数据中心采用液体冷却技术如今越来越普遍,而采用冷冻水冷却机房空气处理装置(CRAHS)的数据中心都会使用液体冷却技术。其管道分布、阀门、接头、弯头等与液冷服务器基本相同。使用液冷冷却的数据中心和使用液体冷却服务器的数据中心最大的区别是,冷却服务器的液体通常位于IT设备的几英寸范围内。

从历史上看,这一直是数据中心运营商最关心的问题之一,阻碍了对服务器液冷技术的广泛接受。为了解决这个问题,液体冷却系统制造商开发了一些产品,可以使用快速连接,无滴漏的耦合器轻松安装和拆卸。从IT设备方面来说,使用服务器液冷技术可以减少(或消除)对IT风扇的需求,提高了服务器的使用寿命和可靠性,从而减少其他内部组件的振动故障。此外,液体具有比空气更大的比热容,使得芯片温度更加稳定,从而提高了可靠性。虽然传统的空冷数据中心(或其中的一部分)将在相当长的一段时间内继续存在,但计算技术进步的速度和强度将需要其他冷却方法,例如液体冷却。

当今的液体冷却应用

虽然服务器液冷技术用于多种数据中心,但采用液体冷却技术集中在高性能计算和超级计算领域。从每个机柜的功率来看,这些高性能计算系统通常比典型的企业数据中心高出一到两个数量级。除了极高的功率需求外,这些机柜还将集中在一个非常小的空间内,以减少数据传输的延迟。这将转化为极其密集的安装,需要极其精确和有效的冷却系统,而这只能通过液体冷却来完成(计算机使用液体冷却技术可以追溯到几十年前,因此曾经运营这种数据中心类型的工作人员对该技术非常熟悉)。通常,在几年的时间内,超级计算技术会逐渐渗透到企业数据中心,从而推动对冷却系统的需求,这些系统的性能超出了目前高功率密度企业系统的使用范围。

降低能耗

降低能耗是直接采用液体冷却的服务器最有吸引力的方面之一。采用空气冷却技术的数据中心需要较低的环境温度,以补偿机柜周围的非预期空气,并解决计算机内部组件散热效率低下的问题。这是一种确保适当的冷却的“安全系数”,可以最大限度地减少热过载导致硬关机的机会,并保护服务器免受损坏。

相比之下,液体冷却直接从源头(核心处理单元、图形处理单元、内存模块)捕获计算机产生的热量,从而消除了对安全系数的需求。因此,与采用空气冷却的服务器相比,使用更高温度的液体将使服务器在最佳条件下运行,并且将减少能源消耗。

提高液体冷却的温度具有双重优势。首先,当使用蒸汽压缩冷却技术时,提高的供水温度(蒸发器温度)可以降低压缩机功率。其次,由于冷却液体温度较高,可以使用积极的节约策略来最小化或消除对蒸汽压缩冷却(例如冷却器)的需要。根据所选择的液体温度,仅使用冷却塔或流体冷却器就可以保持液体温度。在某些情况下,可以完全消除蒸汽压缩设备,降低了首要成本和空间要求。

能量模型显示了空气冷却和液体冷却设计的能耗差异。这些模型在赫尔辛基和休斯顿两个地点进行了研究,其研究结果表明,在使用液冷系统时,可以显著降低能耗。

从历史上看,一些数据中心所有者和运营商很难采用数据中心的液体冷却技术。然而,很多企业越来越关注液体冷却的优点,主要是为了降低成本,同时也支持正在开发的计算硬件的令人难以置信的新进展。当液体冷却将成为计算系统的主要热控制形式时,这一时机已经成熟。

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