κινέζικαΗ ταχεία ανάπτυξη της κατασκευής του κέντρου δεδομένων οδηγεί σε όλο και περισσότερο εξοπλισμό στην αίθουσα υπολογιστών, ο οποίος παρέχει ένα περιβάλλον ψύξης σταθερής θερμοκρασίας και υγρασίας για το κέντρο δεδομένων. Η κατανάλωση ρεύματος του κέντρου δεδομένων θα αυξηθεί σημαντικά, ακολουθούμενη από την αναλογική αύξηση του συστήματος ψύξης, του συστήματος διανομής ισχύος, των ups και της γεννήτριας, που θα φέρουν μεγάλες προκλήσεις στην κατανάλωση ενέργειας του κέντρου δεδομένων. Σε μια εποχή που ολόκληρη η χώρα υποστηρίζει την εξοικονόμηση ενέργειας και τη μείωση των εκπομπών, εάν το κέντρο δεδομένων καταναλώνει στα τυφλά την κοινωνική ενέργεια, αναπόφευκτα θα τραβήξει την προσοχή της κυβέρνησης και του λαού. Όχι μόνο δεν ευνοεί τη μελλοντική ανάπτυξη του κέντρου δεδομένων, αλλά έρχεται σε αντίθεση με την κοινωνική ηθική. Ως εκ τούτου, η κατανάλωση ενέργειας έχει γίνει το πιο ανησυχητικό περιεχόμενο στην κατασκευή του κέντρου δεδομένων. Προκειμένου να αναπτυχθεί το κέντρο δεδομένων, είναι απαραίτητο να επεκτείνεται συνεχώς η κλίμακα και να αυξάνεται ο εξοπλισμός. Αυτό δεν μπορεί να μειωθεί, αλλά το ποσοστό χρήσης του εξοπλισμού πρέπει να βελτιωθεί κατά τη χρήση. Ένα άλλο μεγάλο μέρος της κατανάλωσης ενέργειας είναι η απαγωγή θερμότητας. Η κατανάλωση ενέργειας ενός συστήματος κλιματισμού κέντρου δεδομένων αντιπροσωπεύει σχεδόν περισσότερο από το ένα τρίτο της κατανάλωσης ενέργειας ολόκληρου του κέντρου δεδομένων. Εάν καταφέρουμε περισσότερες προσπάθειες για αυτό, το αποτέλεσμα εξοικονόμησης ενέργειας του κέντρου δεδομένων θα είναι άμεσο. Ποιες είναι λοιπόν οι τεχνολογίες απαγωγής θερμότητας στο κέντρο δεδομένων και ποιες είναι οι μελλοντικές κατευθύνσεις ανάπτυξης; Η απάντηση θα βρεθεί σε αυτό το άρθρο.
Σύστημα ψύξης αέρα
Το σύστημα άμεσης διαστολής αερόψυξης γίνεται σύστημα ψύξης αέρα. Στο σύστημα ψύξης αέρα, τα μισά από τα κυκλώματα κυκλοφορίας του ψυκτικού βρίσκονται στο κλιματιστικό της αίθουσας μηχανών του κέντρου δεδομένων και τα υπόλοιπα στον εξωτερικό συμπυκνωτή ψύξης αέρα. Η θερμότητα μέσα στο μηχανοστάσιο συμπιέζεται στο εξωτερικό περιβάλλον μέσω του αγωγού κυκλοφορίας του ψυκτικού μέσου. Ο ζεστός αέρας μεταφέρει τη θερμότητα στο πηνίο του εξατμιστή και μετά στο ψυκτικό. Το ψυκτικό υγρό υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής πίεσης αποστέλλεται στον εξωτερικό συμπυκνωτή από τον συμπιεστή και στη συνέχεια εκπέμπει τη θερμότητα στην εξωτερική ατμόσφαιρα. Η ενεργειακή απόδοση του συστήματος ψύξης αέρα είναι σχετικά χαμηλή και η θερμότητα διαχέεται απευθείας από τον άνεμο. Από την άποψη της ψύξης, η κύρια κατανάλωση ενέργειας προέρχεται από τον συμπιεστή, τον εσωτερικό ανεμιστήρα και τον αερόψυκτο εξωτερικό συμπυκνωτή. Λόγω της κεντρικής διάταξης των εξωτερικών μονάδων, όταν όλες οι εξωτερικές μονάδες είναι ενεργοποιημένες το καλοκαίρι, η τοπική συσσώρευση θερμότητας είναι εμφανής, η οποία θα μειώσει την απόδοση της ψύξης και θα επηρεάσει το αποτέλεσμα χρήσης. Επιπλέον, ο θόρυβος της αερόψυκτης εξωτερικής μονάδας έχει μεγάλη επίδραση στο περιβάλλον, το οποίο είναι εύκολο να έχει αντίκτυπο στους γύρω κατοίκους. Η φυσική ψύξη δεν μπορεί να υιοθετηθεί και η εξοικονόμηση ενέργειας είναι σχετικά χαμηλή. Αν και η απόδοση ψύξης του συστήματος ψύξης αέρα δεν είναι υψηλή και η κατανάλωση ενέργειας εξακολουθεί να είναι υψηλή, εξακολουθεί να είναι η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος ψύξης στο κέντρο δεδομένων.
