曙光自研浸沒相變液冷系統(tǒng)更好地滿足節(jié)能降耗需求

當(dāng)前，隨著數(shù)據(jù)中心的高速發(fā)展，能耗快速增長成為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)發(fā)展中不可忽略的問題。“東數(shù)西算”工程的全面啟動，“雙碳”目標(biāo)的提出成為數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的強(qiáng)勁驅(qū)動力。

共話數(shù)據(jù)中心發(fā)展趨勢，探討數(shù)據(jù)中心技術(shù)最優(yōu)路徑，4月26日，“2022數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)研討會”召開。

“無論從政策角度、市場需求還是技術(shù)成熟度來講，均標(biāo)志著數(shù)據(jù)中心進(jìn)入‘液冷時代’?！敝袊?a target="_blank">電子節(jié)能技術(shù)協(xié)會秘書長呂天文表示，液冷技術(shù)的興起為數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗帶來了無限可能。液冷技術(shù)不僅能夠滿足數(shù)據(jù)中心高密度、低能耗的發(fā)展需求，還將驅(qū)動數(shù)據(jù)中心內(nèi)的各種配置和部件進(jìn)行優(yōu)化和創(chuàng)新，帶來一場持續(xù)性的優(yōu)化改革。 液冷時代，未來已來

隨著數(shù)據(jù)中心能耗日益增大，政策對數(shù)據(jù)中心發(fā)展提出新要求，推動數(shù)據(jù)中心向綠色化方向發(fā)展。發(fā)改委要求新建的大型數(shù)據(jù)中心、超大數(shù)據(jù)中心電能利用效率不能超過1.3。各地方也相應(yīng)提出不同指標(biāo)，北京市禁止新建和擴(kuò)建互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)服務(wù)、信息處理和儲存支持服務(wù)中的數(shù)據(jù)中心，PUE值在1.4 以下的云計算數(shù)據(jù)中心除外；中心城區(qū)全面禁止新建和擴(kuò)建數(shù)據(jù)中心。深圳鼓勵PUE值低于1.25的數(shù)據(jù)中心。日前，“東數(shù)西算”工程正式啟動，支持采用液冷、微模塊、高密度節(jié)點(diǎn)、余熱利用等綠色節(jié)能技術(shù)和模式建設(shè)數(shù)據(jù)中心。

從市場需求方面來看，傳統(tǒng)的風(fēng)冷已無法滿足數(shù)據(jù)中心散熱的及時性要求。數(shù)據(jù)中心的計算能力由芯片決定，但是隨著整個服務(wù)器的主流芯片的功耗不斷增長，單機(jī)柜功率密度將會從4KW、6KW增長到15KW到20KW，“傳統(tǒng)的風(fēng)冷方式已經(jīng)受到了很大的限制，液冷作為新一代數(shù)據(jù)中心的制冷方式呼之欲出?！笔锕鈹?shù)創(chuàng)副總裁姚勇強(qiáng)調(diào)。

液冷技術(shù)是指使用液體取代空氣作為冷媒，與發(fā)熱部件進(jìn)行熱交換，帶走熱量的技術(shù)，最早在80年代已經(jīng)有初步嘗試，90年代出現(xiàn)一些通信設(shè)備的液冷的基站。隨著21世紀(jì)初云計算時代的到來，數(shù)據(jù)中心需要更高功率、大規(guī)模部署，液冷概念正式提出，液冷技術(shù)逐步成熟。

如今，許多頭部IT企業(yè)加強(qiáng)了數(shù)據(jù)中心液冷市場的產(chǎn)品開發(fā)力度。據(jù)市場權(quán)威分析機(jī)構(gòu)預(yù)計，到2026年，液冷數(shù)據(jù)中心市場的初始估值從2018年的14.3億美元增至1205億美元，年化復(fù)合增長率達(dá)30.45%。

可以說，在新基建時代，數(shù)據(jù)中心已全面進(jìn)入“液冷時代”。

曙光賦能，液冷先鋒

呂天文介紹，就液冷技術(shù)分類而言，根據(jù)液體冷媒和發(fā)熱源的接觸方式可分為——冷板式（間接接觸）、噴淋式（直接接觸）、浸沒式（直接接觸）。通過比較，浸沒式液冷能夠更好地滿足節(jié)能降耗需求，成為數(shù)據(jù)中心制冷首選。

