Diskuse o technologii odvodu tepla datového centra

Rychlý růst výstavby datových center vede k tomu, že v počítačové místnosti je stále více vybavení, které poskytuje datovému centru chladící prostředí s konstantní teplotou a vlhkostí. Spotřeba energie datového centra se výrazně zvýší, následuje úměrné zvýšení chladicího systému, systému distribuce energie, UPS a generátoru, což přinese velké výzvy pro spotřebu energie datového centra. V době, kdy celá země prosazuje úspory energie a snižování emisí, pokud datové centrum slepě spotřebovává sociální energii, nevyhnutelně to přitáhne pozornost vlády a lidí. Nejen, že to neprospívá budoucímu rozvoji datového centra, ale je to také v rozporu se společenskou morálkou. Spotřeba energie se proto stala nejvíce znepokojeným obsahem při výstavbě datového centra. Pro rozvoj datového centra je nutné neustále rozšiřovat měřítko a navyšovat vybavení. To nelze snížit, ale je třeba zlepšit míru využití zařízení při používání. Další velkou část spotřeby energie tvoří odvod tepla. Spotřeba energie klimatizačního systému datového centra představuje téměř více než jednu třetinu spotřeby energie celého datového centra. Pokud na to vynaložíme více úsilí, efekt úspory energie datového centra bude okamžitý. Jaké jsou tedy technologie pro odvod tepla v datovém centru a jaké jsou budoucí směry vývoje? Odpověď najdete v tomto článku.

Systém chlazení vzduchem

Systém přímé expanze chlazení vzduchem se stává systémem chlazení vzduchem. V systému chlazení vzduchu je polovina cirkulačních okruhů chladiva umístěna v klimatizaci strojovny datového centra a zbytek je umístěn v kondenzátoru chlazení venkovního vzduchu. Teplo uvnitř strojovny je vytlačováno do venkovního prostředí cirkulačním potrubím chladiva. Horký vzduch přenáší teplo do spirály výparníku a poté do chladiva. Vysokoteplotní a vysokotlaké chladivo je posíláno do venkovního kondenzátoru kompresorem a poté vyzařuje teplo do venkovní atmosféry. Energetická účinnost systému chlazení vzduchu je relativně nízká a teplo je odváděno přímo větrem. Z hlediska chlazení pochází hlavní spotřeba energie z kompresoru, vnitřního ventilátoru a vzduchem chlazeného venkovního kondenzátoru. Vzhledem k centralizovanému uspořádání venkovních jednotek, kdy jsou v létě zapnuty všechny venkovní jednotky, je zřejmá lokální akumulace tepla, která sníží účinnost chlazení a ovlivní efekt využití. Hluk vzduchem chlazené venkovní jednotky má navíc velký dopad na okolní prostředí, které snadno ovlivní okolní obyvatele. Nelze použít přirozené chlazení a úspora energie je relativně nízká. Přestože účinnost chlazení systému vzduchového chlazení není vysoká a spotřeba energie je stále vysoká, stále se jedná o nejrozšířenější způsob chlazení v datovém centru.

Kapalinový chladicí systém

Systém chlazení vzduchem má své nevyhnutelné nevýhody. Některá datová centra se začala obracet na kapalinové chlazení a nejběžnějším systémem je vodní chlazení. Systém vodního chlazení odebírá teplo přes desku výměny tepla a chlazení je stabilní. K výměně kondenzátoru pro výměnu tepla je zapotřebí venkovní chladicí věž nebo suchý chladič. Vodní chlazení ruší vzduchem chlazenou venkovní jednotku, řeší problém s hlukem a má malý dopad na životní prostředí. Systém vodního chlazení je složitý, drahý a náročný na údržbu, ale dokáže splnit požadavky na chlazení a úsporu energie velkých datových center. Kromě vodního chlazení existuje chlazení olejem. Ve srovnání s vodním chlazením může systém chlazení oleje dále snížit spotřebu energie. Pokud je použit systém chlazení oleje, problém s prachem, kterému čelí tradiční vzduchové chlazení, již neexistuje a spotřeba energie je mnohem nižší. Na rozdíl od vody je olej nepolární látka, která neovlivňuje elektronický integrovaný obvod a nepoškozuje vnitřní hardware serveru. Kapalný chladicí systém byl však na trhu vždy hrom a déšť a jen málo datových center tuto metodu přijme. Protože systém chlazení kapalin, ať už ponorem nebo jinými metodami, vyžaduje filtraci kapaliny, aby se předešlo problémům, jako je akumulace znečišťujících látek, nadměrné usazování a biologický růst. U systémů na bázi vody, jako jsou kapalinové chladicí systémy s chladicí věží nebo odpařovacími opatřeními, je třeba problémy se sedimenty řešit odstraněním páry v daném objemu a je třeba je oddělit a „vypustit“, i když taková úprava může způsobit problémy s životním prostředím.

