新浪潮:为什么数据中心的水冷却越来越受欢迎

根据Stratistics MRC的预测 ,到2023年,数据中心的水冷技术市场将达到45.5亿美元。 在削减计划的基础上,我们了解了对此类开发需求增长的原因,并讨论了该领域正在开发的技术本身。


/照片Rolf Brink CC / 浸入式冷却系统

市场增长的原因之一是处理数据量的增加。 根据IDC的研究 ,到2025年,人类产生的数据量将达到163 ZB。 随着数据量的增长,数据中心服务器上的负载也在增加,特别是在那些从事高性能计算(HPC)的服务器上。 传统的空气设备不再足以冷却此类系统。

例如,为冷却由TensorFlow改进的Google张量处理器 (TPU),IT巨头不得不首次使用水。 由于新一代处理器(TPU 3.0) 以其功率和高功耗而著称 ,因此空气冷却技术不适用于它们。

为什么空冷不如水冷


一家分析公司Quocirca的服务总监Clive Longbottom 指出 ,空气不如冷却剂好:与水相比,它从设备中散发出的热量要差50到1000倍。

另外,传统的空气冷却单元占用更多空间并消耗更多能量。 这会影响电费。 因此,在数据中心的机房中,设备的密度在不断增加,使用空气进行冷却变得无利可图。 因此,美国国家安全局数据中心的风扇浸没式冷却系统取代 (我们在其中一篇文章中介绍了其他替代解决方案)。

建筑工程和公共事业公司Sorell Engineering的总裁Vali Sorell和咨询公司Syska Hennessy Group的执行合伙人Mark Hourican 认为数据中心行业还没有准备好接受并被彻底抛弃。从“投资空气”,完全转向水冷。 在这种情况下,您将必须完全重建整个数据中心基础架构,这是非常昂贵的。

但是,必须承受高负荷的公司已经在开发和使用液体冷却系统。

关于数据中心液体冷却技术


浸没冷却。 浸没式冷却是许多液体冷却技术之一(我们已经在博客中讨论过 )。 该技术涉及将设备完全浸入特殊的油环境中。 该技术的主要优点是与空气相比,油具有更高的导热性。 这有助于系统更有效地吸收热量并清除多余的热量。

2015年,Horizo​​n Computing推出了浸入式冷却系统:该公司开发了一种用于服务器的专用盒子 ,里面装有矿物油。 箱体的设计通过对流保持设备的最佳温度。 这样的“容器”能够在没有空调的情况下在街上工作,而且制造成本低廉且盒子的简单设计使您可以在不改变数据中心基础设施的情况下使用它。

间接液体冷却。 这项技术已在Facebook数据中心中使用:6月初,该公司展示了新的冷却系统如何使北卡罗来纳州的数据中心更加节能。

Facebook的代表指出,由于恶劣的环境条件或高水平的空气污染,在某些数据中心中无法使用自然冷却(例如,中国正在努力解决这一问题)。 因此,该公司决定开发一种间接液体冷却系统。

该系统基于蒸发冷却技术。 系统用水在特殊的热交换器中冷却,并通过特殊的膜层蒸发。 然后,它冷却数据中心内的空气,同时保持最佳服务器温度(该技术的方案可以在Facebook博客的帖子中找到)。

对系统进行的测试表明 ,它可以将数据中心的耗水量减少20%(在炎热潮湿的地方),并减少90%(在温带和寒冷的气候下)。


/图片 CC

服务器机架背面的热交换器。 在这种情况下,冷冻水将直接流到设备机架,从而消除多余的热量。 联想在其Neptune项目中使用了该技术:该公司30%的客户已经在其HPC系统中使用了热交换器。

除了提到的热交换器,Neptune项目还包括一个热传递模块和一个直接节点冷却系统。

该模块使用来自吸热罐的液体将多余的热量从处理器通过专用管转移到空气稀少的区域。 该系统尺寸紧凑,因此可以减少服务器机房中的传统嗡嗡声。 直接冷却系统冷水直接输送到设备,并从系统的关键组件“去除”多余的热量。

水冷技术的未来


根据行业专家Sorell和Khuriken的说法,当完全无利可图或无法使用时(例如,由于数据中心的物理限制),空气冷却将完全让水。 但是,专家预测过渡不会是一次性的。 首先,混合技术将普及(例如,基于蒸发冷却器的系统,如Facebook),然后将过渡到直接用水冷却。

联想还希望水冷却的使用将超出HPC系统的范围,并将在常规数据中心中普及。 为此,公司将努力降低其实施成本。 他们的目标是使普通公司的水冷却系统更便宜,更实惠。



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Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN416333/


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