Који су системи хлађења података, методе и технологије?

Пошто се центатори података гусе опрему и у непрекидном су раду, стварају пуно топлоте (сваки сервер може имати снагу неколико киловата на десетине киловата). Ако се топлота не може расипати на време, то ће довести до прегревања опреме, разградње перформанси, па чак и неуспех. Стога је дизајн система расхладног хлађења директно утиче на енергетску ефикасност, поузданост и оперативне трошкове дата центра. Следе детаљан увод са аспеката састава система, метода хлађења, кључних технологија и трендова развоја.

1.Коре компоненте система за хлађење дата центра
Систем хлађења података обично се састоји од следећих делова који заједно раде на постизању ефикасног преноса топлоте и пражњења топлоте:
● Бочна опрема за извор топлоте
Компоненте које стварају топлоту као што су сервери, уређаји за складиштење, опрема за напајање (такве упс) итд., Итд.
● Медиум за пренос топлоте
Зрак: Медијум традиционалног система за хлађење ваздуха, ниске трошкове, али ниска ефикасност проводљивости топлоте (топлотна проводљивост ваздуха је око 0. 026 В / м · к).
Течност: Медиум течног система хлађења, као што је вода или расхладне течности као што су минерално уље и флуорисана течност, има значајно већу топлотну проводљивост од ваздуха (топлотна проводљивост воде {{0}. 6 В / м · к, флуорирана течност је висока око 0,05 в / м · к, али латентна топлота испаравања је око 0,05 в / м · к.
● Опрема за хлађење и дисипацију топлоте
Прецизни клима уређај (ЦРАЦ / Црах): Омогућава константну температуру и влажност хладног ваздуха за контролу окружења података (типична температура 20-24 степен, влажност 40% -60%).
ЦХИЛЛЕР: Уклања топлоту кроз циркулацију воде, обично се користи у великим центрима података или системима за хлађење течности.
Хладни торањ / сув хладњак: Испуштање топлоте до атмосфере на отвореном, подељено на хлађење воде (захтева воду) и суво хлађење (хлађење ваздуха, уштеда воде, али мање ефикасна).
Измењивач топлоте: као што је измјењивач топлоте и топлоте топлоте и измењивач топлоте, који се користи за размену топлоте између различитих медија.
● Компоненте управљања протоком за ваздух / течности
Канали и канали: Водич протока ваздуха за постизање хладне и топле изолације.
Теков за хлађење: укључујући пумпе, вентиле, мераче протока итд. Да би се осигурала циркулација расхладне течности.
Компоненте на нивоу кабинета: као што су навијачи за повратак, хладне плоче и уређаји за прскање (урањање течно хлађење).
● Систем за контролу
Сензори (температура, влага, притисак) и интелигентни контролори динамички прилагођавају рад расхладне опреме за оптимизацију енергетске ефикасности.

