Тел.: +86-18025912990 |Электронная почта: wst01@winsharethermal.com
Блог
Pусский
Просмотры:9 Автор:Pедактор сайта Время публикации: 2025-06-23 Происхождение:Работает
В эпоху цифровых данных центры обработки обработки обработки обработки данных - это сердцебиение нашего взаимосвязанного мира, питание всего, от облачных вычислений и ИИ до потоковых услуг и умных городов. Тем не менее, эта огромная мощность обработки имеет серьезную проблему: тепло. Современные процессоры, графические процессоры и высокопроизводительные кластеры вычислений (HPC) генерируют беспрецедентные тепловые нагрузки, которые, если не управляются должным образом, могут привести к сбое аппаратного обеспечения, нестабильности системы и дорогостоящему времени простоя. Фактически, охлаждение может учитывать ошеломляющие 30-45% общего потребления энергии центра обработки данных, что делает его критической областью как для эксплуатационной эффективности, так и для устойчивости.
Эта статья углубляется в увлекательную эволюцию охлаждения центров обработки данных, исследуя стратегии, используемые для обеспечения оптимальной работы этих жизненно важных цифровых инфраструктур. От традиционных подходов на основе воздуха до передовых растворов жидкого охлаждения, мы рассмотрим, как центры обработки обработки обработки обработки обработки тепла.
В течение десятилетий воздушное охлаждение было основой теплового управления центром обработки данных. Хотя, казалось бы, проста, оптимизация воздушного потока в центре обработки данных сама по себе является наукой.
CRAC (Computer Room Condiener) и CRAH (воздухопроводник компьютерной комнаты) . Устройства CRAC функционируют так же, как крупные кондиционеры, используя систему на основе хладагента для охлаждения и осушителя воздуха. Устройства CRAH, с другой стороны, используют охлажденную воду с внешнего завода чиллера, чтобы охладить воздух, часто предпочитаемые в более крупных, более энергоэффективных объектах. Оба типа рисуют горячий воздух из центра обработки данных, охлаждают его и возвращают охлажденный воздух.
Приподнятые системы: общая функция дизайна, поднятые полы создают пленм нижнего пола для распределения прохладного воздуха. Перфорированные плитки стратегически расположены под стойками сервера, что позволяет кондиционированному воздуху подняться непосредственно в холодный воздухозаборник оборудования.
Основной принцип эффективного воздушного охлаждения состоит в том, чтобы предотвратить смешивание горячего и холодного воздуха, гарантируя, что прохладный воздух идет непосредственно к оборудованию и эффективному удалению горячего выхлопного воздуха.
Горячий проход/холодный проход . Холодные проходы сталкиваются с фронтами (воздухозаборниками) серверов, поставляя прохладный воздух. Горячие проходы сталкиваются с спинами (выхлопами) серверов, собирая горячий воздух.
Сдерживание проходов (горячее/холодное): Для дальнейшего повышения эффективности физические барьеры (такие как прозрачные панели или шторы) используются для полного охвата либо горячего прохода, либо холодного прохода. Это предотвращает смешивание горячих и холодных воздушных потоков, максимизируя эффективность охлаждающих единиц и уменьшая энергетические отходы.
В то время как широко принятый, традиционное воздушное охлаждение сталкивается с значительными проблемами, особенно с эскалационной плотностью мощности современного ИТ -оборудования. Стойки высокой плотности (например, эти акселераторы AI корпуса) могут производить тепловые нагрузки, которые перегружают системы на основе воздуха, что приводит к локализованным «горячим точкам » и требует чрезмерного потребления энергии, особенно в более теплом климате.
Чтобы выходить за рамки ограничений базового воздушного охлаждения, центры обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработки обработанных методов управления воздушным потоком.
Blanking Panels: Эти простые, но эффективные панели заполняют неиспользованные пространства в стойках сервера, предотвращая обход прохладного воздуха и гарантируя его, где это необходимо больше всего.
Анализ вычислительной динамики жидкости (CFD): расширенные инструменты моделирования используются для моделирования моделирования моделей воздушного потока в центре обработки данных, идентификации горячих точек и оптимизации макетов стойки, размещения CRAC/CRAH и перфорированных конфигураций плитки для максимальной эффективности.
Экономиды используют охлаждающую силу природы, значительно снижая зависимость от механического охлаждения.
Экономические экономамизаторы с воздухом: в подходящем климате охлаждение внешнего воздуха может быть непосредственно отфильтрован и привезен в центр обработки данных для охлаждения оборудования. В качестве альтернативы, экономелизаторы косвенного воздуха используют теплообменники для передачи тепла от выхлопного воздуха центра обработки данных в прохладный внешний воздух без смешивания двух воздушных потоков. Это особенно эффективно в регионах с неизменно низкими температурами окружающей среды.
