混合冷卻負(fù)載 ：數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)全液體冷卻的橋梁

專(zhuān)家表示，雖然液體冷卻越來(lái)越受到關(guān)注，但在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，混合冷卻在數(shù)據(jù)中心中仍將是必不可少的。

在今年的數(shù)據(jù)中心世界大會(huì)上，一場(chǎng)又一場(chǎng)的會(huì)議 頌揚(yáng)了各種形式的液體冷卻的輝煌。主旨演講者和小組成員提供了有關(guān)如何以及何時(shí)實(shí)施該方案的提示，而分析師則提供了與該行業(yè)預(yù)期增長(zhǎng)相關(guān)的令人印象深刻的數(shù)據(jù)。

這就是圍繞液體冷卻的炒作，人們可能會(huì)認(rèn)為它即將取代數(shù)據(jù)中心的傳統(tǒng)空氣冷卻。但就目前而言，事實(shí)并非如此。

雖然液體冷卻確實(shí)來(lái)得很快，但它將成為混合冷卻裝置的一部分，根據(jù)應(yīng)用、產(chǎn)生的熱量、成本和設(shè)施的能力，空氣和液體技術(shù)被結(jié)合在一起并進(jìn)行優(yōu)化。

“冷卻創(chuàng)新使我們能夠以更低的功耗進(jìn)行更多的計(jì)算，”O(jiān)mdia首席分析師Shen Wang說(shuō)。“但是，混合冷卻將實(shí)現(xiàn)成本和性能的最佳平衡。

液體冷卻的興起

隨著 IT 設(shè)備制造商轉(zhuǎn)向液體冷卻以去除高功率芯片的熱量，重要的是要記住，數(shù)據(jù)中心中的許多組件將保持風(fēng)冷狀態(tài)，并且它們可能會(huì)在未來(lái)許多年內(nèi)保持這種冷卻狀態(tài)。

“即使所有機(jī)柜都用液體冷卻，仍然會(huì)有大量的熱量散發(fā)到房間里，”Upsite Technologies的高級(jí)工程師Lars Strong在今年華盛頓特區(qū)舉行的數(shù)據(jù)中心世界大會(huì)上說(shuō)?！白钕冗M(jìn)的液冷數(shù)據(jù)中心可能仍然需要至少20%到30%的風(fēng)冷。

“在未來(lái)幾十年內(nèi)，空氣冷卻將逐漸被液體冷卻技術(shù)所取代，”他解釋說(shuō)?！半S著液體冷卻和其他更高效的冷卻技術(shù)變得越來(lái)越普遍和具有成本效益，越來(lái)越多的數(shù)據(jù)中心將轉(zhuǎn)向這些技術(shù)。

混合方法

斯特朗說(shuō)，盡管液體冷卻技術(shù)不斷進(jìn)步，但100%液冷數(shù)據(jù)中心的概念仍然是一個(gè)白日夢(mèng)。

一旦使用液體冷卻設(shè)備，熱量就會(huì)傳遞到設(shè)備上。一些熱量被消散到周?chē)目臻g中，需要空氣冷卻來(lái)去除它。因此，混合設(shè)施正在興起，可以最大限度地發(fā)揮空氣和液體冷卻的優(yōu)勢(shì)。畢竟，每種冷卻技術(shù)都有其明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。有些冷卻效率更高，但難以實(shí)施，需要大量的前期投資。其他的很便宜，但一旦密度水平超過(guò)某個(gè)點(diǎn)就會(huì)掙扎。

“數(shù)據(jù)中心管理人員必須了解不同冷卻解決方案的互補(bǔ)性，”Strong說(shuō)。

StrategITcom的負(fù)責(zé)人兼首席技術(shù)官Carrie Goetz補(bǔ)充道：“許多數(shù)據(jù)中心將部署液體來(lái)冷卻熱點(diǎn)和高密度區(qū)域，而主房間將采用空氣或冷卻，因?yàn)樗墓β拭芏容^低。

混合冷卻的多個(gè)階段

有些人對(duì)混合冷卻的看法有限。他們認(rèn)為這是一個(gè)實(shí)施液體冷卻的設(shè)施，該設(shè)施還使用空氣冷卻來(lái)降低房間和機(jī)架溫度。但是，還有很多。

