tekočinsko hlajenje s hladilnim stolpom ali ukrepi za izhlapevanje, je treba težave z usedlinami obravnavati z odstranitvijo pare v dani prostornini ter jih je treba ločiti in "izprazniti", tudi če taka obdelava lahko povzroči okoljske težave.

Izhlapevalni ali adiabatni hladilni sistem

Tehnologija hlajenja z izhlapevanjem je metoda hlajenja zraka z uporabo znižanja temperature. Ko se voda sreča s tekočim vročim zrakom, začne izhlapevati in postaja plin. Odvajanje toplote izhlapevanja ni primerno za hladilna sredstva, ki so škodljiva za okolje, stroški namestitve so nizki, tradicionalni kompresor ni potreben, poraba energije je nizka in ima prednosti varčevanja z energijo, varstva okolja, ekonomičnosti in izboljšanja kakovosti zraka v zaprtih prostorih. . Hladilnik izhlapevanja je velik ventilator, ki vleče vroč zrak na mokro vodno blazinico. Ko voda v mokri blazinici izhlapi, se zrak ohladi in potisne ven. Temperaturo je mogoče nadzorovati s prilagajanjem pretoka zraka v hladilniku. Adiabatsko hlajenje pomeni, da se pri adiabatnem dvigu zraka zračni tlak z naraščanjem višine zmanjšuje, zračni blok pa deluje navzven zaradi volumskega raztezanja, kar povzroči znižanje temperature zraka. Te metode hlajenja so še vedno nove za podatkovni center.

Zaprt hladilni sistem

Pokrov hladilnika zaprtega hladilnega sistema je zatesnjen in dodan je ekspanzijski rezervoar. Med delovanjem para hladilne tekočine vstopi v ekspanzijsko posodo in se po hlajenju vrne v radiator, kar lahko prepreči veliko izgubo hladilne tekočine zaradi izhlapevanja in izboljša temperaturo vrelišča hladilne tekočine. Zaprt hladilni sistem lahko zagotovi, da motor 1 do 2 leti ne potrebuje hladilne vode. Pri uporabi je treba zagotoviti tesnjenje, da se doseže učinek. Hladilne tekočine v ekspanzijski posodi ni mogoče napolniti, kar pušča prostor za ekspanzijo. Po dveh letih uporabe izpraznite in filtrirajte ter nadaljujte z uporabo po prilagoditvi sestave in ledišča. To pomeni, da lahko nezadostni pretok zraka povzroči lokalno pregrevanje. Zaprto hlajenje se pogosto kombinira z vodnim ali tekočim hlajenjem. Sistem vodnega hlajenja je mogoče narediti tudi v zaprt sistem, ki lahko učinkoviteje odvaja toploto in izboljša učinkovitost hlajenja.

Poleg zgoraj predstavljenih metod odvajanja toplote obstaja veliko čudovitih metod odvajanja toplote, od katerih so bile nekatere celo uporabljene v praksi. Na primer, naravno odvajanje toplote se uporablja za izgradnjo podatkovnega centra v hladnih nordijskih državah ali na morsko dno, "ekstremno globok mraz" pa se uporablja za hlajenje opreme v podatkovnem centru. Tako kot Facebookov podatkovni center na Islandiji, Microsoftov podatkovni center na morskem dnu. Poleg tega vodno hlajenje ne more uporabljati standardne vode. Za ogrevanje podatkovnega centra je mogoče uporabiti morsko vodo, gospodinjske odpadne vode in celo toplo vodo. Alibaba na primer uporablja vodo jezera Qiandao za odvajanje toplote. Google je vzpostavil podatkovni center z uporabo morske vode za odvajanje toplote v Hamini na Finskem. EBay je svoj podatkovni center zgradil v puščavi. Povprečna zunanja temperatura podatkovnega centra je približno 46 stopinj Celzija.

Zgornje predstavlja skupne tehnologije odvajanja toplote podatkovnih centrov, od katerih so nekatere še vedno v procesu nenehnega izboljševanja in so še vedno laboratorijske tehnologije. Za prihodnji trend hlajenja podatkovnih centrov se bo poleg visoko zmogljivih računalniških centrov in drugih internetnih podatkovnih centrov večina podatkovnih centrov preselila v kraje z nižjimi cenami in nižjimi stroški energije. S sprejetjem naprednejše tehnologije hlajenja se bodo stroški delovanja in vzdrževanja podatkovnih centrov dodatno znižali, energetska učinkovitost pa bo izboljšana.


Čas objave: 2. avgust 2021