Говоримо про технологію охолодження центрів обробки даних
Швидке зростання будівництва центрів обробки даних призвело до появи все більшої кількості обладнання в комп'ютерному залі, яке забезпечує постійну температуру та вологість охолоджуючого середовища для ЦОД.
Споживання енергії ЦОД значно зросте, а потім пропорційне збільшення систем охолодження, систем розподілу електроенергії, ДБЖ та генераторів, що створює серйозну проблему для споживання енергії ЦОД.
У той час, коли вся країна виступає за енергозбереження та скорочення викидів, якщо центри обробки даних сліпо споживатимуть соціальну енергію, вони неминуче привернуть увагу влади та народу. Це не тільки не сприяє майбутньому розвитку центрів обробки даних, але й суперечить суспільній моралі, тому енергоспоживання стало найбільш заклопотаним змістом будівництва дата-центрів.
Для розвитку дата-центру необхідно постійно розширювати його масштаби і неминуче нарощувати обладнання. Це не можна зменшити, але використання обладнання необхідно покращити. Інша велика частина споживання енергії - це тепловіддача. Енергоспоживання системи кондиціонування дата-центру становить майже одну третину споживання енергії всього центру обробки даних. Якщо ви зможете більше працювати над цим, ефект енергозбереження ЦОД буде покращений. Негайно. Отже, які технології охолодження доступні в дата-центрі і які напрямки розвитку в майбутньому? Відповідь знайдете в цій статті.
Система повітряного охолодження
Система прямого розширення з повітряним охолодженням стає системою з повітряним охолодженням. У системі з повітряним охолодженням половина контуру циркуляції холодоагенту розташована в кондиціонері комп’ютерного залу ЦОД, а решта – у зовнішньому конденсаторі з повітряним охолодженням. Тепло всередині машинного приміщення видавлюється у зовнішнє середовище через трубопровід, який використовує холодоагент для циркуляції. Гаряче повітря передає тепло до змійовика випарника, а потім до холодоагенту. Висока температура і високий тиск холодоагенту відправляються на вулицю компресором конденсатором, а потім випромінюють тепло у зовнішню атмосферу. Система повітряного охолодження має відносно низьку енергоефективність і безпосередньо розсіює тепло вітром. З точки зору охолодження, основне споживання енергії генерується компресором, внутрішнім вентилятором і зовнішнім конденсатором з повітряним охолодженням. Через централізоване розташування зовнішніх блоків, коли всі зовнішні блоки вмикаються влітку, очевидне явище локального накопичення тепла, що знизить ефективність охолодження та вплине на ефект використання. Крім того, шум зовнішнього блоку з повітряним охолодженням має більший вплив на навколишнє середовище і схильний до впливу на навколишніх мешканців. Природне охолодження не можна використовувати, а енергозбереження відносно низьке. Хоча система повітряного охолодження має низьку ефективність тепловіддачі та високе споживання енергії, вона все ще є найбільш широко використовуваним методом розсіювання тепла в центрах обробки даних.
Рідина система охолодження
Системи з повітряним охолодженням мають свої неминучі недоліки. Деякі дата-центри почали переходити на рідинне охолодження, і найпоширенішим є системи водяного охолодження. Система водяного охолодження відводить тепло через пластинчастий обмін, і охолодження стабільне. Для заміни конденсатора для теплообміну потрібна зовнішня градирня або сухий охолоджувач. Водяне охолодження виключає зовнішній блок з повітряним охолодженням, що вирішує проблему шуму та має незначний вплив на навколишнє середовище. Система водяного охолодження є більш складною, дорогою та складною в обслуговуванні, але вона може задовольнити вимоги до охолодження та енергозбереження великих центрів обробки даних. Крім водяного охолодження існує масляне. У порівнянні з водяним охолодженням, система масляного охолодження може ще більше знизити споживання енергії. Якщо використовувати систему масляного охолодження, проблема пилу, з якою стикається традиційне повітряне охолодження, більше не існуватиме, а споживання енергії буде значно нижчим. На відміну від води, масло є неполярною речовиною, яка не вплине на електронну інтегральну схему і не пошкодить внутрішнє обладнання сервера. Однак рідинні системи охолодження завжди були на ринку громовими та дощовими, і лише деякі центри обробки даних приймуть цей метод. Оскільки рідинна система охолодження, будь то занурення чи інші методи, вимагає фільтрації рідини, щоб уникнути таких проблем, як накопичення забруднюючих речовин, надмірні відкладення та біологічне зростання. Для систем на водяній основі, таких як ті системи рідинного охолодження, які використовують градирні або випаровування тощо в заданому обсязі, необхідно вирішувати проблему осаду разом із видаленням пари, і її потрібно відокремити та"осушений" для утилізації, навіть тоді Обробка цього може спричинити екологічні проблеми. Випарна або адіабатична система охолодження.
