液冷技術快速掃描
從原理上講,液冷技術概念簡單,就是使用液體作為冷媒,與ICT設備進行熱交換,帶走熱量為ICT設備降溫。
與風冷技術相比,液冷技術具有溫度傳遞快、帶走熱量多、噪音低和節(jié)能、節(jié)省空間的優(yōu)勢。以熱量帶走更多為例:同體積液體帶走的熱量是風冷的3000倍;熱傳導的效率是空氣的25倍。液冷在技術指標上優(yōu)勢明顯。
在技術路線上,液冷技術可以分為間接制冷和直接制冷兩種方式,而直接制冷又可以分為相變和非相變。其中,間接制冷也稱冷板式;直接制冷又稱為浸沒式。
液冷技術中,間接制冷或者冷板式比較簡單,主要通過冷板與ICT設備進行熱交換,冷板設計可以給數據中心機架安裝液冷門,也可以深入到ICT設備中,與CPU等發(fā)熱器件貼合帶走熱量。
曙光冷板式液冷系統的設計圖
冷板式液冷微模塊配合數據中心精密空調使用,能夠輕松實現單機柜40kw~55kw的功率密度。有實際數據表明,采用液體冷媒,90%以上的熱量可以通過冷媒帶走,風冷部分功耗可以降低70%~80%,年平均節(jié)省電費40%~50%,數據中心PUE可以優(yōu)化至1.2,大大提升數據中心能源效率。
有統計數據表明,由于引入冷板式液冷系統,會帶來25%以內建設成本增加(相對于風冷),但是由于液冷系統能源效率顯著,3年系統運行就可以回收液冷系統的建設成本,如果折算額外性能提升,這個回收期可以進一步縮短到2.5年。
在很多傳統的印象中,液冷系統部署比較復雜,更有很多人會擔心液體泄漏、冷凝水等問題。這種擔心實際上是多余的,如今,冷板技術已經非常成熟。以曙光為例,已經提供了液冷微模塊、液冷機柜、分布式CDM、豎直分液單元VCDU以及冷板式液冷服務器等多種成熟的產品。與此同時,曙光還可以根據用戶實際需要,提供冷板液冷服務器定制開發(fā)。
相比冷板式液冷系統,全封閉相變浸沒式液冷系統是一種更加徹底的液冷技術設計。其中,高密度計算節(jié)點(如刀片)完全浸沒在冷媒中,冷媒與發(fā)熱元器件直接接觸,從而減少了接觸熱阻。如果采用相變換熱,則潛熱為比熱的數百倍。采用浸沒式設計,服務器實現了無風扇設計,不僅將風扇功耗降低為0,也可以將噪音控制在45分貝以內。此外,全浸沒方式,其內部溫度場均勻,不僅一次性解決了全部元器件的散熱問題,同時也大大提升了元器件的可靠性。
以采用“刀片式浸沒相變液冷”技術的中科曙光新一代計算機“硅立方”為例,其PUE降至1.04(全球數據中心PUE平均值為1.58),相比風冷數據中心能效比提升超30%,CPU等核心芯片部件性能可提升20%,單機柜功率密度達160Kw,計算設備可靠性至少提升一個數量級。
小結
都說羅馬不是一天建成的,液冷數據中心也沒有辦法一蹴而就,但是這并不妨礙液冷數據中心成為發(fā)展的潮流和趨勢,原因很簡單,云計算、數據智能技術發(fā)展成就了超大規(guī)模數據中心的誕生,所謂風冷“不冷”,徹底暴露了風冷技術的短板和局限,惟有更高效率的液冷系統才能夠最大程度發(fā)揮數據中心的優(yōu)勢。此外,在晉級的路線上,不可能所有的ICT設備全部滿足全浸沒的需求,既有投資也存在保護的問題,但是高水平液冷數據中心設計的出現,搭配冷板式間接液冷方案,大大增加了數據中心設計的靈活性。
液冷技術快速崛起是大勢所趨!