Odpařovací nebo adiabatický chladicí systém

Technologie odpařovacího chlazení je způsob chlazení vzduchu pomocí snižování teploty. Když se voda setká s proudícím horkým vzduchem, začne se vypařovat a stává se plynem. Odvod tepla odpařováním není vhodný pro chladiva škodlivá životnímu prostředí, náklady na instalaci jsou nízké, tradiční kompresor není potřeba, spotřeba energie je nízká a má výhody úspory energie, ochrany životního prostředí, hospodárnosti a zlepšení kvality vnitřního vzduchu. . Odpařovací chladič je velký ventilátor, který nasává horký vzduch na podložku s mokrou vodou. Když se voda v mokré podložce odpaří, vzduch se ochladí a vytlačí ven. Teplotu lze regulovat nastavením proudění vzduchu chladičem. Adiabatické chlazení znamená, že v procesu adiabatického stoupání vzduchu tlak vzduchu klesá s rostoucí výškou a vzduchový blok pracuje externě díky objemové expanzi, což má za následek snížení teploty vzduchu. Tyto způsoby chlazení jsou pro datová centra stále nové.

Uzavřený chladicí systém

Uzávěr chladiče uzavřeného chladicího systému je utěsněn a je přidána expanzní nádoba. Během provozu se páry chladicí kapaliny dostávají do expanzní nádrže a po ochlazení proudí zpět do chladiče, což může zabránit velkým ztrátám chladicí kapaliny odpařováním a zlepšit teplotu bodu varu chladicí kapaliny. Uzavřený chladicí systém může zajistit, že motor nebude potřebovat chladicí vodu po dobu 1 ~ 2 let. Při použití musí být zajištěno utěsnění, aby se dosáhlo účinku. Chladicí kapalinu v expanzní nádrži nelze naplnit a ponechává prostor pro expanzi. Po dvou letech používání vypusťte a přefiltrujte a po úpravě složení a bodu tuhnutí pokračujte v používání. To znamená, že nedostatečné proudění vzduchu může snadno způsobit místní přehřátí. Uzavřené chlazení se často kombinuje s vodním nebo kapalinovým chlazením. Systém vodního chlazení může být také přeměněn na uzavřený systém, který může účinněji odvádět teplo a zlepšit účinnost chlazení.

Kromě výše uvedených metod rozptylu tepla existuje mnoho úžasných metod rozptylu tepla, z nichž některé byly dokonce aplikovány v praxi. Například přirozený odvod tepla se používá k vybudování datového centra v chladných severských zemích nebo na mořské dno a „extrémní hluboká zima“ se používá k chlazení zařízení v datovém centru. Stejně jako datové centrum Facebooku na Islandu, datové centrum Microsoftu na mořském dně. Navíc vodní chlazení nemůže používat standardní vodu. K vytápění datového centra lze použít mořskou vodu, domovní odpadní vodu a dokonce i horkou vodu. Například Alibaba využívá vodu jezera Qiandao k odvodu tepla. Google zřídil datové centrum využívající mořskou vodu k odvodu tepla ve finském městě hamina. EBay vybudoval své datové centrum v poušti. Průměrná venkovní teplota datového centra je asi 46 stupňů Celsia.

Výše uvedené představuje běžné technologie odvodu tepla datových center, z nichž některé jsou stále v procesu neustálého zlepšování a jsou stále laboratorními technologiemi. Pro budoucí trend chlazení datových center se kromě vysoce výkonných výpočetních center a dalších internetových datových center většina datových center přesune do míst s nižšími cenami a nižšími náklady na energii. Přijetím pokročilejší technologie chlazení se dále sníží náklady na provoz a údržbu datových center a zlepší se energetická účinnost.