Технологія випарного охолодження – це спосіб охолодження повітря за допомогою зниження температури. Коли вода стикається з потоком гарячого повітря, вона починає випаровуватися і перетворюватися на газ. Відведення тепла випаровуванням не підходить для холодоагентів, які шкідливі для навколишнього середовища, а вартість монтажу низька. Він не вимагає використання традиційних компресорів, має низьке енергоспоживання, має переваги енергозбереження, захисту навколишнього середовища, економії та покращення якості повітря в приміщенні. Випарний охолоджувач - це великий вентилятор, який натягує гаряче повітря на вологу водяну прокладку. Коли вода у мокрій прокладці випаровується, повітря охолоджується і виштовхується назовні. Температуру можна регулювати, регулюючи потік повітря в охолоджувачі. Адіабатичне охолодження означає, що під час процесу адіабатичного підйому повітря тиск повітря зменшується зі збільшенням висоти, а повітряний блок працює зовні за рахунок його об’ємного розширення, що призводить до зниження температури самого повітря. Для ЦОД ці методи охолодження все ще є новими.
Закрита система охолодження
Кришка радіатора закритої системи охолодження герметична і додається розширювальний бачок. Під час роботи пара теплоносія потрапляє в розширювальний бак і після охолодження повертається в радіатор, що може запобігти великій втраті теплоносія на випаровування і підвищити температуру кипіння теплоносія. Закрита система охолодження може гарантувати, що двигун не потребує доливання охолоджуючої води протягом 1-2 років. Під час використання необхідно забезпечити герметичність, щоб отримати ефект. Охолоджуюча рідина в розширювальному бачку не може бути заповнена, залишаючи простір для розширення. Після двох років використання його розрядять і фільтрують, а склад і температуру замерзання регулюють перед продовженням використання. Закритий означає, що повітряний потік недостатній, що може легко викликати локальні проблеми з перегріванням. Закрите охолодження часто поєднується з водяним або рідинним охолодженням, а водяну систему охолодження також можна перетворити на закриту систему, яка може більш ефективно розсіювати тепло та покращувати ефективність охолодження.
На додаток до описаних вище методів тепловідведення існує багато чудових методів відведення тепла, а деякі з них навіть були введені в практичне застосування. Наприклад, використовуючи природне тепловідведення, центр обробки даних будується в холодних скандинавських країнах або побудований на морському дні, а обладнання в центрі обробки даних охолоджується через"екстремально глибокий холод". Як і центр обробки даних, побудований Facebook в Ісландії, Microsoft будує центр обробки даних під водою. Крім того, водяне охолодження можна використовувати без стандартної води, морську воду, побутові стічні води або навіть гарячу воду можна використовувати для розсіювання тепла в центрі обробки даних. Наприклад, Alibaba використовує воду озера Тисячі островів для розсіювання тепла. Google створив центр обробки даних у Хаміні, Фінляндія, який використовує морську воду для розсіювання тепла. eBay побудував свій центр обробки даних у пустелі. Середня температура на вулиці ЦОД становить близько 46 градусів Цельсія. .
Вище описано широко використовувані технології охолодження центрів обробки даних, деякі з яких все ще знаходяться в процесі постійного вдосконалення і все ще є лабораторними технологіями. Для майбутньої тенденції розсіювання тепла центрами обробки даних, на додаток до високопродуктивних обчислювальних центрів та інших центрів обробки даних в Інтернеті, більшість центрів обробки даних буде переміщено в місця з нижчими цінами та меншими витратами на електроенергію. Застосовуючи більш прогресивні технології розсіювання тепла, можна ще більше знизити витрати на експлуатацію та обслуговування ЦОД, а також підвищити енергоефективність.
