Diskusija o tehnologiji odvođenja toplote data centra

Brzi rast izgradnje data centara dovodi do sve više opreme u računarskoj sobi, koja obezbeđuje konstantnu temperaturu i vlažnost rashladnog okruženja za data centar. Potrošnja energije data centra će se značajno povećati, praćena proporcionalnim povećanjem sistema za hlađenje, sistema za distribuciju električne energije, upova i generatora, što će doneti velike izazove u potrošnji energije data centra. U vrijeme kada se cijela država zalaže za očuvanje energije i smanjenje emisija, ako data centar slijepo troši društvenu energiju, to će neminovno privući pažnju vlade i građana. Ne samo da nije pogodno za budući razvoj data centra, već je i u suprotnosti sa društvenim moralom. Stoga je potrošnja energije postala najvažniji sadržaj u izgradnji data centra. Za razvoj data centra potrebno je kontinuirano širiti skalu i povećavati opremu. Ovo se ne može smanjiti, ali stepen iskorišćenosti opreme treba poboljšati u upotrebi. Drugi veliki dio potrošnje energije je rasipanje topline. Potrošnja energije sistema za klimatizaciju data centra čini skoro više od jedne trećine potrošnje energije čitavog data centra. Ako možemo da uložimo više napora u to, efekat uštede energije data centra će biti trenutan. Dakle, koje su tehnologije odvođenja toplote u data centru i koji su budući pravci razvoja? Odgovor ćete pronaći u ovom članku.

Sistem vazdušnog hlađenja

Sistem direktnog širenja vazdušnog hlađenja postaje sistem vazdušnog hlađenja. U sistemu vazdušnog hlađenja polovina cirkulacionih krugova rashladnog sredstva nalazi se u klima-uređaju mašinske sobe data centra, a ostatak se nalazi u spoljnom kondenzatoru za hlađenje vazduha. Toplina u mašinskoj prostoriji se istiskuje u spoljašnje okruženje kroz cevovod za cirkulaciju rashladnog sredstva. Vrući zrak prenosi toplinu na zavojnicu isparivača, a zatim na rashladno sredstvo. Visokotemperaturno i visokotlačno rashladno sredstvo se šalje u vanjski kondenzator pomoću kompresora, a zatim zrači toplinu u vanjsku atmosferu. Energetska efikasnost sistema vazdušnog hlađenja je relativno niska, a toplota se odvodi direktno vetrom. Iz perspektive hlađenja, glavna potrošnja energije dolazi od kompresora, unutrašnjeg ventilatora i zračno hlađenog vanjskog kondenzatora. Zbog centraliziranog rasporeda vanjskih jedinica, kada su sve vanjske jedinice uključene ljeti, očigledna je lokalna akumulacija topline, što će smanjiti efikasnost hlađenja i utjecati na učinak korištenja. Štaviše, buka vazdušno hlađene vanjske jedinice ima veliki uticaj na okolno okruženje, što je lako uticati na okolne stanovnike. Prirodno hlađenje se ne može usvojiti, a ušteda energije je relativno niska. Iako efikasnost hlađenja vazdušnog sistema za hlađenje nije visoka i potrošnja energije je i dalje velika, to je i dalje najčešće korišćena metoda hlađenja u data centru.

Tečni sistem hlađenja

Sistem vazdušnog hlađenja ima svoje neizbežne nedostatke. Neki data centri su počeli da se okreću tečnom hlađenju, a najčešći je sistem vodenog hlađenja. Sistem vodenog hlađenja odvodi toplotu kroz ploču za izmjenu toplote, a hlađenje je stabilno. Za zamjenu kondenzatora za izmjenu topline potreban je vanjski rashladni toranj ili suhi hladnjak. Vodeno hlađenje poništava vanjsku jedinicu hlađenu zrakom, rješava problem buke i ima mali utjecaj na okoliš. Sistem vodenog hlađenja je složen, skup i težak za održavanje, ali može zadovoljiti zahtjeve za hlađenjem i uštedom energije velikih data centara. Pored vodenog hlađenja postoji i uljno hlađenje. U poređenju sa vodenim hlađenjem, sistem za hlađenje ulja može dodatno smanjiti potrošnju energije. Ako se usvoji sistem hlađenja ulja, problem prašine sa kojim se susreće tradicionalno vazdušno hlađenje više ne postoji, a potrošnja energije je znatno manja. Za razliku od vode, ulje je nepolarna supstanca, koja neće uticati na elektronsko integrisano kolo i neće oštetiti unutrašnji hardver servera. Međutim, tečni sistem hlađenja je oduvijek bio grmljavina i kiša na tržištu, a nekoliko centara podataka će usvojiti ovu metodu. Zato što sistem za hlađenje tečnosti, bilo da je uranjanje ili druge metode, zahteva filtriranje tečnosti kako bi se izbegli problemi kao što su akumulacija zagađivača, prekomerni sediment i biološki rast. Za sisteme na bazi vode, kao što su oni sistemi za hlađenje tečnosti sa rashladnim tornjem ili merama isparavanja, problemi sa sedimentom se moraju tretirati uklanjanjem pare u datoj zapremini, i treba ih odvojiti i „isprazniti“, čak i ako takav tretman može uzrokovati ekološke probleme.

