Sıvı soğutma teknolojisi - veri merkezleri için enerji tasarrufu sağlamanın ve tüketimi azaltmanın yeni bir yolu
Dijital ekonomi ve Nesnelerin İnterneti çağında, devasa verilerin hesaplanması ve işlenmesi, veri merkezlerinin altyapı ölçeğinin sürekli olarak genişletilmesini gerektiriyor ve bu da enerji tüketiminde keskin bir artış sorununu da beraberinde getiriyor. "Çin'in" Yeni Altyapısının "Geliştirilmesine İlişkin Araştırma Raporuna göre, 2025 yılına kadar küresel enerji tüketiminin en büyük payını %33'e kadar küresel veri merkezleri oluşturacak. Çin'de ulusal veri merkezlerinin güç tüketimi, Art arda sekiz yıl boyunca %12'nin üzerinde bir oranda artıyor ve toplumdaki elektrik tüketiminin oranı gelecekte de artmaya devam edecek.
Veri merkezlerinin enerji tüketimi temel olarak iki açıdan kaynaklanmaktadır: sunucuların kendi güç tüketimi ve sunucunun soğutulması için gereken soğutma gücü. Veri merkezlerinde bilgi işlem gücünün artmasıyla birlikte yeni inşa edilen veri merkezleri için en büyük yatırım binanın kendisi değil, güç beslemesini sağlayacak ekipman maliyeti ve veri merkezini soğutma maliyetidir. İstatistiklere göre veri merkezlerindeki soğutma sistemi, tüm veri merkezinin enerji tüketiminin yaklaşık %40'ını oluşturuyor.
Sıvı soğutma teknolojisi, hava soğutması gibi dolaylı olarak hava yoluyla soğutma yerine, ısıtma bileşenleri için ısı alışverişi yapmak ve ısıyı uzaklaştırmak için sıvının bir ısı transfer ortamı olarak kullanılmasını ifade eder. Sıvı, havaya göre 25 kat daha iyi bir termal iletkenlik etkisine ve daha hızlı ve daha iyi bir sıcaklık transfer etkisine sahiptir. Bu arada, sıvıların yüksek özgül ısı kapasitesi nedeniyle, büyük miktarda ısı emildikten sonra sıcaklıkları önemli ölçüde değişmez, böylece CPU sıcaklığı sabitlenir. Sıvı soğutma teknolojisi üç tipe ayrılabilir: sprey tipi, daldırma tipi ve soğuk plaka tipi.
Sprey tipi sıvı soğutma:
Sıvıyı depolayın ve şasinin üst kısmında açık delikler açarak, soğutma sıvısının konumu ve ısı üretim boyutuna göre ısıtma elemanı üzerine püskürtülmesini sağlayarak ekipmanın soğutulması amacına ulaşın. Püskürtülen sıvı, soğutulan cihazla doğrudan temasa geçerek yüksek soğutma verimliliği sağlar; Ancak püskürtme işlemi sırasında sıvı, yüksek sıcaklıktaki nesnelerle karşılaştığında sürüklenme ve buharlaşma yaşayacaktır. Sis damlacıkları ve gazlar kasa deliklerindeki boşluklar boyunca kasanın dışına doğru yayılarak bilgisayar odası ortamının temizliğinin azalmasına veya diğer ekipmanların etkilenmesine neden olacaktır.
Daldırma tipi sıvı soğutma:
Elektronik bileşenler, sızdırmaz fakat kolay erişilebilen bir kap içine yerleştirilen bir dielektrik sıvıya doğrudan daldırılır ve ısı, elektronik bileşenlerden sıvıya aktarılır. Genellikle, ısıtılmış elektronik florür çözeltisini bir ısı eşanjörüne akıtmak için bir sirkülasyon pompası kullanılır, burada soğur ve tekrar kaba dolaşır. Daldırma tipi iki tipe ayrılabilir: tek fazlı ve iki fazlı. Tek fazlı daldırma sıvı soğutmasında elektronik flor sıvısı sıvı halde kalır; İki fazlı daldırmalı sıvı soğutmada, elektronik florlama sıvısının kaynama ve yoğunlaşma süreci, sıvının ısı transfer verimliliğini katlanarak artırır.
