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数据中心迈入“液冷时代”,浸没相变液冷将成主流

近年来,乘着新基建、“东数西算”工程等政策东风,作为新型基础设施重要组成部分,数据中心的发展驶入快车道。随着行业应用需求更大、要求更高,需要存储和处理的海量数据越来越复杂,高密度、模块化、智能化、绿色化、弹性化等维度成为数据中心发展方向。这其中,绿色化发展日益突出。绿色化体现了数据中心建设和运营过程中对低碳、低能耗和低PUE的持续追求,在“双碳”战略目标的指引下,如何让数据中心变得更绿色成为产业发展的“必答题”。专家认为,液冷技术成为解题的关键。

数据中心步入液冷时代

能耗问题一直是数据中心发展的焦点之一。据统计,我国数据中心消耗的电能占到国家总发电量的比重超过2%,可见能源消耗量巨大。

中国电子节能技术协会秘书长吕天文表示,“双碳”政策对数字中心建设提出了更高的节能要求,此外国家发改委以及上海、北京、深圳等地出台的相关政策,都对大型数据中心PUE值做出明确规定,更加绿色节能的数据中心是大势所趋。

事实上,数据中心作为重要的信息基础设施,一直在不断演化,作为耗电大户,节能技术也伴随着产业发展而不断推陈出新。上世纪60年代,大型计算机机房属于第一代数据中心,没有精密的温度控制。到了上世纪90年代,第二代数据中心出现了恒温恒湿的专用空调机。21世纪初,机架式服务器机房作为第三代数据中心,开始广泛使用恒温恒湿专用空调。2010年代,刀片式服务器、云计算数据中心作为第四代数据中心开始广泛使用列间空调,并运用封闭冷/热通道的精细化气流组织管理。随着大数据、人工智能时代的到来,数据中心也迈入第五代,新型数据中心面临首要的考验就是要更节能、更低的PUE。

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“要让数据中心进一步节能、绿色,有赖于应用综合技术。核心计算设备是其中的重头戏,这个领域必须把能耗降下来。目前数据中心节能降耗的可行路径是在制冷方面要有突破性的技术。”曙光信息产业股份有限公司相关负责人表示。

目前数据中心制冷技术主要分为风冷和液冷两大类。随着液冷技术发展,PUE值更低,优势更为突出。吕天文给记者算了一道数学题:在我国现阶段,终端用户每使用1kWh 电能,火力发电厂就要排放 0.86kg 的二氧化碳,液冷 PUE(1.2)低于传统风冷 PUE(1.8)至少50%,意味着众多数据中心的能耗,能够至少减少50%,碳排放量也将减少50%。

事实上,液冷技术不只有低PUE这一项优势。记者了解到,液冷技术冷却力更强,冷却能力是空气的 1000-3000 倍,可实现超高密度制冷。由于液冷技术属于部件级制冷,温度恒定,可以保证元器件高性能稳定工作,因此液冷技术可以实现精确制冷。此外,无压缩机、无风扇,噪音低于50dB等特点让液冷技术具有更低的噪音,可达到“静音机房”的效果。

政策引导、市场驱动、技术成熟度等诸多因素推动数据中心步入液冷时代。分析机构预计,到2026年,液冷数据中心市场的初始估值从2018年的14.3亿美元增至1205亿美元,年化复合增长率达30.45%。

浸没相变液冷技术将成行业主流

随着技术向前发展,液冷技术也出现不同的分支,目前根据液体冷媒和发热源的接触方式,可分为冷板式(间接接触)、喷淋式(直接接触)、浸没式(直接接触)三类。从PUE值来看,浸没式液冷技术PUE最低。浸没式液冷技术又分为相变式和非相变式两类。

浸没式液冷数据中心以液体作为冷媒,把计算、存储及网络设备基于液冷环境进行完全重构,将IT设备浸没在绝缘无腐蚀性的冷却液中,热量被冷却液吸收后直接通过冷却系统高效地传导到外界,打破风冷散热瓶颈且实现PUE逼近1.0,同时密封的箱体保障IT设备不受潮湿、有害气体、振动影响,提升设备可靠性达50%以上。相比其他液冷技术,浸没式液冷具有高能效、高密度、高可靠、高可用等特点,更能满足第五代数据中心的需求。而相比非相变,浸没相变液冷技术稳定性更强。

专家认为,浸没相变液冷技术将成行业主流。若全国50%新建数据中心采用曙光浸没式相变液冷技术,每年可省450亿度电,减排3000万吨二氧化碳。

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曙光浸没相变液冷系统

在浸没相变液冷技术方面,我国目前处于领先水平。以曙光为代表的数据中心企业,其研制的浸没相变液冷数据中心已进入成熟应用期。记者了解到,以浸没式相变液冷技术为核心,中科曙光构建的新一代绿色一体化大数据中心,不仅提供了系统化的节能减排解决方案,还实现了计算资源的高密度集约化部署、智能化运维,并可提供从规划、建设到管理、运营的一站式服务,为数据中心绿色高质量发展进一步夯实了基础。

展望未来,除了更加环保节能,液冷数据中心还在向更加安全可靠方向发展,用户对数据中心提供商的服务要求也越来越高。在安全可靠方面,相关企业需要有稳定可靠的供应链,同时还需要构建基础设施、网络、数据运营的立体安全防护体系等。在可靠设计方面,需要数据中心提供商能满足A级机房设计标准,系统冗余、关键部件冗余可靠性设计要求更高,冷却液体需要更加绝缘环保,另外还需要有更完善的漏液检测。

以曙光为代表的中国数据中心提供商,正在携手产业伙伴,打造面向未来的安全可靠、可持续、绿色运营的一体化数据中心。

责任编辑:徐恒


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