Evaporativni ili adijabatski sistem hlađenja

Tehnologija evaporativnog hlađenja je metoda hlađenja zraka korištenjem smanjenja temperature. Kada se voda susreće sa toplim vazduhom koji struji, on počinje da isparava i postaje gas. Odvođenje topline isparavanjem nije prikladno za rashladna sredstva štetna za okoliš, cijena instalacije je niska, tradicionalni kompresor nije potreban, potrošnja energije je niska, a ima prednosti uštede energije, zaštite okoliša, ekonomičnosti i poboljšanja kvalitete zraka u zatvorenom prostoru. . Hladnjak za isparavanje je veliki ventilator koji uvlači vrući zrak na podlogu za mokru vodu. Kada voda u mokroj podlozi ispari, vazduh se hladi i istiskuje. Temperatura se može kontrolisati podešavanjem protoka vazduha u hladnjaku. Adijabatsko hlađenje znači da u procesu adijabatskog dizanja vazduha pritisak vazduha opada sa povećanjem visine, a vazdušni blok radi spolja usled proširenja zapremine, što rezultira smanjenjem temperature vazduha. Ove metode hlađenja su još uvijek nove za podatkovne centre.

Zatvoreni sistem hlađenja

Poklopac hladnjaka zatvorenog sistema hlađenja je zapečaćen i dodat je ekspanzioni rezervoar. Tokom rada, para rashladne tečnosti ulazi u ekspanzioni rezervoar i teče nazad u radijator nakon hlađenja, što može sprečiti gubitak velike količine rashladnog sredstva isparavanjem i poboljšati temperaturu tačke ključanja rashladne tečnosti. Zatvoreni sistem hlađenja može osigurati da motoru nije potrebna rashladna voda 1 ~ 2 godine. Prilikom upotrebe potrebno je osigurati zaptivanje kako bi se postigao efekat. Rashladna tečnost u ekspanzionoj posudi se ne može napuniti, ostavljajući prostor za ekspanziju. Nakon dvije godine upotrebe, ispraznite i filtrirajte te nastavite koristiti nakon podešavanja sastava i tačke smrzavanja. To znači da je nedovoljan protok zraka lako uzrokovati lokalno pregrijavanje. Zatvoreno hlađenje se često kombinuje sa vodenim ili tekućim hlađenjem. Sistem vodenog hlađenja se takođe može pretvoriti u zatvoreni sistem, koji može efikasnije raspršiti toplotu i poboljšati efikasnost hlađenja.

Pored gore navedenih metoda odvođenja topline, postoje mnoge divne metode odvođenja topline, od kojih su neke čak i primijenjene u praksi. Na primjer, prirodna disipacija topline se koristi za izgradnju podatkovnog centra u hladnim nordijskim zemljama ili na morsko dno, a "ekstremno duboka hladnoća" se koristi za hlađenje opreme u podatkovnom centru. Kao i Facebookov data centar na Islandu, Microsoftov data centar na morskom dnu. Osim toga, vodeno hlađenje ne može koristiti standardnu ​​vodu. Morska voda, kućna otpadna voda, pa čak i topla voda mogu se koristiti za grijanje podatkovnog centra. Na primjer, Alibaba koristi vodu jezera Qiandao za odvođenje topline. Google je uspostavio data centar koji koristi morsku vodu za disipaciju topline u Hamini u Finskoj. EBay je izgradio svoj data centar u pustinji. Prosječna vanjska temperatura data centra je oko 46 stepeni Celzijusa.

Gore navedeno uvodi uobičajene tehnologije odvođenja topline u podatkovnim centrima, od kojih su neke još uvijek u procesu kontinuiranog poboljšanja i još uvijek su laboratorijske tehnologije. Za budući trend hlađenja data centara, pored računarskih centara visokih performansi i drugih centara podataka baziranih na Internetu, većina data centara će se preseliti na mesta sa nižim cenama i nižim troškovima energije. Usvajanjem naprednije tehnologije hlađenja, troškovi rada i održavanja data centara će se dodatno smanjiti, a energetska efikasnost će biti poboljšana.


Vrijeme objave: 02.08.2021