Hogyan működik a folyadékhűtés alkalmazása a kapcsolótáblán
Az internet, a számítási felhő és a big data szolgáltatások térnyerésével az adatközpontok teljes energiafogyasztása növekszik, és energiahatékonyságuk is egyre nagyobb figyelmet kap. Az adatstatisztikák szerint a kínai adatközpontok átlagos Power Usage Efficiency (PUE) értéke 1,49, ami jóval magasabb, mint a Nemzeti Fejlesztési és Reformbizottság által javasolt, az új nagy adatközpontok 1,25 alatti követelménye. Sürgős a PUE csökkentése. Hogyan tudják a hálózati berendezések gyártói jelentősen csökkenteni az energiafogyasztást, miközben biztosítják a chipek nagy teljesítményét? A hűtési rendszer, mint a teljesítményt és az energiafogyasztást egyaránt befolyásoló kulcstényező, az adatközpontok reformjának fókuszába került, és a folyadékhűtés technológia egyedülálló előnyei miatt fokozatosan felváltja a hagyományos léghűtést, mint fő hűtési megoldást.
Megállapítottuk, hogy az adatközpontok átlagos energiafogyasztása eléri a 33%-ot, ami az adatközpontok teljes energiafogyasztásának közel egyharmada. Ennek az az oka, hogy az adatközpontokban használt hagyományos léghűtéses hűtőrendszer nagyon alacsony fajlagos hőkapacitású levegőt használ hűtőközegként, amelyet a berendezés belsejében lévő ventilátorok hajtanak meg, hogy a CPU-ból és más hőforrásokból hőt adnak át az IT-től távol eső hűtőbordákhoz. A ventilátoros hőcserélők vagy a légkondicionáló hűtése a levegő keringetésére a hőelvezetés és a hűtés céljából szintén a léghűtés szükséges korlátozása. Ezért a hűtőrendszer energiahatékonyságának megoldása technológiai iterációs kihívássá vált, amellyel a berendezésgyártók szembesülnek az új politikai környezetben.
A készülék forgács hőelvezetési követelményei szempontjából. A kapcsolóchipek fejlesztésével bár a nagy teljesítményű chip-eljárások (például 5nm) hatékonyan csökkenthetik az egység számítási energiafogyasztását, mivel a switch chip sávszélessége 51,2 Tbps-ra nő, egyetlen chip teljes energiafogyasztása kb. 900W. Az eszközchip hőelvezetési problémájának megoldása az általános hardvertervezés nehéz pontjává vált. A léghűtéses rendszer hűtőteljesítménye hamarosan eléri a határát. Annak ellenére, hogy a léghűtéses hűtőbordák meg tudják oldani a kapcsolók jelenlegi hőelvezetési problémáit, végül nem lesznek megfelelőek, amikor a 102,4/204,8 Tbps általánossá válik, és a chip áramfogyasztása megnő a jövőben. Ezért az informatikai berendezések következő generációjához hatékonyabb folyadékhűtési technológia jelent meg. A következő 5-10 évben az iparágban konszenzussá vált, hogy az adatközpontokban a léghűtéses hűtést fokozatosan felváltja a folyadékhűtés.
A jelenlegi folyadékhűtési technológia főként egyfázisú folyadékhűtésre és kétfázisú folyadékhűtésre oszlik. Az egyfázisú folyadékhűtés azt jelenti, hogy a hűtőfolyadék a keringő hőelvezetési folyamat során végig megtartja folyékony állapotát, és a nagy fajlagos hőkapacitás révén könnyen elvonja a hőt. A kétfázisú folyadékhűtés a hűtőfolyadék fázisváltozását jelenti a cirkulációs hőleadás során, ahol a hűtőközeg rendkívül magas elgázosítási látens hőn keresztül viszi el a berendezés hőjét. Az egyfázisú folyadékhűtés a többi módszerhez képest kisebb bonyolultságú és könnyebben megvalósítható, hőleadó képessége pedig elegendő az adatközpontok informatikai berendezéseinek támogatásához, így ez a jelenlegi egyensúlyi választás.
Az egyfázisú folyadékhűtés hideglemezes folyadékhűtésre és merülő folyadékhűtésre oszlik. A hideglemezes folyadékhűtés rögzíti a folyadékhűtő lemezt a berendezés fő fűtőberendezésén, a hűtőlemezen átáramló folyadékra támaszkodva a hő elvezetésére és a hőelvezetés céljának elérésére; A merülő folyadékhűtés az a folyamat, amikor az egész gépet közvetlenül a hűtőfolyadékba merítik, a folyadék természetes vagy kényszerített keringtetésére támaszkodva, hogy elvonják a berendezések, például a szerverek működése során keletkező hőt.
A hideglemezes folyadékhűtés előnyei a következők: minimális módosítások a teljes számítógépteremben, csak az állványon, a hűtőelosztó egységeken (CDU-k) és a vízellátó rendszeren kell módosítani. Ezen túlmenően a hideglemezes folyékony hűtés a hűtőfolyadék típusok szélesebb skáláját használhatja, és sokkal kevesebbet igényel, mint a merülő hűtés, ami alacsonyabb kezdeti beruházási költségeket eredményez. Ezenkívül a hűtőlemezes folyadékhűtés iparági lánca érettebb és elfogadhatóbb a piacon.
A merülő folyadékhűtés előnyei a következők: (1) a hűtőfolyadéknak a berendezéssel való közvetlen érintkezése miatt a hőleadó képesség erősebb, és kisebb a készülék túlmelegedésének kockázata; (2) Az elmerülő folyadékhűtő berendezéshez nincs szükség ventilátorra, ami kevesebb vibrációt és a hardverberendezés hosszabb élettartamát eredményezi; (3) A hűtött víz hőmérséklete a merülő folyadékhűtő géphelyiség oldalán magasabb, a kültéri oldalon pedig könnyebb a hőelvezetés. Ezért a gépterem helyválasztását már nem korlátozza annyira a régió és a hőmérséklet, mint a léghűtéses korszakban.
A folyadékhűtés technológia alkalmazása az adatközponti kapcsolókban nem csak saját hőproblémáikat oldja meg, hanem lehetővé teszi a folyadékhűtéses szerverekkel való egységes telepítést is, megkönnyítve az adatközponti infrastruktúra egységes kiépítését és üzemeltetését. A folyadékhűtés támogatja az új technológiák cseréjét a teljesítmény maximalizálása, több jó adatközponti termék fejlesztése és a zöld digitális gazdaság közös felépítése érdekében.
