Rasprava o tehnologiji odvođenja topline podatkovnog centra

Brzi rast izgradnje podatkovnih centara dovodi do sve više opreme u računalnoj sobi, koja osigurava stalnu temperaturu i vlažnost rashladnog okruženja za podatkovni centar. Potrošnja energije podatkovnog centra će se uvelike povećati, praćeno proporcionalnim povećanjem sustava hlađenja, sustava distribucije energije, ups-a i generatora, što će donijeti velike izazove u potrošnji energije podatkovnog centra. U vrijeme kada cijela država zagovara očuvanje energije i smanjenje emisija, ako podatkovni centar slijepo troši društvenu energiju, to će neminovno privući pozornost vlade i građana. Ne samo da nije pogodan za budući razvoj podatkovnog centra, već je i u suprotnosti s društvenim moralom. Stoga je potrošnja energije postala najvažniji sadržaj u izgradnji podatkovnog centra. Za razvoj podatkovnog centra potrebno je kontinuirano širiti opseg i povećavati opremu. To se ne može smanjiti, ali stopu iskorištenja opreme treba poboljšati u uporabi. Drugi veliki dio potrošnje energije je rasipanje topline. Potrošnja energije klimatizacijskog sustava podatkovnog centra čini gotovo više od jedne trećine potrošnje energije cijelog podatkovnog centra. Ako možemo uložiti više napora u to, učinak uštede energije podatkovnog centra bit će trenutan. Dakle, koje su tehnologije odvođenja topline u podatkovnom centru i koji su budući pravci razvoja? Odgovor će se naći u ovom članku.

Sustav hlađenja zraka

Sustav izravne ekspanzije hlađenja zraka postaje sustav hlađenja zrakom. U sustavu zračnog hlađenja polovica krugova cirkulacije rashladnog sredstva nalazi se u klima-uređaju strojarnice podatkovnog centra, a ostatak se nalazi u vanjskom kondenzatoru za hlađenje zraka. Toplina unutar strojarnice se istiskuje u vanjsko okruženje kroz cjevovod za cirkulaciju rashladnog sredstva. Vrući zrak prenosi toplinu na zavojnicu isparivača, a zatim na rashladno sredstvo. Visokotemperaturno i visokotlačno rashladno sredstvo kompresor šalje u vanjski kondenzator, a zatim zrači toplinu u vanjsku atmosferu. Energetska učinkovitost sustava zračnog hlađenja je relativno niska, a toplina se odvodi izravno vjetrom. Iz perspektive hlađenja, glavna potrošnja energije dolazi iz kompresora, unutarnjeg ventilatora i zračno hlađenog vanjskog kondenzatora. Zbog centraliziranog rasporeda vanjskih jedinica, kada su sve vanjske jedinice uključene ljeti, očita je lokalna akumulacija topline, što će smanjiti učinkovitost hlađenja i utjecati na učinak korištenja. Štoviše, buka zračno hlađene vanjske jedinice ima velik utjecaj na okoliš, što je lako utjecati na okolne stanovnike. Prirodno hlađenje se ne može primijeniti, a ušteda energije je relativno niska. Iako učinkovitost hlađenja sustava zračnog hlađenja nije visoka, a potrošnja energije i dalje visoka, to je još uvijek najčešće korištena metoda hlađenja u podatkovnom centru.

Sustav hlađenja tekućinom

Sustav zračnog hlađenja ima svoje neizbježne nedostatke. Neki podatkovni centri počeli su se okretati tekućem hlađenju, a najčešći je sustav vodenog hlađenja. Sustav vodenog hlađenja odvodi toplinu kroz ploču za izmjenu topline, a hlađenje je stabilno. Za zamjenu kondenzatora za izmjenu topline potreban je vanjski rashladni toranj ili suhi hladnjak. Vodeno hlađenje poništava vanjsku jedinicu hlađenu zrakom, rješava problem buke i ima mali utjecaj na okoliš. Sustav vodenog hlađenja je složen, skup i težak za održavanje, ali može zadovoljiti zahtjeve za hlađenjem i uštedom energije velikih podatkovnih centara. Osim vodenog hlađenja postoji i hlađenje uljem. U usporedbi s vodenim hlađenjem, sustav hlađenja ulja može dodatno smanjiti potrošnju energije. Ako se usvoji sustav hlađenja ulja, problem prašine s kojim se susreće tradicionalno zračno hlađenje više ne postoji, a potrošnja energije je znatno manja. Za razliku od vode, ulje je nepolarna tvar, koja neće utjecati na elektronički integrirani krug i neće oštetiti unutarnji hardver poslužitelja. Međutim, tekući sustav hlađenja oduvijek je bio grmljavina i kiša na tržištu, a malo će podatkovnih centara usvojiti ovu metodu. Budući da sustav za hlađenje tekućinom, bilo uranjanje ili druge metode, zahtijeva filtriranje tekućine kako bi se izbjegli problemi poput nakupljanja onečišćujućih tvari, prekomjernog sedimenta i biološkog rasta. Za sustave na bazi vode, kao što su oni sustavi za hlađenje tekućine s rashladnim tornjem ili mjerama isparavanja, problemi sedimenta moraju se rješavati uklanjanjem pare u određenom volumenu, te ih je potrebno odvojiti i „isprazniti“, čak i ako takva obrada može uzrokovati ekološke probleme.