Преимущества: эти методы могут привести к существенной экономии энергии за счет сокращения времени выполнения энергетических чиллеров и компрессоров.
Испарительное охлаждение использует естественный процесс испарения воды для снижения температуры воздуха.
Механизм: теплый внешний воздух протягивается через насыщенные водой прокладки или системы запорачивания. Когда вода испаряется, она поглощает тепло от воздуха, в результате чего температура воздуха падает.
Direct против косвенного: в прямом испарительном охлаждении охлажденный, увлажненный воздух вводится непосредственно в центр обработки данных. Косвенные системы используют теплообменник для передачи тепла от воздуха центра обработки данных в увлажненный внешний воздух без смешивания.
Плюсы: высокоэнергетический, особенно в сухом климате.
Минусы: требует значительного потребления воды, и его эффективность снижается в очень влажной среде.
Поскольку плотность энергии сервера продолжает расти, особенно с пролиферацией ИИ и HPC, жидкое охлаждение стало важным решением. Вода и другие теплообменные жидкости обладают гораздо большей способностью поглощать и переносить тепло, чем воздух, что делает их идеальными для управления интенсивными тепловыми нагрузками.
Механизм: Этот метод включает в себя циркуляцию жидкой охлаждающей жидкости (часто воды или диэлектрической жидкости) с помощью небольших высокопроизводительных холодных пластин, непосредственно установленных на самые горячие компоненты, такие как процессоры, графические процессоры и модули памяти. Тепло эффективно переносится из чипа в холодную пластину, затем в циркулирующую жидкость, которая уносит ее.
Преимущества: высокоэффективное, целевое охлаждение, которое обеспечивает гораздо более высокую плотность стойки, чем воздухоостиральное охлаждение. Это резко уменьшает необходимость в традиционной кондиционере внутри стойки.
Погружение охлаждения представляет собой сдвиг парадигмы, погружая все аппаратные компоненты ИТ непосредственно в специально сформулированную непроводящую диэлектрическую жидкость.
Однофазное погружение: серверы полностью погружены в диэлектрическую жидкость, которая остается в ее жидкой фазе. Жидкость поглощает тепло, затем прокачивается через теплообменник (обычно от жидкости до жидкости), охлаждается и рециркулирует обратно в резервуар.
Двухфазное погружение: этот высокоэффективный метод использует диэлектрическую жидкость с очень низкой точкой кипения. Когда жидкость поглощает тепло от погруженных компонентов, она кипит, превращаясь в пары. Этот пары поднимается до конденсаторной катушки в верхней части резервуара, где он охлаждается, конденсируется обратно в жидкость и капает, продолжая цикл.
Плюсы: достигает сверхвысоких возможностей плотности, исключительной эффективности охлаждения, значительно уменьшенных механических деталей (без вентиляторов сервера) и более спокойной работы.
Минусы: более высокие начальные инвестиции для резервуаров и специализированных жидкостей, соображения для обслуживания жидкости и совместимость с аппаратным обеспечением (хотя это улучшается).
Эти методы служат эффективными мостами между традиционным воздушным охлаждением и полным жидким охлаждением, предлагая локализованное тепловое отторжение на жидкости.
Охладители в строке: эти охлаждающие единицы расположены непосредственно в рядах сервера, рядом со стойками. Они рисуют горячий воздух прямо из горячего прохода, охлаждают его, используя катушки охлажденной воды и возвращают холодный воздух в холодный проход. Это обеспечивает охлаждение ближе к источнику тепла.
Теплообменники задних дверей (RDHX): эти системы заменяют традиционные задние двери серверных стоек на катушки с жидкостью. Горячий воздух, истощенный с серверов, проходит через эти катушки, передавая его тепло в циркулирующую жидкость, прежде чем вернуть холодильный воздух в комнату или изгнать его.
Преимущества: высокоэффективно для управления стойками высокой плотности, не требуя полного капитального ремонта до полного погружения в жидкость, повышая общую тепловую эффективность.
Охлаждение центра обработки данных продолжает развиваться, обусловленное требованиями повышения эффективности, более низкого воздействия на окружающую среду и способностью обрабатывать постоянно растущие вычислительные нагрузки.
Тепловые руководящие принципы Ashrae: отраслевые стандарты, особенно от Ashrae (Американское общество отопления, охлаждения и инженеров-кондиционеров), все чаще позволяет центрам обработки данных работать при более высоких температурах окружающей среды. Этот, казалось бы, нелогичный подход может значительно снизить потребление энергии охлаждения без воздействия на надежность оборудования.
