Kuinka nestejäähdytyssovellus toimii Vaihtokeskuksessa
Internetin, pilvipalvelun ja big data -palvelujen lisääntyessä konesalien kokonaisenergiankulutus kasvaa, ja myös niiden energiatehokkuuteen kiinnitetään yhä enemmän huomiota. Tietotilastojen mukaan Kiinan palvelinkeskusten keskimääräinen Power Usage Efficiency (PUE) -arvo on 1,49, mikä on paljon korkeampi kuin National Development and Reform Commissionin uusien suurten palvelinkeskusten vaatimus olla alle 1,25. PUE:n vähentäminen on kiireellistä. Kuinka verkkolaitteiden valmistajat voivat vähentää merkittävästi energiankulutusta ja varmistaa sirujen korkean suorituskyvyn? Jäähdytysjärjestelmä, joka on keskeinen sekä suorituskykyyn että energiankulutukseen vaikuttava tekijä, on noussut konesaliuudistuksen painopisteeksi, ja nestejäähdytysteknologia on ainutlaatuisten etujensa ansiosta asteittain korvaamassa perinteistä ilmajäähdytystä valtavirran jäähdytysratkaisuna.
Havaitsimme, että konesalien keskimääräinen energiankulutus on peräti 33 %, mikä on lähes kolmasosa konesalien kokonaisenergiankulutuksesta. Tämä johtuu siitä, että konesaleissa käytetty perinteinen ilmajäähdytteinen jäähdytysjärjestelmä käyttää jäähdytysväliaineena ilmaa, jonka ominaislämpökapasiteetti on erittäin pieni ja jota laitteiston sisällä olevat tuulettimet ohjaavat siirtämään lämpöä prosessorista ja muista lämmönlähteistä jäähdytysnieluihin pois IT:stä. Tuuletinpatterilämmönvaihtimien tai ilmastoinnin jäähdytyksen uudelleenkäyttö ilman kierrättämiseksi lämmön haihtumista ja jäähdytystä varten on myös välttämätön ilmanjäähdytyksen rajoitus. Siksi jäähdytysjärjestelmän energiatehokkuuden ratkaisemisesta on tullut teknologinen iteraatiohaaste, jonka laitevalmistajat kohtaavat uudessa toimintaympäristössä.
Laitteen sirun lämmönpoistovaatimusten näkökulmasta. Kytkinsirujen kehityksen myötä, vaikka tehokkaat siruprosessit (kuten 5nm) voivat tehokkaasti vähentää yksikön laskentatehon kulutusta, kun kytkinsirun kaistanleveys kasvaa 51,2 Tbps:iin, yhden sirun kokonaisvirrankulutus on noussut noin 900W. Laitteen sirun lämmönpoisto-ongelman ratkaisemisesta on tullut vaikea kohta laitteiston yleisessä suunnittelussa. Ilmajäähdytteisen järjestelmän jäähdytysteho on saavuttamassa rajansa. Vaikka ilmajäähdytteiset jäähdytyslevyt voivat ratkaista kytkimien nykyiset lämmönpoisto-ongelmat, ne ovat lopulta riittämättömiä, kun 102,4/204,8 Tbps tulee valtavirtaan ja sirun virrankulutus kasvaa tulevaisuudessa. Siksi seuraavan sukupolven IT-laitteisiin on ilmaantunut tehokkaampi nestejäähdytystekniikka. Seuraavien 5-10 vuoden aikana alalla on vallinnut yksimielisyys, että ilmajäähdytteinen jäähdytys palvelinkeskuksissa korvataan vähitellen nestejäähdytyksellä.
Nykyinen nestejäähdytystekniikka jakautuu pääasiassa yksivaiheiseen nestejäähdytykseen ja kaksivaiheiseen nestejäähdytykseen. Yksifaasinen nestejäähdytys tarkoittaa jäähdytysnestettä, joka säilyttää nestemäisen olomuotonsa koko kiertävän lämmönpoistoprosessin ajan ja ottaa helposti lämpöä pois suuren ominaislämpökapasiteetin avulla. Kaksivaiheisella nestejäähdytyksellä tarkoitetaan jäähdytysnesteen faasimuutosta kiertolämmönpoistoprosessin aikana, jolloin jäähdytysneste kuljettaa pois laitteiston lämmön erittäin korkean kaasutuspiilevän lämmön kautta. Yksivaiheinen nestejäähdytys on muihin menetelmiin verrattuna monimutkaisempi ja helpompi toteuttaa, ja sen lämmönpoistokyky riittää tukemaan tietokeskusten IT-laitteita, joten se on nykyinen tasapainovalinta.
Yksivaiheinen nestejäähdytys jaetaan kylmälevynestejäähdytykseen ja upotusnestejäähdytykseen. Kylmälevyn nestejäähdytys kiinnittää nesteen jäähdytyslevyn laitteen päälämmityslaitteeseen luottaen siihen, että kylmälevyn läpi virtaava neste kuljettaa lämmön pois ja saavuttaa lämmönpoiston tarkoituksen; Upotusnestejäähdytys on prosessi, jossa koko kone upotetaan suoraan jäähdytysnesteeseen perustuen nesteen luonnolliseen tai pakotettuun kiertoon laitteiden, kuten palvelimien, toiminnasta syntyvän lämmön poistamiseksi.
Kylmälevyn nestejäähdytyksen etuja ovat: minimaaliset muutokset koko tietokonehuoneeseen, vaativat vain muutoksia telineeseen, jäähdytysjakeluyksiköihin (CDU) ja vesijärjestelmään. Lisäksi kylmälevynestejäähdytys voi käyttää laajempaa valikoimaa jäähdytysnestetyyppejä ja vaatii paljon vähemmän kuin uppojäähdytys, mikä johtaa alhaisempiin alkuinvestointikustannuksiin. Lisäksi kylmälevynestejäähdytysteollisuuden ketju on kypsempi ja hyväksyttävämpi markkinoilla.
Upotusnestejäähdytyksen etuja ovat: (1) koska jäähdytysneste on suorassa kosketuksessa laitteistoon, lämmönpoistokyky on vahvempi ja laitteen ylikuumenemisen riski on pienempi; (2) Immersive nestejäähdytyslaitteet eivät vaadi tuuletinta, mikä vähentää tärinää ja pidentää laitteiston käyttöikää; (3) Jäähdytetyn veden lämpötila upotetun nestejäähdytyskonehuoneen puolella on korkeampi, ja ulkopuolen lämpötila on helpompi haihduttaa lämpöä. Siksi konehuoneen paikkavalintaa ei enää rajoittaa alue ja lämpötila niin paljon kuin ilmajäähdytteisellä aikakaudella.
Nestejäähdytystekniikan soveltaminen konesalin kytkimissä ei ainoastaan ratkaise omia lämpöongelmia, vaan mahdollistaa myös yhtenäisen käyttöönoton nestejäähdytyspalvelimien kanssa, mikä helpottaa konesalin infrastruktuurin yhtenäistä rakentamista ja käyttöä. Nestejäähdytys tukee uusien teknologioiden vaihtoa suorituskyvyn maksimoimiseksi, hyvien datakeskustuotteiden kehittämiseksi ja vihreän digitaalitalouden rakentamiseksi yhdessä.