“除了擁有混合數(shù)據(jù)中心空間外，還可以采用混合方法進(jìn)入計(jì)算外殼或機(jī)柜內(nèi)，”Strong說(shuō)。“一個(gè)例子是后門(mén)熱交換器，它引入了裝有冷凍水的門(mén)，這些冷水可以安裝在風(fēng)冷機(jī)架的背面?！?/p>

直接到芯片 （DtC） 冷卻也可以通過(guò)將冷卻的液體循環(huán)通過(guò)與 CPU 和其他熱點(diǎn)直接接觸的冷板來(lái)引導(dǎo)大量熱量。然而，一些傳遞到液體中的熱量會(huì)消散到房間中，這仍然必須通過(guò)空氣冷卻去除。

同樣，浸入式冷卻（將服務(wù)器、機(jī)架或整排設(shè)備浸入介電液體中）通過(guò)與液體直接接觸來(lái)帶走熱量。但是裝有IT設(shè)備的水箱不斷向周?chē)h(huán)境散發(fā)熱量。

“浸入式冷卻并不能消除所有的熱量，因?yàn)橐和皶?huì)向房間釋放大量熱量，而這些熱量需要通過(guò)空氣冷卻去除，”斯特朗說(shuō)。

繼續(xù)努力提高空氣冷卻效率

斯特朗敦促那些熱衷于實(shí)施數(shù)據(jù)中心液體冷卻的人也繼續(xù)致力于空氣冷卻。他說(shuō)，無(wú)論引入多少液體，空氣冷卻效率的基本原理都是正確的。在新興的混合冷卻環(huán)境中，通過(guò)實(shí)施空氣冷卻最佳實(shí)踐，可以大大提高液體冷卻投資的價(jià)值。

“通過(guò)使用空氣冷卻和其他效率措施，PUE數(shù)字花了幾十年的時(shí)間才顯著下降，”Strong說(shuō)?！暗玃UE數(shù)字已經(jīng)停滯不前。在空氣冷卻方面仍有很大的改進(jìn)空間。

他建議數(shù)據(jù)中心經(jīng)理忠于基本原則。30 年前，將送風(fēng)與廢氣分離至關(guān)重要，今天仍然至關(guān)重要。機(jī)房空調(diào) （CRAC） 和機(jī)房空氣處理器 （CRAH） 裝置使用風(fēng)扇、冷卻盤(pán)管、冷水機(jī)組和其他組件來(lái)散熱。每個(gè)元素都應(yīng)該以最佳方式運(yùn)行。應(yīng)調(diào)查氣流，以確保冷空氣流向最需要的地方，并妥善控制熱空氣。因此，必須很好地實(shí)施過(guò)道密封系統(tǒng)、地磚、空白板和各種密封解決方案，以防止空氣逸出。

“空氣因效率低下而受到批評(píng)，但如果處理得當(dāng)，情況就不是這樣了，”斯特朗說(shuō)?！?a href="http://wenjunhu.com/tags/英特爾/" target="_blank">英特爾已經(jīng)記錄了 40 KW 機(jī)架的風(fēng)冷?！?/p>

他舉了一個(gè)CRAH冷水機(jī)組的例子，由于運(yùn)行效率低下，該冷水機(jī)組每年浪費(fèi)190,000美元。通過(guò)校準(zhǔn)水值位置傳感器、冷水機(jī)水泵和冷水機(jī)組設(shè)定點(diǎn)，冷卻基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)荷減少了 20%。但即便如此，該設(shè)施也沒(méi)有實(shí)施相對(duì)便宜的機(jī)架密封，從而可以進(jìn)一步降低冷卻負(fù)荷。

混合未來(lái)

未來(lái)幾年，液體冷卻將穩(wěn)步進(jìn)入數(shù)據(jù)中心。

Uptime Institute 最近的一項(xiàng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，16% 的數(shù)據(jù)中心經(jīng)理認(rèn)為液體冷卻將在 1-3 年內(nèi)成為主要的冷卻方法，41% 的人認(rèn)為這需要 4-6 年。

盡管如此，Strong斷言，在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，混合冷卻方法可能適用于幾乎所有數(shù)據(jù)中心。有的會(huì)做大量的液體冷卻，有的則繼續(xù)主要依靠傳統(tǒng)的風(fēng)冷系統(tǒng)，逐漸添加一些液體。

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審核編輯 黃宇