Умный мониторинг и охлаждение, управляемое AI: передовые датчики, аналитика данных и искусственный интеллект используются для мониторинга тепловых условий в режиме реального времени. Алгоритмы ИИ могут предсказать потребности в охлаждении, динамически регулировать параметры системы охлаждения (например, скорость вентилятора, выход чиллера) и оптимизировать использование энергии на основе колебаний рабочей нагрузки.
Геотермальное охлаждение: некоторые центры обработки данных вступают в стабильные температуры земной коры, циркулирующие жидкости через подземные теплообменники, чтобы отказаться от тепла.
Центры обработки данных с водой: футуристический подход включает в себя погружение целых центров обработки данных в большие водоемы (например, океаны или озера), используя естественную охлаждающую способность воды для рассеивания тепла.
Повторное использование отходов: вместо того, чтобы просто отвергать тепло отхода в атмосферу, некоторые центры обработки обработки обработки обработки данных восстанавливают и повторно используют его для полезных целей, таких как нагревание близлежащих зданий, районные нагревающие сети или даже для сельскохозяйственных применений (например, теплицы).
Многие современные центры обработки данных используют гибридные подходы, объединяя различные методы охлаждения для оптимизации эффективности для различных рабочих нагрузок и условий окружающей среды. Например, воздушное охлаждение может обрабатывать общие нагрузки, в то время как жидкое охлаждение избирательно применяется к стойкам сверхвысокой плотности или определенными кластерами HPC.
Выбор правильной стратегии охлаждения для центра обработки данных является сложным решением, под влиянием нескольких факторов:
Плотность мощности: это, пожалуй, самый значительный драйвер. По мере того, как плотность мощности стойки поднимается выше 20-30 кВт на стойку, эффективность и возможности воздушного охлаждения быстро уменьшаются, что делает жидкое охлаждение.
Энергетическая эффективность и PUE (Эффективность использования мощности): PUE - это показатель, который измеряет, насколько эффективно центр обработки данных использует энергию (общая энергия энергии / ИТ -оборудования). Более низкая пуха (ближе к 1,0) указывает на большую энергоэффективность. Охлаждение непосредственно влияет на пуэ, и более эффективные методы охлаждения приводят к более низким показателям пуха и снижению эксплуатационных расходов.
Эффективность использования воды (WUE): Для водосточных методов охлаждения, таких как испарительное охлаждение, WUE (общее использование воды / ИТ-оборудование) является важнейшей метрикой, особенно в областях с напряжением воды.
Капитальные затраты (CAPEX) против оперативных расходов (OPEX): Балансирование первоначальных инвестиций в инфраструктуру охлаждения (CAPEX) с текущими затратами (OPEX) жизненно важно для долгосрочной финансовой жизнеспособности.
Масштабируемость и будущая защита: выбранная система охлаждения должна быть масштабирована, чтобы соответствовать будущему росту потребности в ИТ и увеличение тепловых нагрузок.
Цели устойчивого развития: экологические проблемы и корпоративные цели устойчивости все чаще применяют решения в отношении более энергоэффективных и низкоуглеродистого охлаждения.
Путешествие охлаждения центров обработки данных является свидетельством непрерывных инноваций, обусловленных постоянно растущими требованиями цифрового мира. То, что началось с основного кондиционирования воздуха, превратилось в сложную экосистему высокоэффективных, часто интегрированных технологий охлаждения. Поскольку вычислительная мощность продолжает свой экспоненциальный рост, подталкивая плотность тепла к новым пределам, важность эффективного теплового управления только усилится. Будущее охлаждения центров обработки данных указывает на все более интеллектуальные, интегрированные и жидкоцентные решения, все это направлено на оптимизацию производительности, обеспечение надежности и отстаивания устойчивости.
В Winshare Thermal мы являемся лидером в области мощного теплового управления , уделяя особое внимание усовершенствованным решениям о охлаждении центра обработки данных с 2009 года. Понимание уникальных требований современной ИТ-инфраструктуры, включая ИИ и HPC , наш опыт охватывает , решения с жидким охлаждением . Используя выдающуюся команду по тепловой разработке, расширенные возможности моделирования и сертификации качества ISO/TS, мы сотрудничаем с операторами центров обработки данных для разработки индивидуальных, высокоэффективных стратегий охлаждения , которые управляют даже самыми высокими плотностью мощности, обеспечивая оптимальную производительность и энергоэффективность.