Soğuk plaka sıvı soğutma:
Isı dağıtımı için elektronik bileşenlere monte edilmiş bir soğuk plaka aracılığıyla sıvı ortamın bir pompa aracılığıyla sirküle edilmesiyle çipin doğrudan soğutulması. Sıvılar elektronik cihazlarla doğrudan temas etmez. Her ne kadar dielektrik olmayan sıvılar (su/etilen glikol gibi) doğrudan çip soğutması için yaygın olarak kullanılsa da, dielektrik elektronik florlama sıvıları da doğrudan çip uygulamaları için kullanılabilir, bu da sızıntıyla ilgili riskleri azaltır ve donanım/BT ekipmanı güvenilirliğini artırır. Doğrudan talaş soğutmayı sağlamak için tek fazlı ve iki fazlı teknolojiler kullanılabilir.
Şu anda sıvı soğutma teknolojisi yerli ve yabancı bazı veri merkezlerinde uygulanmakta ve validasyonu yapılmaktadır. Örneğin:
Alibaba Cloud: 2018 yılında Alibaba Cloud, kapsamlı sıvı soğutma teknolojisine dayanan dünyanın ilk süper bilgi işlem kümesini (X-Dragon Super Computing Cluster) piyasaya sürdü. Bu küme, sunucuları tamamen florür çözeltisine daldıran ve florür çözeltisinin kaynatılması ve yoğunlaşması yoluyla verimli ısı dağıtımı sağlayan iki fazlı bir daldırma sıvı soğutma çözümünü benimser. Alibaba Cloud'a göre bu küme, sunucu güç tüketimini %50 azaltabilir, soğutma verimliliğini %80 artırabilir ve veri merkezi alanından ve bakım maliyetlerinden tasarruf sağlayabilir.
Tencent Cloud, 2019 yılında Guizhou'da dünyanın sprey sıvı soğutma teknolojisine dayalı ilk veri merkezi olan Guiyang T3 Veri Merkezi'ni kurdu. Veri merkezi, florür çözeltisini sunucunun üzerine atomize formda püskürten ve ısı dağılımı sağlayan bir sprey sıvı soğutma şemasını benimsiyor. florür çözeltisi ile hava arasındaki ısı alışverişi yoluyla. Tencent Cloud'a göre veri merkezi, PUE'yi 1,2'nin altına düşürebilir, bilgisayar odası alanından %30 tasarruf sağlayabilir ve sunucu performansını ve güvenilirliğini artırabilir.
Microsoft, 2020 yılında İskoçya'da, batık sıvı soğutma teknolojisine dayalı bir veri merkezi olan Project Natick'i deniz altına batırdı. Veri merkezi, sunucuyu tamamen nitrojen dolu bir basınçlı kaba daldıran ve deniz suyunu kullanan tek fazlı bir daldırma sıvı soğutma şemasını benimsiyor. ısı dağılımı. Microsoft'a göre veri merkezi, kendi kendine yeterli enerji tedarikini sağlayabiliyor ve daha yüksek güvenilirliğe ve güvenliğe sahip.
Veri merkezi ölçeğinin sürekli genişlemesi, bilgi işlem yoğunluğunun artması, enerji maliyetlerinin artması ve çevresel gereksinimlerin artmasıyla birlikte, geleneksel hava soğutma teknolojisi artık veri merkezlerinin geliştirme ihtiyaçlarını karşılayamamaktadır. Öte yandan sıvı soğutma teknolojisi, enerji tasarrufu ve tüketimin azaltılması, çevresel uyumluluk, esnek tasarım, atık ısı kullanımı ve çevre dostu olma gibi bariz avantajlara sahiptir ve bu da onu veri merkezi soğutma teknolojisinin gelecekteki gelişim yönü haline getirmektedir.
