Sıvı soğutma panosunun termal tasarımı
İnternet, bulut bilişim ve büyük veri hizmetlerinin artmasıyla birlikte veri merkezlerinin toplam enerji tüketimi artıyor ve enerji verimliliği de giderek daha fazla ilgi görüyor. Veri istatistiklerine göre, Çin'deki veri merkezlerinin ortalama Güç Kullanım Verimliliği (PUE) değeri 1,49 olup, bu değer, Ulusal Kalkınma ve Reform Komisyonu'nun yeni büyük veri merkezleri için önerdiği 1,25'ten az gerekliliğin çok üzerindedir. PUE'nin azaltılması acildir; ağ ekipmanı üreticileri, çiplerin yüksek performansını sağlarken enerji tüketimini önemli ölçüde nasıl azaltabilir? Hem performansı hem de enerji tüketimini etkileyen önemli bir faktör olarak soğutma sistemi, veri merkezi reformunun odak noktası haline geldi ve benzersiz avantajları nedeniyle sıvı soğutma teknolojisi, ana soğutma çözümü olarak yavaş yavaş geleneksel hava soğutmanın yerini alıyor.
Veri merkezlerinin ortalama enerji tüketiminin %33 gibi yüksek bir oranda olduğunu tespit ettik. Bu oran, veri merkezlerinin toplam enerji tüketiminin üçte birine yakın. Bunun nedeni, veri merkezlerinde kullanılan geleneksel hava soğutmalı soğutma sisteminin, soğutma ortamı olarak çok düşük özgül ısı kapasitesine sahip havayı kullanmasıdır; bu hava, ısıyı CPU'dan ve diğer ısı kaynaklarından BT'den uzaktaki ısı emicilere aktarmak için ekipmanın içindeki fanlar tarafından çalıştırılır. Isı dağıtımı ve soğutma amacıyla havayı sirküle etmek için fan bobinli ısı eşanjörlerinin veya klima soğutmasının yeniden kullanılması da hava soğutmanın gerekli bir sınırlamasıdır. Bu nedenle, soğutma sisteminin enerji verimliliğinin nasıl çözüleceği, yeni politika ortamında ekipman üreticilerinin karşılaştığı teknolojik bir yineleme sorunu haline geldi.
Cihaz çipi ısı dağılımı gereksinimleri açısından. Anahtar yongalarının geliştirilmesiyle birlikte, yüksek performanslı yonga süreçleri (5nm gibi) birim bilgi işlem güç tüketimini etkili bir şekilde azaltabilse de, anahtar yongasının bant genişliği 51,2 Tbps'ye yükseldikçe, tek bir yonganın toplam güç tüketimi yaklaşık 900W. Cihaz çipinin ısı yayılımı probleminin nasıl çözüleceği genel donanım tasarımında zor bir nokta haline geldi. Hava soğutmalı sistemin soğutma kapasitesi sınırına ulaşmak üzere. Hava soğutmalı ısı emiciler, anahtarların mevcut ısı dağılımı sorunlarını çözebilse de, gelecekte 102,4/204,8Tbps ana akım haline geldiğinde ve çip güç tüketimi arttığında, sonuçta yetersiz kalacaklardır. Bu nedenle yeni nesil BT ekipmanları için daha verimli sıvı soğutma teknolojisi ortaya çıktı. Önümüzdeki 5-10 yıl içinde, veri merkezlerinde hava soğutmalı soğutmanın yerini kademeli olarak sıvı soğutmaya bırakacağı sektörde bir fikir birliği haline geldi.
Mevcut sıvı soğutma teknolojisi esas olarak tek fazlı sıvı soğutma ve iki fazlı sıvı soğutmaya bölünmüştür. Tek fazlı sıvı soğutma, soğutma sıvısının dolaşımdaki ısı dağıtma işlemi boyunca sıvı durumunu koruması ve yüksek özgül ısı kapasitesi sayesinde ısıyı kolayca alması anlamına gelir. İki fazlı sıvı soğutma, soğutucunun ekipmanın ısısını son derece yüksek gazlaştırma gizli ısısı yoluyla taşıdığı sirkülasyon ısı dağıtımı işlemi sırasında soğutucunun faz değişimini ifade eder. Diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, tek fazlı sıvı soğutmanın karmaşıklığı daha düşüktür ve elde edilmesi daha kolaydır ve ısı dağıtma kapasitesi, veri merkezlerindeki BT ekipmanını desteklemek için yeterlidir, bu da onu mevcut denge seçeneği haline getirir.
Tek fazlı sıvı soğutma, soğuk plakalı sıvı soğutma ve daldırmalı sıvı soğutma olarak ikiye ayrılır. Soğuk plaka sıvı soğutması, ısıyı taşımak ve ısı dağıtma amacına ulaşmak için soğuk plakadan akan sıvıya güvenerek, sıvı soğutma plakasını ekipmanın ana ısıtma cihazına sabitler; Daldırma sıvı soğutma, sunucular gibi ekipmanların çalışmasıyla üretilen ısıyı uzaklaştırmak için sıvının doğal veya zorunlu dolaşımına dayanarak makinenin tamamının doğrudan soğutucuya batırılması işlemidir.
Soğuk plakalı sıvı soğutmanın avantajları şunlardır: genel bilgisayar odasında minimum düzeyde değişiklik yapılması, yalnızca rafta, Soğutma Dağıtım Birimlerinde (CDU'lar) ve su besleme sisteminde değişiklik yapılmasının gerekmesi. Üstelik, soğuk plakalı sıvı soğutma, daha geniş yelpazede soğutucu türleri kullanabilir ve daldırmalı soğutmaya göre çok daha azını gerektirir, bu da ilk yatırım maliyetlerinin daha düşük olmasını sağlar. Ayrıca soğuk plakalı sıvı soğutma endüstrisi zinciri daha olgun ve piyasada daha kabul edilebilir.
Daldırma sıvı soğutmanın avantajları şunlardır: (1) soğutucunun ekipmanla doğrudan teması nedeniyle, ısı dağıtma yeteneği daha güçlüdür ve cihazın aşırı ısınma riski daha düşüktür; (2) Sürükleyici sıvı soğutma ekipmanı fan gerektirmez, bu da donanım ekipmanının daha az titreşime ve daha uzun hizmet ömrüne sahip olmasını sağlar; (3) Daldırılmış sıvı soğutma makine odası tarafındaki soğutulmuş su kaynağının sıcaklığı daha yüksektir ve dış tarafın ısıyı dağıtması daha kolaydır. Bu nedenle makine dairesinin yer seçimi artık hava soğutmalı çağdaki kadar bölge ve sıcaklıkla sınırlı değil.
Veri merkezi anahtarlarında sıvı soğutma teknolojisinin uygulanması yalnızca kendi termal sorunlarını çözmekle kalmaz, aynı zamanda sıvı soğutma sunucularıyla birleşik dağıtıma olanak tanıyarak veri merkezi altyapısının birleşik inşasını ve çalışmasını kolaylaştırır. Sıvı soğutma, performansı en üst düzeye çıkarmak, daha iyi veri merkezi ürünleri geliştirmek ve ortaklaşa yeşil bir dijital ekonomi oluşturmak için yeni teknolojilerin alışverişini destekler.
