Teknologi penyejukan cecair - cara baharu untuk menjimatkan tenaga dan mengurangkan penggunaan untuk pusat data
Dalam era ekonomi digital dan Internet of Things, pengiraan dan pemprosesan data besar-besaran memerlukan pengembangan berterusan skala infrastruktur pusat data, yang juga membawa masalah peningkatan mendadak dalam penggunaan tenaga. Menurut "Laporan Penyelidikan Pembangunan Infrastruktur Baru" China, menjelang 2025, pusat data global akan menyumbang bahagian terbesar penggunaan tenaga global, sehingga 33%. Di China, penggunaan kuasa pusat data negara telah meningkat. meningkat pada kadar lebih 12% selama lapan tahun berturut-turut, dan perkadaran penggunaan elektrik dalam masyarakat akan terus meningkat pada masa hadapan.
Penggunaan tenaga pusat data terutamanya datang dari dua aspek: penggunaan kuasa pelayan itu sendiri, dan kuasa penyejukan yang diperlukan untuk penyejukan pelayan. Dengan peningkatan kuasa pengkomputeran di pusat data, pelaburan terbesar untuk pusat data yang baru dibina bukanlah bangunan itu sendiri, tetapi kos peralatan untuk memastikan bekalan kuasa dan kos penyejukan pusat data. Menurut statistik, sistem penyejukan di pusat data menyumbang kira-kira 40% daripada penggunaan tenaga keseluruhan pusat data.
Teknologi penyejukan cecair merujuk kepada penggunaan cecair sebagai medium pemindahan haba untuk menukar haba untuk komponen pemanasan dan menghilangkan haba, dan bukannya menyejukkan secara tidak langsung melalui udara seperti penyejukan udara. Cecair mempunyai kesan kekonduksian terma yang lebih baik, 25 kali ganda daripada udara, dan kesan pemindahan suhu yang lebih cepat dan lebih baik. Sementara itu, disebabkan oleh kapasiti haba tentu cecair yang besar, suhu mereka tidak berubah dengan ketara selepas menyerap sejumlah besar haba, sekali gus menstabilkan suhu CPU. Teknologi penyejukan cecair boleh dibahagikan kepada tiga jenis: jenis semburan, jenis rendaman, dan jenis plat sejuk.
Penyejukan cecair jenis semburan:
Simpan cecair dan lubang terbuka di bahagian atas casis, membenarkan penyejuk menyembur pada elemen pemanasan mengikut kedudukannya dan saiz penjanaan haba, mencapai tujuan penyejukan peralatan. Cecair yang disembur bersentuhan langsung dengan peranti yang disejukkan, menghasilkan kecekapan penyejukan yang tinggi; Walau bagaimanapun, semasa proses penyemburan, cecair akan mengalami hanyut dan penyejatan apabila bertemu dengan objek bersuhu tinggi. Titisan kabus dan gas akan dipancarkan di sepanjang celah dalam lubang casis ke luar casis, menyebabkan penurunan kebersihan persekitaran bilik komputer atau menjejaskan peralatan lain.
Penyejukan cecair jenis rendaman:
Komponen elektronik secara langsung direndam dalam cecair dielektrik, yang diletakkan di dalam bekas yang tertutup tetapi mudah diakses, dan haba dipindahkan dari komponen elektronik ke cecair. Biasanya, pam edaran digunakan untuk mengalirkan larutan fluorida elektronik yang dipanaskan ke penukar haba, di mana ia menyejuk dan beredar semula ke dalam bekas. Jenis rendaman boleh dibahagikan kepada dua jenis: fasa tunggal dan dua fasa. Dalam penyejukan cecair rendaman satu fasa, cecair fluorin elektronik kekal dalam keadaan cair; Dalam penyejukan cecair rendaman dua fasa, proses pendidihan dan pemeluwapan cecair fluorinasi elektronik secara eksponen meningkatkan kecekapan pemindahan haba cecair.
Penyejukan cecair plat sejuk:
Menyejukkan cip secara terus dengan mengedarkan medium cecair melalui pam melalui plat sejuk yang dipasang ke dalam komponen elektronik untuk pelesapan haba. Cecair tidak bersentuhan langsung dengan peranti elektronik. Walaupun cecair bukan dielektrik (seperti air/etilena glikol) biasanya digunakan untuk penyejukan cip langsung, cecair fluorinating elektronik dielektrik juga boleh digunakan untuk aplikasi cip langsung, mengurangkan risiko berkaitan kebocoran dan meningkatkan kebolehpercayaan perkakasan/peralatan IT. Teknologi fasa tunggal dan dua fasa boleh digunakan untuk mencapai penyejukan cip langsung.
Pada masa ini, teknologi penyejukan cecair telah digunakan dan disahkan di beberapa pusat data domestik dan asing. Contohnya:
Alibaba Cloud: Pada 2018, Alibaba Cloud melancarkan kluster pengkomputeran super pertama di dunia berdasarkan teknologi penyejukan cecair yang mengasyikkan - Kluster Pengkomputeran Super X-Dragon. Kelompok ini menggunakan penyelesaian penyejukan cecair rendaman dua fasa, merendam sepenuhnya pelayan dalam larutan fluorida dan mencapai pelesapan haba yang cekap melalui pendidihan dan pemeluwapan larutan fluorida. Menurut Alibaba Cloud, kluster ini boleh mengurangkan penggunaan kuasa pelayan sebanyak 50%, meningkatkan kecekapan penyejukan sebanyak 80%, dan menjimatkan ruang pusat data dan kos penyelenggaraan.
Tencent Cloud membina pusat data pertama di dunia berdasarkan teknologi penyejukan cecair semburan, Pusat Data Guiyang T3, di Guizhou pada tahun 2019. Pusat data ini menggunakan skim penyejukan cecair semburan, yang menyembur larutan fluorida dalam bentuk pengatoman di atas pelayan dan mencapai pelesapan haba melalui pertukaran haba antara larutan fluorida dan udara. Menurut Tencent Cloud, pusat data boleh mengurangkan PUE kepada di bawah 1.2, menjimatkan 30% ruang bilik komputer, dan meningkatkan prestasi dan kebolehpercayaan pelayan.
Microsoft menenggelamkan Project Natick, sebuah pusat data berasaskan teknologi penyejukan cecair tenggelam, di bawah laut di Scotland pada tahun 2020. Pusat data ini menggunakan skim penyejukan cecair rendaman satu fasa, merendam sepenuhnya pelayan dalam bekas tekanan berisi nitrogen dan menggunakan air laut untuk pelesapan haba. Menurut Microsoft, pusat data itu mampu mencapai bekalan tenaga yang mencukupi dan mempunyai kebolehpercayaan dan keselamatan yang lebih tinggi.
Dengan pengembangan berterusan skala pusat data, peningkatan kepadatan pengkomputeran, peningkatan kos tenaga, dan peningkatan keperluan alam sekitar, teknologi penyejukan udara tradisional tidak lagi dapat memenuhi keperluan pembangunan pusat data. Teknologi penyejukan cecair, sebaliknya, mempunyai kelebihan yang jelas seperti penjimatan tenaga dan pengurangan penggunaan, kebolehsuaian alam sekitar, reka bentuk fleksibel, penggunaan sisa haba dan mesra alam, menjadikannya hala tuju pembangunan masa depan teknologi penyejukan pusat data.