Evaporativni ili adijabatski sustav hlađenja

Tehnologija hlađenja isparavanjem je metoda hlađenja zraka korištenjem smanjenja temperature. Kada voda susreće vrući zrak koji struji, počinje isparavati i pretvarati se u plin. Odvođenje topline isparavanjem nije prikladno za rashladna sredstva štetna za okoliš, cijena instalacije je niska, tradicionalni kompresor nije potreban, potrošnja energije je niska, a ima prednosti uštede energije, zaštite okoliša, ekonomičnosti i poboljšanja kvalitete zraka u zatvorenom prostoru. . Hladnjak za isparavanje je veliki ventilator koji uvlači vrući zrak na podlogu za mokru vodu. Kada voda u mokroj podlozi ispari, zrak se hladi i istiskuje. Temperatura se može kontrolirati podešavanjem protoka zraka u hladnjaku. Adijabatsko hlađenje znači da u procesu adijabatskog dizanja zraka tlak zraka opada s povećanjem visine, a zračni blok radi izvana zbog volumnog širenja, što rezultira smanjenjem temperature zraka. Ove metode hlađenja su još uvijek nove za podatkovne centre.

Zatvoreni sustav hlađenja

Poklopac hladnjaka zatvorenog sustava hlađenja je zapečaćen i dodan je ekspanzijski spremnik. Tijekom rada, para rashladne tekućine ulazi u ekspanzijski spremnik i nakon hlađenja teče natrag u hladnjak, što može spriječiti gubitak velike količine rashladne tekućine isparavanjem i poboljšati temperaturu vrelišta rashladne tekućine. Zatvoreni sustav hlađenja može osigurati da motor ne treba rashladnu vodu 1 ~ 2 godine. Prilikom uporabe potrebno je osigurati brtvljenje kako bi se postigao učinak. Rashladna tekućina u ekspanzijskom spremniku ne može se napuniti, ostavljajući prostor za ekspanziju. Nakon dvije godine korištenja ispraznite i filtrirajte te nastavite koristiti nakon podešavanja sastava i točke smrzavanja. To znači da je nedovoljan protok zraka lako uzrokovati lokalno pregrijavanje. Zatvoreno hlađenje često se kombinira s vodenim ili tekućim hlađenjem. Sustav vodenog hlađenja također se može napraviti u zatvoreni sustav, koji može učinkovitije raspršiti toplinu i poboljšati učinkovitost hlađenja.

Uz gore navedene metode odvođenja topline, postoje mnoge divne metode odvođenja topline, od kojih su neke čak i primijenjene u praksi. Na primjer, prirodna disipacija topline se koristi za izgradnju podatkovnog centra u hladnim nordijskim zemljama ili na morsko dno, a "ekstremna duboka hladnoća" se koristi za hlađenje opreme u podatkovnom centru. Kao i Facebookov podatkovni centar na Islandu, Microsoftov podatkovni centar na morskom dnu. Osim toga, vodeno hlađenje ne može koristiti standardnu ​​vodu. Za grijanje podatkovnog centra mogu se koristiti morska, kućna otpadna voda, pa čak i topla voda. Na primjer, Alibaba koristi vodu jezera Qiandao za odvođenje topline. Google je uspostavio podatkovni centar koji koristi morsku vodu za odvođenje topline u Hamini u Finskoj. EBay je izgradio svoj podatkovni centar u pustinji. Prosječna vanjska temperatura podatkovnog centra je oko 46 stupnjeva Celzija.

Gore navedeno uvodi uobičajene tehnologije odvođenja topline podatkovnih centara, od kojih su neke još uvijek u procesu kontinuiranog poboljšanja i još uvijek su laboratorijske tehnologije. Za budući trend hlađenja podatkovnih centara, osim računalnih centara visokih performansi i drugih podatkovnih centara temeljenih na Internetu, većina podatkovnih centara će se preseliti na mjesta s nižim cijenama i nižim troškovima energije. Usvajanjem naprednije tehnologije hlađenja dodatno će se smanjiti troškovi rada i održavanja podatkovnih centara i poboljšati energetska učinkovitost.


Vrijeme objave: 2. kolovoza 2021