相關(guān)企業(yè)已對此進(jìn)行了長期的實(shí)踐與研究，形成了完整的貼合數(shù)據(jù)中心需求的液冷方案，并結(jié)合不同的制冷原理研發(fā)出了節(jié)能減碳效果更好的方案。以曙光為例，作為液冷技術(shù)的引領(lǐng)者，曙光早在2011年便開始相關(guān)技術(shù)研究，隨后推出國內(nèi)首款標(biāo)準(zhǔn)化量產(chǎn)的冷板液冷服務(wù)器，率先實(shí)現(xiàn)冷板液冷服務(wù)器大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，又于2013率先推出世界領(lǐng)先的浸沒相變液冷技術(shù)，該項技術(shù)以液體作為冷媒，將設(shè)備內(nèi)部的CPU、內(nèi)存、電源系統(tǒng)等發(fā)熱部件產(chǎn)生的熱量通過相變換熱的方式轉(zhuǎn)移出IT設(shè)備，再與水做熱交換，最終將熱量排出。浸沒相變液冷極大提高了系統(tǒng)的換熱效率，PUE最低可降至1.04，相比傳統(tǒng)風(fēng)冷數(shù)據(jù)中心能效比提升超30%。

曙光自研浸沒相變液冷系統(tǒng)，PUE最低可降至1.04

為實(shí)現(xiàn)計算設(shè)備節(jié)能降耗，曙光依托“浸沒相變液冷”技術(shù)，以全系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化的浸沒相變液冷基礎(chǔ)設(shè)施解決方案，助力數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高效散熱、穩(wěn)定可靠、綠色節(jié)能和高密度部署。該解決方案可使CPU等主要芯片運(yùn)行溫度下降10攝氏度左右，額外帶來10-30%的應(yīng)用性能提升，同時，浸沒相變系統(tǒng)通過減小部件和元器件所負(fù)載的溫度變化幅度，極大提升了數(shù)據(jù)中心運(yùn)行的穩(wěn)定可靠性，實(shí)現(xiàn)全年自然冷卻，風(fēng)扇風(fēng)機(jī)能耗降低接近100%，總能耗降低約30%，高密度部署為機(jī)房節(jié)省85%左右的空間。在運(yùn)維方面，可部署全面運(yùn)維管理體系，例如以數(shù)據(jù)中心本地團(tuán)隊和遠(yuǎn)程專家共同運(yùn)維團(tuán)隊等方式，保障數(shù)據(jù)中心7x24小時的健康運(yùn)行。同時，還可配置智能液冷運(yùn)維設(shè)備或系統(tǒng)，用以檢查數(shù)據(jù)中心的功耗，冷卻，系統(tǒng)狀態(tài)，方便管理的同時，也確保了數(shù)據(jù)中心的可靠性。

據(jù)了解，曙光已將這項技術(shù)應(yīng)用于全國二十多個城市，覆蓋科研、金融、教育、醫(yī)療、人工智能等多個行業(yè)。其中，“東數(shù)西算”成渝樞紐節(jié)點(diǎn)內(nèi)的西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心便是曙光“液冷數(shù)據(jù)中心”的具體實(shí)踐，在相關(guān)政策指導(dǎo)下，項目有望建設(shè)成國內(nèi)最大液冷數(shù)據(jù)中心。西部（重慶）科學(xué)城先進(jìn)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營中心主任謝華表示，在節(jié)能方面，該數(shù)據(jù)中心采用了浸沒液冷技術(shù)、余熱回收、綠色建筑、清潔能源（光伏）等多種相關(guān)技術(shù)，真正做到了從能源的使用、機(jī)架的合理選用、到散熱的合理規(guī)劃、機(jī)房設(shè)計、布局和使用等多方面的合理布局，全面提高機(jī)房散熱效率，降低機(jī)房的整體能耗，最終達(dá)到節(jié)能減排的目標(biāo)。

“產(chǎn)業(yè)綠色化、集約化發(fā)展已成為必然趨勢，浸沒液冷技術(shù)基于多項技術(shù)優(yōu)勢與發(fā)展?jié)摿?，將迎來快速發(fā)展的機(jī)遇期。”呂天文表示。液冷時代已來，冷板、浸沒等液冷技術(shù)將成為“雙碳”背景下新型數(shù)據(jù)中心的標(biāo)配，而浸沒式液冷技術(shù)更將在未來高密度數(shù)據(jù)中心中成為主流必選。相信在曙光等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的推動下，數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用將不斷革新，為我國信息產(chǎn)業(yè)的綠色發(fā)展拓展更廣闊的空間。