液体冷却效率更高

数据中心的能源消耗主要用于冷却。根据2013年数字房地产信托调查,北美数据中心的平均电力使用效率(PUE)是2.9.这无疑是一个并不让人感到振奋的数字,其意味着数据中心的IT任务每消耗1瓦特的能源,就有近2瓦特的能源消耗在非IT任务方面。随着能源价格的不断上涨,企业纷纷追求各种各样的策略来减少能源消费,包括采用更有效的冷却方法。虽然采用免费的空气冷却和类似的以空气为基础的冷却方法是有利的,但对于高密度部署的机架而言,空气冷却显然不足以满足其需求。

液体冷却在这种情况下更为适合。虽然空气冷却具有无处不在的优点,但空气冷却的方法较之水和其它液体热容量相对较低,所以作为冷却介质时,其是低效率的。而鉴于在有限的机架空间内大功率消耗的增加,基于液体的冷却方法,最终成为了必要的手段。再加上其更高的效率,成为了推动液体冷却市场快速增长的原因。

IHS公司预测,今年市场上的液体冷却产品将增长40%,这也就表明这种方法在数据中心将获得广泛普及。IHS数据中心和关键基础设施高级分析师利兹克鲁兹表示,预计该市场将持续至少五年的强劲增长。“显然,增长率将随着每年市场规模的扩大而逐渐放缓,但我相信,目前数据中心广泛采用液体冷却的现象绝对不会只是昙花一现。其在数据中心有着真正的使用案例,并能够为企业带来真正的好处,使其成为一项值得投资的方向。然而,克鲁兹也指出,这种方法目前的营收还不到数据中心冷却基础设施收入市场份额构成的1%.

液体冷却的代价

当然,液体冷却的方法带来其各种好处的同时也是有代价的:不像空气,液体必须特别谨慎的采用相关的容器装载(特别是当使用水冷却时),如果液体需要被传递到机架或者甚至某些特别的组件帮助进行冷却时,就需要大量的基础设施,其远远超出了空气冷却通常涉及到的基础设施的数量。而通过提高效率来弥补这些成本所需要的时间不尽相同,这在很大程度上取决于部署的功率密度。

鉴于其较高的初始成本,液体冷却并不适合每一家数据中心。“机架密度要高于15kW /架的范围,才可以考虑寻求采用液体冷却的方法。”克鲁兹说。“这显然是一个非常昂贵的产品,其成本大约是冷冻水溶液的成本的五倍,所以功率密度必须非常高,才能使得额外的投资成本物有所值。”

水电混合

液体冷却可能让人联想到水与电子产品相结合的危害(包括对人员和设备),但其往往采用其它媒介,特别是在采用浸泡冷却的情况。只要液体是不导电的并且无腐蚀性,电子设备可以安全地浸没在其中。许多供应商提供这样的基础设施;主要的条件是,某些部件(具体地说,硬盘驱动器)必须密封以防止液体进入。 “绿色革命冷却使用称为GreenDEF的矿物油,而Icetope使用的是3M诺瓦克的解决方案。似乎有几个不同的品种,但它们都是不导电的。”克鲁兹说。

但是,水依然有其用武之地。“有芯片制造商在热交换器中直接使用水,但这是有所不同的,毕竟芯片并不是放在水里。该芯片是在热交换器旁边。换句话说,只要水是在冷却容器内,危险就大大减轻,但在这种情况下,基础设施必须绝对避免那些在空气冷却中可以容忍的小缺陷,否则,会增加成本。

浸没冷却与定向冷却(具体而言,就是将液体传送到特定的组件,如处理器芯片),以达到自然的平衡。浸泡冷却范围较为混乱,也相对容易,冷却液体不必严格包含在容器内;而直接定向芯片冷却更为清洁,并且不排除传统的机架,但其可能是低效率的。克鲁兹认为,这两种情况的优势大致相当,既二者中不会有某一种方式会较之另一种保持强大的市场领先地位。

液体冷却的未来

由于其成本和液体冷却方式的不便,这可能是一个利基方案(niche solution)。即使有着持续强劲的增长率,该市场较之传统的冷却方案仍将处于比较苍白位置。克鲁兹说,“根据我的研究预测,从现在起的未来五年里,液体冷却所占比例仍将低于数据中心总冷却方式的2%.”但在极端部署的环境中,涉及到采用高机架密度,较之需要近一半的电力成本,使用基于液体冷却方法的前景将越来越诱人,尤其是随着电力成本的上升,对环境问题和有关能源生产和经营成本的日渐关注,以及服务器使用寿命期间的运营成本已经超过其资本成本。

即使在未来两年内市场的规模加倍,液体冷却的份额仍将很小。可能会加快其采用或将其扩大到更多的应用和更低的功率密度的因素包括潜在的政府效率法规,能源成本上升(尤其是鉴于持续动荡的中东地区局势)和经济大环境。但鉴于液体冷却较高的资本投资,仍将是其大规模普及的一个障碍,小公司和相当一部分企业采用传统的空气冷却就足够了。在许多情况下,采用免费的空气冷却就是为了节约成本的目的,因此,附加的基础设施和麻烦最小才是最好的。但是,随着数据中心的空间变得越来越珍贵,设计师将寻求塞进更多的计算能力到机架上,这可能意味着更高的功率密度。超过某个临界点,在经济和技术允许的情况下,液体冷却将变得引人注目。唯一的问题是市场何时将达到这一临界点。

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