Υγρό σύστημα ψύξης
Το σύστημα ψύξης αέρα έχει τα αναπόφευκτα μειονεκτήματά του. Ορισμένα κέντρα δεδομένων έχουν αρχίσει να στρέφονται στην υγρή ψύξη και το πιο συνηθισμένο είναι το σύστημα υδρόψυξης. Το σύστημα ψύξης νερού αφαιρεί τη θερμότητα μέσω της πλάκας ανταλλαγής θερμότητας και η ψύξη είναι σταθερή. Απαιτείται εξωτερικός πύργος ψύξης ή ξηρό ψυγείο για την αντικατάσταση του συμπυκνωτή για ανταλλαγή θερμότητας. Η υδρόψυξη ακυρώνει την αερόψυκτη εξωτερική μονάδα, λύνει το πρόβλημα του θορύβου και έχει μικρή επίδραση στο περιβάλλον. Το σύστημα ψύξης νερού είναι πολύπλοκο, ακριβό και δύσκολο στη συντήρηση, αλλά μπορεί να καλύψει τις απαιτήσεις ψύξης και εξοικονόμησης ενέργειας μεγάλων κέντρων δεδομένων. Εκτός από την υδρόψυξη, υπάρχει ψύξη λαδιού. Σε σύγκριση με την υδρόψυξη, το σύστημα ψύξης λαδιού μπορεί να μειώσει περαιτέρω την κατανάλωση ενέργειας. Εάν υιοθετηθεί το σύστημα ψύξης λαδιού, το πρόβλημα της σκόνης που αντιμετωπίζει η παραδοσιακή ψύξη αέρα δεν υφίσταται πλέον και η κατανάλωση ενέργειας είναι πολύ χαμηλότερη. Σε αντίθεση με το νερό, το λάδι είναι μια μη πολική ουσία, η οποία δεν θα επηρεάσει το ηλεκτρονικό ολοκληρωμένο κύκλωμα και δεν θα βλάψει το εσωτερικό υλικό του διακομιστή. Ωστόσο, το σύστημα υγρής ψύξης ήταν πάντα βροχή και βροχή στην αγορά και λίγα κέντρα δεδομένων θα υιοθετήσουν αυτή τη μέθοδο. Επειδή το σύστημα ψύξης υγρού, είτε με εμβάπτιση είτε με άλλες μεθόδους, απαιτεί φιλτράρισμα του υγρού για να αποφευχθούν προβλήματα όπως συσσώρευση ρύπων, υπερβολική ιζήματα και βιολογική ανάπτυξη. Για συστήματα με βάση το νερό, όπως αυτά τα συστήματα ψύξης υγρού με πύργο ψύξης ή μέτρα εξάτμισης, τα προβλήματα ιζημάτων πρέπει να αντιμετωπίζονται με την απομάκρυνση του ατμού σε δεδομένο όγκο και πρέπει να διαχωριστούν και να «αποφορτιστούν», ακόμη και αν τέτοια επεξεργασία μπορεί να προκαλέσει περιβαλλοντικά προβλήματα.
Εξατμιστικό ή αδιαβατικό σύστημα ψύξης
Η τεχνολογία εξατμιστικής ψύξης είναι μια μέθοδος ψύξης του αέρα χρησιμοποιώντας τη μείωση της θερμοκρασίας. Όταν το νερό συναντά τον ζεστό αέρα που ρέει, αρχίζει να εξατμίζεται και να γίνεται αέριο. Η εξάτμιση θερμότητας δεν είναι κατάλληλη για ψυκτικά που είναι επιβλαβή για το περιβάλλον, το κόστος εγκατάστασης είναι χαμηλό, ο παραδοσιακός συμπιεστής δεν χρειάζεται, η κατανάλωση ενέργειας είναι χαμηλή και έχει τα πλεονεκτήματα της εξοικονόμησης ενέργειας, της προστασίας του περιβάλλοντος, της οικονομίας και της βελτίωσης της ποιότητας του εσωτερικού αέρα . Το ψυγείο εξάτμισης είναι ένας μεγάλος ανεμιστήρας που τραβάει ζεστό αέρα πάνω στο υγρό στρώμα νερού. Όταν το νερό στο υγρό μαξιλάρι εξατμίζεται, ο αέρας ψύχεται και ωθείται προς τα έξω. Η θερμοκρασία μπορεί να ελεγχθεί ρυθμίζοντας τη ροή αέρα του ψυγείου. Η αδιαβατική ψύξη σημαίνει ότι στη διαδικασία της αδιαβατικής ανόδου του αέρα, η πίεση του αέρα μειώνεται με την αύξηση του ύψους και το μπλοκ αέρα λειτουργεί εξωτερικά λόγω διαστολής όγκου, με αποτέλεσμα τη μείωση της θερμοκρασίας του αέρα. Αυτές οι μέθοδοι ψύξης εξακολουθούν να είναι καινοτόμες για το κέντρο δεδομένων.