2 Класификација метода хлађења дата центра
На основу средње и техничке стазе за пренос топлоте, методе хлађења могу се поделити у три категорије: хлађење ваздуха, хлађење течно хлађење и природно хлађење. Свака метода има различите важеће сценарије и предности и недостатке.
● хлађење ваздуха (хлађење ваздуха)
Принцип: Топлина опреме уклања се протоком ваздуха, а врући ваздух се охлади клима уређај и затим рециклира или отпуштен споља.
Типичне технологије:
Рачунарско разина ваздуха:
Прецизни клима уређај директно испоручује ваздух у рачунарску собу, а врући ваздух се враћа кроз плафон или испод пода. Трошкови је низак, али енергетска ефикасност је просечна (ПУЕ је висок, око 1. 0).
Мере побољшања: Изолација врућих и хладних канала (приложите вруће канале или хладне канале како би се избегло мешање протока ваздуха), подношење ваздушног ваздуха (половне ваздух) (користећи повишене подове за превоз хладног ваздуха, уобичајене у традиционалним центрима података).
Хлађење ваздуха на нивоу ормара:
Кабинет има уграђене навијаче или навијаче за повратак да побољшају расипање топлоте једног кабинета (погодно за ормариће средње густине, снагу мању од или једнако 15 кВ).
У комбинацији са интер-ред клима уређајем (клима уређај је распоређен између редова ормара како би скратили пут протока ваздуха и побољшали ефикасност).
Предности: зрела технологија, низак трошак размештања, лако одржавање.
Недостаци: Мали капацитет топлоте ваздуха, недовољна ефикасност у сценаријима густине снаге (надоградња на хлађење течности када је снага једног кабинета> 20 кВ).
● Течно хлађење (хлађење течности)
Принцип: Користите течни медијум на директно или индиректно контактирајте компоненте који стварају топлоту, одузмите топлоту кроз циркулацију, а затим пребаците топлоту на систем за хлађење на отвореном кроз измењивач топлоте.
Класификација и технологија:
Ослобођење индиректног течности (тип хладне плоче):
Компоненте које стварају топлоту (попут ЦПУ-а, ГПУ-а) контактирају се кроз металну хладну плочу, а хладњаку (вода или не-проводљива течност тече у хладној плочи за апсорпцију топлоте без директног контакта електронских компоненти.
Предности: Висока сигурност (не-проводљива течност је опционална), компатибилна са постојећом архитектуром сервера и ниске потешкоће у трансформацији.
Примена: Рачунарски сценарији високе густине (као што су АИ сервери, ХПЦ кластери), снага једног кабинета може доћи 20-50 кв.
Директно хлађење течности (урањање):
Хардвер сервера је у потпуности уроњен у не-проводљиво флуоришено течно или минерално уље. Течност апсорбује топлоту и испаравање, а паре и паре и врате кроз кондензатор (хлађење фазе, већа ефикасност).
Предности: Изузетно висока ефикасност рассила топлоте (моћ појединачног кабинета може достићи више од 100 кВ), није потребан вентилатор, ниска бука, ПУЕ може бити низак од 1,05 или мање.
Апликације: Ултра-високе рачунарство за перформансе, БлацкЦаин рударска газдинства, велики аи тренинг кластера.
Спреј течно хлађење:
Расхладна течност је прскана на површини грејног елемента кроз млазницу, у комбинацији са испаравањем да апсорбује топлоту, која је између врсте хладне плоче и врсти за урањање.
Предности: Висока ефикасност расипања топлоте, значајно смањена ПУЕ и подршка ултра-високом густину снаге.
Недостаци: Потребна је висока почетна инвестиција (модификација кабинета и цевовода), потребна је велика комплекса одржавања и професионалне управљање расхладношћу.
● Природно хлађење (бесплатно хлађење)
Принцип: Користите природне хладне изворе на отвореном (као што су ваздушни, подземне воде, хлађења) да бисте заменили механичко хлађење да бисте смањили потрошњу енергије.
Типичне технологије:
Природно хлађење на ваздуху:
Хлађење свежег ваздуха: спољни ваздух са ниским температурама директно се уводи у центар података након филтрирања (влага и прашина морају бити строго контролисане), а топли ваздух је отпуштен на отвореном.
Измењивач топлотних цеви / топлоте: унутрашња топлота преноси се споља кроз топлотне цеви или измјењивачима топлоте на плочици како би се избегло директно мешање ваздуха (погодно за подручја са високом влагом).
Природно хлађење на води:
Користите хладне куле или суве хладњаке да бисте директно користили хладњаче да бисте обезбедили водену воду са ниским температурама када је спољна температура ниска, смањујући време рада компресора.
У комбинацији са затвореним системом циркулације воде, загађење воде је спречено да утиче на расипање топлоте.
Грозно извор подземне / Хлађење извора воде:
Користите подземне воде, језеро воде или измењивачима топлоте тла да бисте извукли природне хладне изворе кроз системе топлотне пумпе, који је еколошки прихватљив, али ограничен географском локацијом.
Предности: увелике смањење потрошње енергије хлађења, ПУЕ може бити низак од 1.1 или ниже, зелено и уштеда енергије.
Недостаци: зависи од климатских услова на отвореном (очигледне предности у хладњачким областима) и захтева додатну опрему за размену топлоте.

3. Кључне технологије хлађења и иновације
Поред горе наведених основних метода, технологија хлађења центра за пренос података развија се ка високој ефикасности, интелигенцији и ниској карбонизацији. Следеће су тренутне главне и врхунске технологије:
● Хигх--ефикасну расхладну технологију
Магнетна левитација Цхиллера: Коришћење магнетног левитације компресора, губитак уља за подмазивање, однос енергетске ефикасности (ЦОП) може достићи више од 10, што је више од 30% уштеде енергије него традиционалне центрифугалне хладњаче.
Испарење хлађење: Снижавање температуре ваздуха упијајући топлоту кроз испаравање воде (као што су влажни филмски влажнији + вентилатор), погодан за суве подручја, може значајно смањити потражњу за механичком хлађењем.
Двофазни проток хлађење: употребом течности фазе (испаравање-кондензација) за ефикасан пренос топлоте, као што је петље топлотне цеви (ЛХП) и пулсирајуће топлотне цеви (ПХП), за расипање топлоте чипа.
● Оптимизација интелигенције и енергетске ефикасности
АИ и машинско учење:
Анализирајте историјске податке путем АИ алгоритама, предвиђају промене оптерећења, динамички подешавају оперативне параметре клима уређаја, вентилатора, водених пумпи и другу опрему и постизање оптимизације енергетске ефикасности (као што је Гоогле-ова технологија дубокости у случају Гоогле-ове технологије могу смањити потрошњу енергетског енергије за 40%).
Надгледање врућих тачака у реалном времену, аутоматско подешавање протока ваздуха или дистрибуције протока течности како би се избегло локално прегревање.
Дигитал Твин: Изградите виртуелни модел података Центра, симулира ефекте различитих решења за хлађење и оптимизирај стратегије изгледа и рада и одржавања.
● Отпадни топлотни опоравак и неутралност угљеника
Поновна употреба отпадног топлоте: Рециклирајте топлоту отпуштено из система хлађења за грејање, топлу воду или индустријске процесе (као што је Нордијски центар података у комбинацији са регионалним системом грејања) да би се побољшала укупна употреба енергије.
Греен Енерги Синерги: Комбинују обновљиву енергију као што су фотонаволтаика и ветра да бисте напајали систем хлађења и смањили емисију угљеника; Неки податковни центри користе горивне ћелије, чија се отпадна топлота може директно користити за грејање или производњу електричне енергије.
Хладњак за природну радну течности: Користите ниску ГВП (глобални потенцијал загревања) хладњаке као што су амонијак (НХ3) и угљен диоксид (ЦО₂) да би заменили традиционални фреон, у складу са прописима о животној средини (као што су прописи о заштити од ЕУ).
● Популаризација заробљене технологије за хлађење течности
С експлозијом АИ и високо-перформанси рачунара, сервера високе густине (као што су ГПУ кластери) су промовисале урањање течно хлађење да би постала врућа тачка:
Карактеристике флуорисане течности: изолација, мале тачке кључања (око 50-60 степен), погодна за хлађење фазе, нема потребе да мењате хардвер сервера.
Тренд смањења трошкова: са великом захтевом, цена флуорисане течности се постепено смањила и може се поново користити (животни век више од 10 година), а дугорочне трошковне предности су очигледне.

4. Селецтион и апликативни сценарији технологије хлађења
Избор расхладних решења за дата центре мора свеобухватно размотрити густину снаге, географски положај, буџет и циљеве енергетске ефикасности:

5. Будући трендови за развој
●Центри за дисање ниско угљеника и нула-угљеник:Покретање политика (као што су цинели "двоструки" циљеви "двоструких угљеника), природно хлађење, опоравак отпадних топлоте и обновљиве енергије постаће маинометар, а Циљ ПУЕ ће се кретати према 1. 0.
● Скалирање течности технологије хлађења:АИ и ЕДГЕ рачунарска потражња високе густине, зароњење течно хлађење продире од врхунских сценарија до општих центара података и индустријских стандарда (попут ОЦП течних спецификација хлађења) су постепено обједињени.
● Прецизност топлоте на нивоу чипа:Мицроцханнел Хлађење, расхлађивање распрши и друге технологије директно делују на чипу за смањење губитка путника топлоте.
● Интелигенција са пуним ланцем:Од праћења опреме до глобалне оптимизације, АИ и Интернет ствари (иОТ) су дубоко интегрисани да би се постигло "предиктивно одржавање" и адаптивно хлађење.
●Модуларизација и префабрикација:Монтажни течни ормарићи за хлађење и преносни центри за превоз контејнера убрзавају се, скраћују грађевински циклус и смањити трошкове рада и одржавања

Систем хлађења дата центра је кључна веза у уравнотеживању перформанси, трошкова и енергетске ефикасности. Избор технологије треба прилагодити локалним условима и потребама. Уз експлозију рачунарске потражње и унапређења зелене трансформације, ефикасно течно хлађење, природно хлађење и интелигентно управљање постаће основни смер будућег развоја, возећи еволуцију података о подацима на "ниско угљеник, ефикасно и одрживо".