Κλειστό σύστημα ψύξης
Το καπάκι του ψυγείου του κλειστού συστήματος ψύξης σφραγίζεται και προστίθεται δοχείο διαστολής. Κατά τη λειτουργία, ο ατμός του ψυκτικού εισέρχεται στο δοχείο διαστολής και ρέει πίσω στο ψυγείο μετά την ψύξη, γεγονός που μπορεί να αποτρέψει μεγάλη απώλεια εξάτμισης του ψυκτικού και να βελτιώσει τη θερμοκρασία του σημείου βρασμού του ψυκτικού. Το κλειστό σύστημα ψύξης μπορεί να διασφαλίσει ότι ο κινητήρας δεν χρειάζεται νερό ψύξης για 1 ~ 2 χρόνια. Κατά τη χρήση, πρέπει να διασφαλίζεται η σφράγιση για να επιτευχθεί το αποτέλεσμα. Το ψυκτικό στο δοχείο διαστολής δεν μπορεί να γεμίσει, αφήνοντας χώρο για διαστολή. Μετά από δύο χρόνια χρήσης, εκκενώστε και φιλτράρετε και συνεχίστε τη χρήση αφού ρυθμίσετε τη σύνθεση και το σημείο πήξης. Σημαίνει ότι η ανεπαρκής ροή αέρα είναι εύκολο να προκαλέσει τοπική υπερθέρμανση. Η κλειστή ψύξη συχνά συνδυάζεται με υδρόψυξη ή υγρή ψύξη. Το σύστημα ψύξης νερού μπορεί επίσης να γίνει ένα κλειστό σύστημα, το οποίο μπορεί να διαχέει τη θερμότητα πιο αποτελεσματικά και να βελτιώσει την απόδοση της ψύξης.
Εκτός από τις μεθόδους απαγωγής θερμότητας που εισήχθησαν παραπάνω, υπάρχουν πολλές θαυμάσιες μέθοδοι απαγωγής θερμότητας, μερικές από τις οποίες μάλιστα έχουν εφαρμοστεί στην πράξη. Για παράδειγμα, η φυσική απαγωγή θερμότητας υιοθετείται για την κατασκευή του κέντρου δεδομένων σε ψυχρές σκανδιναβικές χώρες ή στον βυθό της θάλασσας και το «ακραίο βαθύ κρύο» χρησιμοποιείται για την ψύξη του εξοπλισμού στο κέντρο δεδομένων. Όπως το κέντρο δεδομένων του Facebook στην Ισλανδία, το κέντρο δεδομένων της Microsoft στον βυθό της θάλασσας. Επιπλέον, η υδρόψυξη δεν μπορεί να χρησιμοποιήσει τυπικό νερό. Θαλασσινό νερό, οικιακά λύματα, ακόμη και ζεστό νερό μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη θέρμανση του κέντρου δεδομένων. Για παράδειγμα, η Alibaba χρησιμοποιεί το νερό της λίμνης Qiandao για απαγωγή θερμότητας. Η Google δημιούργησε ένα κέντρο δεδομένων που χρησιμοποιεί θαλασσινό νερό για τη διάχυση θερμότητας στη Χαμίνα της Φινλανδίας. Το EBay έχτισε το κέντρο δεδομένων του στην έρημο. Η μέση εξωτερική θερμοκρασία του κέντρου δεδομένων είναι περίπου 46 βαθμοί Κελσίου.
Τα παραπάνω εισάγουν τις κοινές τεχνολογίες της απαγωγής θερμότητας των κέντρων δεδομένων, μερικές από τις οποίες βρίσκονται ακόμη σε διαδικασία συνεχούς βελτίωσης και εξακολουθούν να είναι τεχνολογίες εργαστηρίου. Για τη μελλοντική τάση ψύξης των κέντρων δεδομένων, εκτός από τα κέντρα υπολογιστών υψηλής απόδοσης και άλλα κέντρα δεδομένων που βασίζονται στο Διαδίκτυο, τα περισσότερα κέντρα δεδομένων θα μετακινηθούν σε μέρη με χαμηλότερες τιμές και χαμηλότερο κόστος ενέργειας. Με την υιοθέτηση πιο προηγμένης τεχνολογίας ψύξης, το κόστος λειτουργίας και συντήρησης των κέντρων δεδομένων θα μειωθεί περαιτέρω και θα βελτιωθεί η ενεργειακή απόδοση.
Ώρα δημοσίευσης: Αύγ-02-2021